[發明專利]鎢極－熔化極間接電弧焊的裝置及其焊接方法

無效

• 申請號: 200810064456.9
• 申請日: 2008-05-07
• 公開（公告）號: CN101264547A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 馮吉才;王軍;王宇欣
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/095
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明屬于材料焊接裝置及其焊接方法。

背景技術

傳統的電弧焊將工件母材接電源，工件母材的熱輸入量大、焊縫熔敷率低、稀釋率高。在傳統電弧焊焊接過程中，電弧在焊絲與工件之間燃燒，電弧對工件直接加熱，加熱速度快、熔深大。工件母材作為電弧的一個電極造成工件母材熱輸入增大，熔化量多，消耗電能也多。堆焊或兩異種材料焊接時，如果使用傳統的電弧焊勢必造成不同材料間的大量互熔，從而影響焊接質量。如在鋼板表面堆焊銅合金，使用傳統的電弧焊方法會使鋼板中的鐵元素大量熔入銅合金堆焊層，出現泛鐵現象，從而增加堆焊層的脆性，降低其使用性能。再如使用傳統電弧焊焊接方法焊接異種材料鎂鋁材料時，由于電弧對工件的直接作用，使得鎂鋁互熔生成大量脆性金屬間化合物。

發明內容

本發明的目的是解決傳統的電弧焊將工件母材接電源，工件母材的熱輸入量大、焊縫熔敷率低、稀釋率高的問題，設計一種鎢極-熔化極間接電弧焊的裝置及其焊接方法。

本發明由GTAW(Gas?Tungsten?Arc?Welding，鎢極氣體保護焊)電源、送絲機、鎢極焊槍、熔化極焊槍、焊絲和保護氣瓶組成，送絲機與焊絲的一端相連，焊絲的另一端穿過熔化極焊槍的內腔并露在熔化極焊槍的導電嘴外，焊絲接電，鎢極焊槍和熔化極焊槍的接電端分別與GTAW電源的正負極相連，鎢極焊槍和熔化極焊槍的軸線交點位于待焊件上方，兩個保護氣瓶的氣體輸出端分別與鎢極焊槍和熔化極焊槍的保護氣入口相通。

用于上述裝置實施的焊接方法的步驟如下：

步驟一：將工件的待焊接部位根據需要加工成坡口、卷邊或不進行處理；

步驟二：將工件固定在夾具上待焊；

步驟三：保持鎢極焊槍與熔化極焊槍之間的夾角在30°-90°之間；鎢極焊槍的鎢極尖角端點離焊絲的端點的距離在2mm-5mm之間；兩焊槍軸線交點與工件表面的距離在5mm-16mm；

步驟四：設定工藝參數，焊接電流在20A-180A之間；送絲速度在2.0m/min-12m/min之間：鎢極焊槍氣體流量在10L/min-20L/min之間；熔化極焊槍氣體流量在0-20L/min之間；焊絲的干伸長度在15mm-25mm之間；焊絲的直徑在1.0mm-1.6mm之間；焊接速度在18cm/min-30cm/min之間；鎢極直徑在1.6mm-2mm之間；

步驟五：啟動GTAW電源，啟動引弧開關，電弧只在鎢極焊槍的鎢極和從熔化極焊槍導電嘴伸出的焊絲之間產生，利用電弧熱快速加熱熔化焊絲，熔化焊絲形成的熔滴攜帶熱量間接加熱工件，實施焊接。

本發明的優點是：

1、電源不接工件，工件表面無電弧直接加熱，降低了工件的熱輸入量；

2、提高了焊絲的熔化速度，提高了焊接接頭的熔敷率，熔敷率可高達50g/min，降低了焊縫稀釋率，焊縫稀釋率控制在5％以內，提高了焊接生產率，保證了焊接質量；

3、熔滴過渡穩定、連續，熔滴尺寸均勻并具有良好的指向性，焊接工藝性穩定并具有很強的焊接適應性，保證了焊接質量；

4、工件與焊絲熔敷金屬的互熔量明顯減少；

5、該系統結構簡單，焊接工藝性穩定，可廣泛應用于熔敷率要求高，焊絲與母材之間互熔量要求極少的焊接接頭，如表面堆焊或異質材料間的電弧微熔釬焊等；

6、本發明裝置可在傳統的GTAW焊接系統基礎上，通過加入改造的熔化極焊槍來實現，制造簡單，工藝參數調節靈活快速，操作方便。

附圖說明

圖1是本發明方法所用設備的結構示意圖，圖2是本發明進行堆焊的示意圖，圖3是本發明焊接異質薄板時卷邊對焊的示意圖，圖4是本發明焊接異質厚板時開坡口對焊的示意圖，圖5是用本發明焊接方法實施的銅合金焊絲在鋼基體表面堆焊接頭的焊縫表面形貌圖，圖6是用本發明焊接方法實施的銅合金焊絲在鋼基體表面堆焊接頭的焊縫截面形貌圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式由GTAW電源1、送絲機2、鎢極焊槍3、熔化極焊槍4、焊絲5和保護氣瓶6組成，送絲機2與焊絲5的一端相連，焊絲5的另一端穿過熔化極焊槍4的內腔并露在熔化極焊槍4的導電嘴外，焊絲5接電，鎢極焊槍3和熔化極焊槍4的接電端分別與GTAW電源1的正負極相連，鎢極焊槍3和熔化極焊槍4的軸線交點位于待焊件上方，兩個保護氣瓶6的氣體輸出端分別與鎢極焊槍3和熔化極焊槍4的保護氣入口相通。

具體實施方式二：本實施方式是基于實施方式一的裝置實施的焊接方法，焊接步驟如下：