阅读说明：本技术 一种适用于钢结构用药芯焊丝的应力在线控制方法 (Stress on-line control method suitable for flux-cored wire for steel structure ) 是由 张迪 马德志 宋晓峰 朱爱希 刘春� 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于钢结构用药芯焊丝的应力在线控制方法,该方法包括以下步骤：(1)待药芯焊丝经轧制、拉拔、减径达到成品尺寸后,使药芯焊丝通过高频感应线圈；(2)设置药芯焊丝在线圈中的行走速度和高频感应加热参数,将药芯焊丝外层钢带快速加热到其消应力温度区间500℃～650℃,对药芯焊丝进行在线消减应力处理；(4)对经过在线消减应力处理的药芯焊丝进行表面清理；(5)药芯焊丝桶装包装,适用于大容量桶装包装的药芯焊丝最终产品。采用该方法消减药芯焊丝生产过程中产生的应力,避免药芯焊丝在装桶层绕或使用中出现乱丝、卡丝或断丝等现象,满足药芯焊丝的桶装要求,推动高效自动化焊接技术的工程应用。(The invention discloses a stress on-line control method suitable for a flux-cored wire for a steel structure, which comprises the following steps: (1) after the flux-cored wire is rolled, drawn and reduced to reach the size of a finished product, the flux-cored wire passes through a high-frequency induction coil; (2) setting the walking speed and high-frequency induction heating parameters of the flux-cored wire in the coil, rapidly heating the outer steel belt of the flux-cored wire to the stress relief temperature range of 500-650 ℃, and performing online stress relief treatment on the flux-cored wire; (4) carrying out surface cleaning on the flux-cored wire subjected to online stress reduction treatment; (5) the flux-cored wire barreled package is suitable for the flux-cored wire final product with large-capacity barreled package. The method reduces the stress generated in the production process of the flux-cored wire, avoids the phenomena of wire disorder, wire clamping or wire breakage and the like of the flux-cored wire during barreling layer winding or use, meets the barreling requirement of the flux-cored wire, and promotes the engineering application of the high-efficiency automatic welding technology.)

一种适用于钢结构用药芯焊丝的应力在线控制方法

技术领域

本发明涉及一种适用于钢结构用药芯焊丝的应力在线控制方法，属于焊接材料及加工技术领域。

背景技术

焊接技术是钢结构工程建设的重要技术之一。随着钢结构行业的快速发展，对焊接质量和焊接效率提出了更高要求。但我国钢结构焊接以手工或半自动焊接为主，焊接质量的人为影响因素较大，生产效率难以有效提高，另外由于满足技能要求的焊工严重短缺，人工成本不断攀升，因此钢结构行业急需改变传统焊接加工方式，以提升焊接质量、提高焊接效率。机器人自动化焊接技术具有优质高效、降低成本的优点，已成为国内外钢结构行业关注的热点之一。

随着机器人自动化焊接的普及程度逐步提高，降低换装焊丝频率、减少焊接辅助时间成为机器人焊接技术的迫切要求。目前我国机器人焊接使用的焊接材料多为市售的盘状焊丝，其包装多为12.5kg/盘(气体保护药芯焊丝)或15kg/盘(气保护实芯焊丝)，每盘焊丝消耗完毕后需要停止焊接过程更换焊丝，焊接过程的连续性下降，限制了焊接生产效率的进一步提高；桶装焊丝的包装重量通常在100kg/桶以上，仅就换丝频率而言，焊接效率至少可提高6倍，因此，大容量桶装焊丝成为机器人焊接材料的理想选择。在工业发达国家，机器人焊接材料的主要配置为桶装焊丝，而我国市售的机器人焊接材料，特别是药芯焊丝，极少采用桶装包装，其原因在于我国药芯焊丝生产装备的加工精度和稳定性较国外装备有差距，药芯焊丝在成型、轧制、减径过程中极易发生扭转并产生较大的应力，导致药芯焊丝在桶装过程中容易出现断丝、卡丝、乱丝等现象，桶装过程较为困难，同时桶装药芯焊丝在使用中也易出现送丝不稳的现象，降低了焊接过程的稳定性。

为了使气体保护药芯焊丝顺利桶装包装，应尽量减少焊丝的应力。气体保护药芯焊丝的直径较小，轧制拉拔过程的减径量大，易产生较大的应力；同时由于国产药芯焊丝装备的精度和稳定性的原因，生产制造过程中焊丝还会发生扭转或旋转，进一步增加了焊丝的应力，且焊丝扭转方向与装桶时的焊丝绕桶的方向一致，增加了焊丝桶装的难度，导致出现断丝、卡丝、乱丝的现象。相比较而言，国外知名品牌的药芯焊丝在成型、轧制、拉拔过程中，焊丝的合缝口一直处于焊丝上端，极少发生扭转，这也是桶装焊丝为国外机器人焊接材料主要配置的原因之一。

因此，开发一种适用于钢结构用药芯焊丝的应力在线控制方法，消减药芯焊丝生产过程中产生的应力，避免药芯焊丝在装桶或使用中出现乱丝、卡丝、断丝等现象，对推动高效自动化焊接技术的工程应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于钢结构用药芯焊丝的应力在线控制方法，消减焊丝生产过程中产生的应力，使药芯焊丝实现大容量桶装包装，特别适合于机器人焊接工艺。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于钢结构用药芯焊丝的应力在线控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)待药芯焊丝经轧制、拉拔、减径达到成品尺寸后，使药芯焊丝通过高频感应线圈；

(2)设置药芯焊丝在线圈中的行走速度和高频感应加热电流参数，将药芯焊丝外层钢带快速加热到其消应力温度区间500℃～650℃，对药芯焊丝进行在线消减应力处理；

(4)对经过在线消减应力处理的药芯焊丝进行表面清理；

(5)药芯焊丝桶装包装，适用于大容量桶装包装的药芯焊丝最终产品。

其中，所述药芯焊丝为气体保护药芯焊丝，药芯焊丝的外层钢带的厚度为0.1mm～0.2mm。

其中，所述的高频感应加热参数为电流1800A～2400A，频率60kHz～120kHz。

其中，所述药芯焊丝在高频感应线圈中的行走速度为8m/s～12m/s。

其中，所述的高频感应加热线圈采用均匀环绕药芯焊丝四周的方式，其轴向长度为800mm～1200mm。

本发明的有益效果为：

本发明从药芯焊丝的后处理角度入手，对达到成品规格的药芯焊丝进行在线高频感应加热，将药芯焊丝表面快速加热到外用钢带的消应力温度区间，并随即空冷，消减钢带在轧制拉拔过程中产生的内应力。本发明通过控制药芯焊丝的行走速度和高频感应加热电流参数，使高频感应线圈产生的热量仅集中于药芯焊丝外层钢带，消减钢带应力，且不影响药芯焊丝药粉的物理化学性质，提高药芯焊丝适应桶装包装的能力，并达到改善药芯焊丝送丝稳定性的目的。

本发明以降低药芯焊丝应力为出发点，减少药芯焊丝桶装包装时的断丝、卡丝、乱丝等现象，提高其适应桶状包装的能力，实现气体保护药芯焊丝大容量桶装包装，单桶包装重量可达250kg，特别适用于作业时间长的机器人自动化焊接。

附图说明

图1为高频感应线圈加热药芯焊丝的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明提供了一种适用于钢结构用药芯焊丝的应力在线控制方法，通过在线高频感应快速加热药芯焊丝外用钢带，消减药芯焊丝在轧制、拉拔过程中发生扭转而产生的应力，使其更适应大容量桶装包装，降低焊接过程中药芯焊丝更换频率，从而提高焊接生产效率。

如图1所示，为高频感应线圈加热药芯焊丝的结构示意图。在实施本发明的方法时，高频感应线圈2均匀环绕在药芯焊丝1四周，即药芯焊丝1在高频感应线圈2穿行，高频感应线圈的轴向长度L为800mm～1200mm。工作时高频电流流向被绕制成环状的紫铜管，在线圈内将产生极性瞬间变化的强磁束，药芯焊丝放置在线圈内，磁束贯通线圈内药芯焊丝，药芯焊丝外层钢带在加热电流相反的方向相应产生很大涡电流，厚度约为0.1mm～0.2mm的药芯焊丝外层钢带产生电阻热，迅速将其加热，将外层钢带快速加热到其消应力温度区间(500℃～650℃)，后随药芯焊丝空冷，达到消减轧制、拉拔应力的目的。

本发明的具体实施方式如下：

药芯焊丝外用钢带为低碳钢带，规格为0.9mm×13.5mm；药芯焊丝药粉主要由金红石、铝矾土、石英、硅锰合金、冰晶石、电解金属锰、铝镁合金、锆英砂、钛铁、铁粉等组成，药粉按以下比例配置后混合均匀备用。

药粉各组分占药粉重量的百分比为：金红石31.5％～33.5％、铝矾土2.5％～3.0％、石英2.0％～3.0％、硅锰合金18.5％～20.0％、冰晶石1.0％～2.0％、电解金属锰1.5％～2.0％、铝镁合金1.0％～2.0％、烧结钛酸钾3.0％～4.0％、锆英砂1.5％～2.0％、钛铁1.0％～2.0％、其余为铁粉。

将外用低碳钢带轧成U形，向U形槽填充混合后的药粉；U形槽合口后，进行多道次的轧制、拉拔减径至药芯焊丝直径为1.0mm～1.2mm，此时钢带的厚度约为0.1mm～0.2mm。

将药芯焊丝引入高频感应加热装置中，对药芯焊丝进行在线消减应力处理，药芯焊丝在线圈中的行走速度为8m/s～12m/s，高频感应加热的电流为1800A～2400A，电流频率为60kHz～120kHz。

对经过在线高频感应加热消减应力的药芯焊丝进行表面清理，得到适用于大容量桶装包装的药芯焊丝最终产品。

本发明的实施例如下：

实施例1～4中所使用的药粉组成：金红石32.0％、铝矾土3.0％、石英2.5％、硅锰合金19.0％、冰晶石1.5％、电解金属锰2.0％、铝镁合金1.5％、烧结钛酸钾3.5％、锆英砂1.5％、钛铁1.5％、其余为铁粉。

实施例1

采用上述成分组成的药粉，将规格为0.9mm×13.5mm的低碳钢带轧成U型，药粉混和均匀后填充至U型槽中，经合缝后并逐步拉拔减径至直径为1.2mm，然后用在线高频感应加热进行药芯焊丝在线应力控制，线圈长度为800mm，电流为1800A，频率为60kHz，药芯焊丝行走速度为8m/s，对药芯焊丝进行机械清理，得到成品规格为1.2mm的药芯焊丝。

实施例2

采用上述成分组成的药粉，将规格为0.9mm×13.5mm的低碳钢带轧成U型，药粉混和均匀后填充至U型槽中，经合缝后并逐步拉拔减径至直径为1.2mm，然后用在线高频感应加热进行药芯焊丝在线应力控制，线圈长度为800mm，电流为2400A，频率为60kHz，药芯焊丝行走速度为10m/s，对药芯焊丝进行机械清理，得到成品规格为1.2mm的药芯焊丝。

实施例3

采用上述成分组成的药粉，将规格为0.9mm×13.5mm的低碳钢带轧成U型，药粉混和均匀后填充至U型槽中，经合缝后并逐步拉拔减径至直径为1.0mm，然后用在线高频感应加热进行药芯焊丝在线应力控制，线圈长度为800mm，电流为1800A，频率为120kHz，药芯焊丝行走速度为10m/s，对药芯焊丝进行机械清理，得到成品规格为1.0mm的药芯焊丝。

实施例4

采用上述成分组成的药粉，将规格为0.9mm×13.5mm的低碳钢带轧成U型，药粉混和均匀后填充至U型槽中，经合缝后并逐步拉拔减径至直径为1.0mm，然后用在线高频感应加热进行药芯焊丝在线应力控制，线圈长度为800mm，电流为2400A，频率为120kHz，药芯焊丝行走速度为12m/s，对药芯焊丝进行机械清理，得到成品规格为1.0mm的药芯焊丝。

实施效果对比

分别对传统工艺制造的药芯焊丝(即无高频感应加热消除应力)及实施例(不同参数高频感应加热消除应力)进行250kg桶装对比实验，桶装速度为8m/s，其结果统计见表1。

表1 高频消应处理药芯焊丝桶装试验统计

以上结果表明，采用高频感应加热在线消除药芯焊丝应力后，明显提高了药芯焊丝桶装过程的顺利程度，合理的高频参数选择可以更加提高在线消除应力效果。

本发明涉及的应力在线控制方法采用高频感应加热在线消除应力，操作简单，可靠性高，可以满足药芯焊丝的大容量桶装要求，对机器人自动焊接技术的应用具有显著的推动作用。