窄间隙焊要求

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1、1绪论随着科学技术的发展，焊接逐步成为制造业，尤其是装备制造业中的重要加工手段。由于焊接结构具有制造周期短、效率高、成本低、质量好等优点，焊接技术在制造业中占有重要地位。尤其是在石油、化工、电力设备制造和汽车制造、航空制造等技术中，焊接都扮演者重要角色。在改革开放以来的20多年里焊接技术得到了快速发展和提高，先进的设备和工艺都已广泛应用于生产，例如电子束、激光束、等离子束、焊接机器人工作站、焊接柔性生产系统、窄间隙焊接技术、磁控宽带极堆焊技术、双丝高效气体保护焊技术、全数字化焊接电源、熔滴过渡与熔透控制技术、搅拌摩擦焊技术等等。对于大口径管线环焊缝的焊接，无论从内壁还是外壁焊接

2、，技术、设备和焊接工艺都已非常成熟，但是对于小口径，管内径小于Φ100mm的管线，从内壁焊接环焊缝，存在一定难度，主是焊接方法，用手工电焊条焊接，焊缝离管口近时，勉强可以焊接，但效率低；采用其它方法，由于管径小，操作受到限制，必须采用专用的设备才可进行焊接。温州地区是我国的泵阀之乡，有很多的泵、阀生产企业，部分企业在生产中经常碰到小口径阀体的内壁环焊缝的焊接，由于企业技术人员和高级技术工人不足，要解决小口径管内壁环焊缝焊接工艺问题，有一定的难度。图一为某阀门厂小口径高压阀体，其内壁的A处要求焊接，由于口径小，操作受到限制。温州地区小口径阀体内环缝的焊接数量较多，焊缝距管口较远，

3、都在100mm以上，现大多采用手工电弧焊，有的情况下要将焊条弯曲才能焊接，焊接效率低，且在预热焊接时，焊接环境艰苦，很难保证焊接质量。本研究的目的是研制一套专用的焊接设备，同时利用兰州理工大学现有的活性焊剂氩弧焊技术(A-TIG焊)，解决阀门厂小口径阀体内管壁环焊缝焊接技术。阀体内环缝的焊接方法，与管材内环缝的焊接是相同的。大口径管材的焊接，无论从内壁还是外壁焊接，工艺、技术都非常成熟。大都采用自动焊工艺，如埋弧焊、CO2气体保护焊等；且自动化程度很高，如全自动管焊机。小口径的管材对接的环焊缝，大都从外壁焊接，采用单面焊双面成型技术，只有外部无法焊接的特殊工件。活性焊剂氩弧焊（

4、简称A-TIG焊），最早由乌克兰巴顿焊接研究所在2O世纪6O年代研制，并应用于能源、化工和航空航天工业等领域。20世纪末期，英国TwI和美国EWI对A－TIG进行了研究，并转入实际应用，其中EWI的活性剂FSS-7已经用于海军舰艇的制造中。2l世纪初，巴顿焊接研究所(PWI)已将A—TIG技术应用于焊接核反应堆管子部件、汽车胎环、氧气钢瓶、汽车压缩空气钢瓶、高压罐等工业领域。我国国内的研究起步较晚，哈尔滨工业大学焊接生产技术国家重点实验室的刘凤尧等人和甘肃工业大学的樊丁等人都对其进行了研究。在相同的焊接规范下，同常规的TIG焊相比，A－TIG焊可以大幅度提高焊接熔深，而不增加正

5、面焊缝宽度。目前A－TIG焊可以用于焊接不锈钢、碳钢、镍基合金和钛合金等材料。同传统的TIG焊相比，A－TIG焊可以提高生产率2.6倍，降低生产成本，同时还可以减小焊接变形，具有非常广泛的应用前景。A-TIG焊是在原有TIG焊的条件下，焊接前在母材表面涂上一薄层活性焊剂(厚度约0.1mm)，此焊剂为无机物粉末和挥发性液体介质(如丙酮等)的混合物，挥发性液体介质挥发后，留下活性焊剂。焊接时在电弧作用下，焊剂蒸发，其中的活性组分直接转移至等离子区，与电弧发生相互作用，使电弧中的电子数呈现减少趋势，电弧导电性能减弱，结果造成电弧自动产生压缩，热量集中、电弧力集中，电弧的压缩可增强阳极

6、焊缝根部的电流密度(1.5～2倍)和电弧强度(1.5～2.5倍)，从而使焊接熔深增加。乌克兰巴顿电焊所的萨维茨基博士已成功的将A-TIG焊应用于碳钢、合金钢、奥氏体不锈钢和珠光体钢管道的全位置焊接接头。A-TIG焊由于高效、省电、使用方便，将会广泛应用。本文研究的主要内容为以下几点：1）直角气体保护焊枪的设计与制造小直径管内焊接，由于受到空间的限制，焊枪要求体积小，只能采用90°直角枪，直角枪弯曲半径小，焊丝的送进受到较大的阻力，焊枪的设计与制造是能否进行焊接的关键。2）焊缝的跟踪控制阀体口径小，焊枪要放入阀体内，要保证焊枪准确的对准焊缝，还要放入焊枪的跟踪、定位、监控等设施。

7、焊接过程中的跟踪是保证焊接质量的关键。3）小体积大电流氩弧焊枪的研制A－TIG焊焊接时，要将10mm左右的焊缝一次熔透，要求焊接电流在250A左右，要将焊枪放入阀体内部，焊枪体积要求小，且要通水冷却，成功的关键在于焊枪的设计。2）焊枪的摆动系统高温高压阀体阀内壁比较厚，需要多层多道焊接才能填满焊缝，摆动可提高焊接效率，摆动的频率、幅度、形式对焊接效率、质量有很大影响，也是关键技术之一。2机构部分2.1示意图一焊接设备示意图:2.2焊枪一焊枪的设计管内堆焊时，焊丝和管壁轴线方向的夹角可以不是9