一种非点定式环缝焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接技术领域，具体指一种适用于铝合金薄壁变径单面焊双面成型的非点定式环缝焊接方法。
【背景技术】
[0002]薄壁回转体在化工、电子、军工、机械等领域运用非常广泛，其中，铝合金薄壁变径回转体在现有技术中一般采用铸造方法成型，此种方法无法避免铸造所带来的拉伤、气泡、裂纹及变形等缺陷，同时要求筒体内壁一次成型，工艺难度较大；且成型后为去除铸造缺陷，得到外壁光滑、具有一定强度的筒体，铸造后需对铸造件的外表面进行车铣和整体热处理，易导致筒体整体变形。铸造方法成型的筒体存在成品率低、内部质量无法保证等问题。
[0003]为了使壳体的整体减重，同时保证较高的质量及成品率，壳体一般采用分段式焊接结构，具体是先采用壁厚为3_?1mm的铝合金板卷制成回转体，然后将回转体与回转体之间通过环缝焊接的方式进行连接构成壳体。焊接过程中需要实现单面焊双面成型，避免焊缝出现气孔、夹杂及裂纹；同时，需控制壳体焊接变形，以保证整个壳体同轴度等问题。如申请公布号为CN102049643A的中国发明专利申请《内环缝焊接机系统及内环缝焊接方法》(申请号:201110032764.5)所披露，内环缝焊接机包括焊枪、安放平台及管件外径定位装置，焊枪用于对管件和焊接零件之间的焊缝进行焊接，安放平台具有基本水平定位的管件安放平面，用于放置待焊接管件，管件外径定位装置设置在管件安放平台上，用于在管件安放平台上以管件的外径对管件进行定位。使用上述焊接系统进行环缝时，先使用外径定位装置定位经初步固定的管件和焊接零件，然后将焊枪送到管件和焊接零件之间的焊缝位置，旋转管件和焊接零件进行焊接即可。由于其使用一台电机可以带动两个工位同时旋转，在一定程度上提高了工作效率，但是一个工位只能焊接两个回转体，当一个回转体由多个薄壁回转体组成时则需多次焊接，仍旧存在焊接效率低下的问题。
[0004]另外，传统的龙门焊接专机是通过调节焊枪位置及焊枪姿态来满足焊接要求，但对于锥度不同的筒体的环形焊接，焊枪需要根据锥度自适应而使得焊枪同水平面产生偏转角，偏角的因数不同导致焊接成型不均匀。采用上述多次焊接的方法进行焊接则会造成薄壁回转体同轴度差。并且现有的单面焊双面成型环缝焊接多是先进行点定再进行焊接，这样就增加了焊接的工序，进一步降低了焊接效率。
[0005]申请公布号为CN104148868A的中国发明专利申请《适用于单面焊双面成型的内撑外箍非点定式环缝焊接机》(申请号:201410375690.9)披露了一种焊接工装，如图1所示，该焊接工装包括有底座平台(I)，底座平台(I)上方安装有可绕支撑点旋转的组对机座
(2);组对机座⑵上表面的右端安装有固定回转座(3)，固定回转座(3)与内撑装置(7)和第一夹持机构(6)相连，固定回转座(3)上端安装有第一驱动电机(8);组对机座(2)上表面装有一组两根的线性滑轨(9)，线性滑轨(9)上装有移动中支座(10)和移动尾座(11)，移动中支座(10)装有第一容置腔，第一容置腔中装有可相对移动中支座转动的第一工件套；移动尾座(11)的上下两端装有两个第一气缸(12)，第一气缸(12)的活塞杆的外延端连接有第二连接法兰(13)，第二连接法兰(13)设置有第二容置腔，第二容置腔中装有可相对第二连接法兰(13)可转动的第二工件套；移动尾座(11)中部装有第三容置腔，第三容置腔中装有可相对第三容置腔转动和移动的连接轴(15)，连接轴(15) —端装有第二夹持机构(17);组对机座(2)左端装有两组马达驱动的滚珠丝杆(18)，靠前的第一组滚珠丝杆连接移动中支座(10)，实现移动中支座左右移动，靠后的第二组滚珠丝杆连接移动尾座
[11]，实现移动尾座(11)左右移动，组对机座(2)后面、底座平台(I)上装有举升装置(22)和焊接专机(19)。上述焊接工装可以焊接三个甚至三个以上的回转体，适用于800mm以内的多种工件，具有多断面(I?5断面)同步内撑涨紧功能，能有效提高焊接回转体的焊接效率及同轴度，但焊接时需要采用特定的焊接工艺方法才能实现，而现有技术中并未披露任何采用上述焊接工装获得高质量薄壁回转体的工艺方法。本申请的发明人参与了上述焊接工装结构的研发工作，并在上述焊接工装结构的基础上开发了一种非点定式环缝焊接方法，以获得高质量的焊接薄壁回转体。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能实现变径回转体之间的焊接、所得焊接回转体同轴性好、焊接效率高的非点定式环缝焊接方法。
[0007]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种非点定式环缝焊接方法，其特征在于包括以下步骤:
[0008](I)焊接接头设计
[0009]当待焊接工件的壁厚为3mm ^ D < 8mm时，设定待焊接接头不开坡口 ；当待焊接工件的壁厚为8mm ^ D ^ 1mm时，设定待焊接接头开单面坡口 ；
[0010](2)焊接方式设计
[0011 ] 以纯度不小于99.99 %的氩气为焊接保护气体，采用单面焊双面成形TIG焊接工艺进行焊接，待焊接工件的两相邻部分之间的对接间隙为Omm?5mm ；
[0012](3) TIG焊接工艺参数设计:
[0013]氩气流量:20L/min?25L/min ;
[0014]焊接电流:160A?260A ;
[0015]焊丝干伸长:8mm?12mm ;
[0016]填丝速度:500mm/miη ?1 200mm/mi η ；
[0017]⑷焊接
[0018]对倾角处于0°?30°内的回转体进行焊接，先将待焊接工件的各个部分分别安装在焊接工装的相应夹持机构上，待焊接工件的两相邻部分之间的对接间隙保持在Omm?5mm ；
[0019]上下调节焊接工装的倾斜角度，该倾斜角度与上述待焊接回转体的倾角一致，使焊枪处于垂直焊缝的水平状态，驱动焊接工装使待焊接工件的各个部分相互靠紧，焊接工装的第一内撑架及第二内撑架同时、同心向外扩张顶紧待焊接工件，对工件端口进行整形，完成焊接。
[0020]作为优选，当待焊接工件的壁厚为8mm ^ D ^ 1mm时，设定待焊接接头开15°的单面坡口，并留Imm?2mm的钝边，以使焊接完成的变径回转体具有较好的同轴性。
[0021]优选地，当待焊接工件的壁厚为3mm ^ D < 6mm时，待焊接工件的两相邻部分之间的对接间隙为Omm ^ Dl ^ 3mm ;当待焊接工件的壁厚为6mm彡D彡1mm时，待焊接工件的两相邻部分之间的对接间隙为3mm < Dl < 5mm,以使焊接处均匀牢固。
[0022]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0023](I)对不同壁厚的待焊接工件进行特定的焊接接头设计及焊接方式设计，结合焊接工装的结构优势，实现了变径回转体之间的焊接，并确保了焊接完成的变径回转体具有较好的同轴性；
[0024](2)根据待焊接回转体的倾角设计焊接工装的倾斜角度，使得焊枪处于垂直焊缝的水平状态，从而防止焊液滴落，确保焊缝的快速形成，且焊接处均匀、牢固；
[0025](3)本发明的焊接方法无需采用点定工序，有效提高了焊接质量。
【附图说明】
[0026]图1为本发明【背景技术】中焊接工装的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0028]实施例1:
[0029]本实施例的非点定式环缝焊接方法包括以下步骤:
[0030](I)焊接接头设计
[0031]待焊接工件的壁厚为3mm，待焊接回转体的倾角为3°，待焊接接头采用不开坡口的单面焊接；
[0032](2)焊接方式设计
[0033]以纯度不小于99.99%的氩气为焊接保护气体，采用单面焊双面成形TIG焊接工艺进行焊接，待焊接工件的两相邻部分之间的对接间隙为Omm ；
[0034](3) TIG焊接工艺参数设计:
[0035]氩气流量:20L/min；
[0036]焊接电流:160A;
[0037]焊丝干伸长:8mm ；
[0038]填丝速度:500mm/miη ；
[0039]⑷焊接
[0040]先将待焊接工件的各个部分分别安装在焊接工装的相应夹持机构上，待焊接工件的两相邻部分之间的对接间隙保持在Omm ;
[0041]上下调节焊