[發明專利]超聲輔助水下濕法焊接方法

有效

• 申請號: 201410066059.0
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103769756A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 孫清潔;程文倩;馮吉才;吳來軍;劉一博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

技術領域

本發明屬于水下焊接技術領域，具體地說是一種減少電弧偏吹和電弧熄滅率，焊縫成形均勻的超聲輔助水下濕法焊接方法。

背景技術

超聲波作為一種機械振動，同時也是能量傳遞的載體，在實際生產、生活中得到了廣泛應用。目前超聲波在焊接領域的應用也越來越廣泛，相繼出現了超聲波塑料焊接、超聲波金屬焊接、超聲波釬焊、電弧超聲焊接技術、超聲-TIG?復合焊接以及超聲-MIG?復合焊接等一系列新技術。

水下焊接時,電弧環境壓力高,弧壓及能量密度發生變化,電弧的穩定性及形態發生顯著改變,飛濺和電弧熄滅率有可能會大大增加。濕法焊接時,水對電弧的冷卻作用加重了電弧的收縮,同時可能加重電弧的偏吹,加重氧脆、氧氣孔傾向等,這些不同于陸上焊接的諸多變化使水下焊接過程變得更加復雜。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，將超聲與GMAW焊接方式相結合，提供一種能減少電弧偏吹、飛濺和電弧熄滅率的水下超聲輔助水下濕法焊接方法。

本發明通過如下措施達到：

一種超聲輔助水下濕法焊接方法，包括超聲換能器、超聲變幅桿、導電桿、導電嘴、超聲電源、水下焊接電源，其特征在于超聲換能器密封在防水殼體內，殼體內充滿航空煤油，超聲變幅桿上端穿過防水殼體經螺紋與超聲換能器下端相連接，絕緣套管穿過防水殼體由超聲換能器上端插入并穿過超聲變幅桿直至變幅桿下端面，絕緣套管內裝有導電桿和導電嘴，導電嘴安裝在絕緣套管下端部并部分伸在超聲變幅桿外，導電桿上端伸出殼體和絕緣套管，導電管下端與導電嘴經螺紋相連接，導電桿和導電嘴沿軸線設有焊接送絲管，超聲電源線穿過防水殼體與超聲換能器相連接，導電桿上設有升降調節機構，導電桿與水下焊接電源相連接，其焊接步驟為：

步驟一：將待焊工件裝夾固定，調節焊接系統升降平臺使焊炬到達工件上方50?mm

~200?mm處；

步驟二：通過上下調節焊炬的位置，使得焊炬超聲輻射端面與待焊工件表面距離30mm~50mm，上下調整導電桿高度，導電嘴端與工件表面距離10mm~30mm；

步驟三：打開超聲電源，調節超聲參數，振動頻率為10kHz~50KHz，超聲變幅桿將超聲振幅放大到10μm~300μm，由于聲流效應和空化作用，使得焊接區域水密度減少，形成氣囊；

步驟四：將水下焊接電源線的一極與工件相連接，另一極與導電桿相連，打開水下焊接電源，調節焊接參數，進行引弧焊接，焊接電壓：25~45V，焊接電流：150~290A，3.0~8.0mm/s?；

步驟五：焊接結束后，首先關閉水下焊接電源，待0~360s后關閉超聲電源；

步驟六：焊接結束，進行焊件檢驗。

本發明防水殼體內充滿航空煤油，絕緣套管、超聲電源線、超聲變幅桿插入防水殼體時配合使用橡膠密封圈，絕緣套管穿入超聲換能器內孔時配合使用橡膠密封套圈，保證防水殼體嚴格密封。?

????本發明利用超聲的空化作用在電弧周圍形成氣囊，使電弧在氣氛圍中進行焊接，利用超聲的聲流效應，使電弧空間周圍的水穩定的束流狀流動，減少外界波動對電弧的影響，電弧偏吹和電弧熄滅率減少，焊縫成形均勻，焊接缺陷減少，另外，本發明采用超聲和熔化極氣體保護相結合，是一種高效焊接方法，其焊絲和電弧的電流密度大，焊絲熔化速度快，對母材的熔敷效率高，母材熔深和焊縫成形較好，遼闊無際的海洋蘊藏著豐富的石油天然氣以及金屬礦產資源。人類為實現可持續發展。必將加強對海洋的深入開發。2l世紀被稱為海洋的世紀，水下焊接將成為研究的熱點，本發明在水下焊接領域有非常大的應用空間。

附圖說明

圖1是本發明實驗裝置原理圖。

圖2是本發明的超聲變幅桿示意圖。

圖3是本發明水下焊接過程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述：

一種超聲輔助水下濕法焊接方法，包括超聲換能器、超聲變幅桿、導電桿、導電嘴、超聲電源、水下焊接電源，其特征在于超聲換能器密封在防水殼體內，殼體內充滿航空煤油，超聲變幅桿上端穿過防水殼體經螺紋與超聲換能器下端相連接，絕緣套管穿過防水殼體由超聲換能器上端插入并穿過超聲變幅桿直至變幅桿下端面，絕緣套管內裝有導電桿和導電嘴，導電嘴安裝在絕緣套管下端部并部分伸在超聲變幅桿外，導電桿上端伸出殼體和絕緣套管，導電管下端與導電嘴經螺紋相連接，導電桿和導電嘴沿軸線設有焊接送絲管，超聲電源線穿過防水殼體與超聲換能器相連接，導電桿上設有升降調節機構，導電桿與水下焊接電源相連接，其焊接步驟為：