[发明专利]低焊接热输入的双丝垂直气电立焊系统及焊接方法

说明书

【技术领域】

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种低焊接热输入的双丝垂直气电立焊系统，以及一种低焊接热输入的双丝垂直气电立焊的焊接方法。

【背景技术】

基于熔化极气体保护焊技术的垂直气电立焊方法是一种非常适合于重型金属结构的高效焊接方法，但是这些垂直气电立焊方法存在的最大问题就是焊接热输入高，并焊接热输入与板厚成正比，所以极大地限制了应用范围；而且，随板厚增加带来的热输入提高会使焊缝金属的结晶速度降低，由此带来晶粒粗大，从而导致焊缝的力学性能降低，严重影响了焊缝的低温冲击韧性。实验结果表明：采用实心焊丝，板厚超过30mm，焊缝的冲击韧性显著降低。这也就是限制气电立焊在大厚度板焊接应用的问题所在。目前改善这个问题的唯一方法就是采用特殊材料组分的垂直气电立焊专用药芯焊丝，通过冶金途径细化晶粒，然而使用这种垂直气电立焊专用药芯焊丝不仅十分昂贵(价格数倍于实心焊丝)，而且这种方法并没有从本质上降低焊接热输入，所以还是会受到板厚的限制。因此，即使不考虑成本问题，从焊接材料方面解决垂直气电立焊的焊接热输入高的问题也是有局限性的。由此可见，要解决垂直气电立焊方法在大厚度板的应用问题，就必须寻求一种能够从根本上降低焊接热输入的方法。

焊接热输入是以线能量来衡量，即单位长度焊缝上的热输入能量。由于垂直气电立焊的焊缝成型特点是一次性焊满整个焊缝坡口(即熔池面积等于焊缝坡口截面积)，并以熔池液面上升速度来控制焊接速度。当板厚一定时(焊缝坡口截面积一定)，如果降低焊接电流，一方面降低了焊接热源的输入功率，但另一方面也降低了焊丝熔敷率，也就是降低了熔池液面上升速度，焊接速度也随之降低；反之增加焊接电流，一方面增加了焊接热源的输入功率，但另一方面也增加焊丝熔敷率增，即提高了熔池液面上升速度，焊接速度也增加。由此可见，当使用的常规熔化极气体保护焊接方法，由于其焊丝的熔敷率与焊接电流成正比，所以在板厚一定时，垂直气电立焊的焊接线能量与焊接电流基本无关；而当板厚增加时，由于熔池面积增加，焊接线能量必然增加。因此对于垂直气电立焊来说，焊接热输入与板厚成正比，且不能通过焊接规范来调节焊接热输入。

综上所述，要降低垂直气电立焊热输入就需要一种能够在提高熔敷率的同时低热输入的焊接方法，也就是说一种能够提高单位电流焊丝熔敷率的方法。目前能够提高单位电流的焊丝熔敷率的方法有增加焊丝干伸长、使用DCEN电极极性和使用氦气或多元气体等方法，但这些方法的提高幅度都是很有限，一般也就是在20％左右，而且这些方法已经在使用，例如目前的垂直气电立焊专用焊丝也是要配合DCEN接法才能获得一定效果。因此要从根本上解决垂直气电立焊的焊接热输入问题，还必须寻求一种可以大幅度提高单位电流焊丝熔敷率的新型焊接方法。

【发明内容】

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种采用双丝焊接且焊接热输入低、焊缝力学性高的垂直气电立焊系统和焊接方法。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：

一种低焊接热输入的双丝垂直气电立焊系统，包括有第一焊接电源、第二焊接电源、集成电源盒、第一送丝机、第二送丝机、第一气保焊枪、第二气保焊枪、供气装置、控制箱、摆动器和焊接小车；其中，所述第一焊接电源和第二焊接电源均与所述集成电源盒的输入端连接，供给焊接工作电源；所述第一送丝机、第二送丝机和控制箱均与所述集成电源盒的输出端连接，且所述第一送丝机和第二送丝机分别与所述第一气保焊枪和第二气保焊枪连接；所述摆动器安装在所述焊接小车上，所述第一气保焊枪和第二气保焊枪组成的双丝焊枪安装在所述摆动器上；所述供气装置与所述第一气保焊枪连接，所述集成电源盒的输入端还连接外部网电为所述控制箱提供输助电源；所述控制箱与所述焊接小车和摆动器，用于完成起弧收弧的控制；

所述第一焊接电源和第二焊接电源的同极输出端同时通过所述集成电源盒与所述第一气保焊枪的导通连接，且所述第一焊接电源另一输出端与被焊工件连接，所述第二焊接电源另一输出端与第二气保焊枪导通连接；

所述摆动器包括有使所述双丝焊枪沿垂直于焊缝的方向做直线运动水平滑块，和使所述双丝焊枪在垂直气电立焊的坡口间隙内摆动的旋转摆动头；

还包括有冷却水箱和水冷滑块，所述冷却水箱与所述集成电源盒的输出端连接，所述水冷滑块与所述供气装置连接，并且所述第一气保焊枪、第二气保焊枪、水冷滑块和冷却水箱依次连接，形成冷却回路；