[發明專利]一種提高TIG焊接速度的裝置和方法

有效

• 申請號: 201010010007.3
• 申請日: 2010-01-04
• 公開（公告）號: CN101767246A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 常云龍;陳章;楊旭;楊殿臣;焦方龍;吳寧;路林
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/08;B23K9/32
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

技術領域

本發明屬于一種焊接電弧控制技術領域，特別涉及一種外加橫向直流磁場 提高TIG焊接速度的裝置和方法。

背景技術

鎢極惰性氣體保護弧焊(簡稱TIG焊)是使用純鎢或活化鎢(如釷鎢、鈰 鎢等)作為非熔化電極，采用惰性氣體(如氬氣、氦氣等)作為保護氣體的電 弧焊方法，在現代工業中應用廣泛，它的優點是焊接接頭質量高，幾乎可用于 所有金屬的連接，特別適合薄板或薄壁管件的焊接。但TIG焊熔深小、生產效 率低。為了提高TIG焊接效率，人們采取了許多有效的方法，如活性劑TIG焊 (A-TIG)、超聲波TIG復合技術(U-TIG)和高速TIG焊等，其中高速TIG焊 是采用提高焊接速度的方法來提高焊接效率，焊接速度一般都在1m/min以上。 但焊速提高會導致TIG電弧陽極斑點滯后，電弧后拖，進而產生咬邊、駝峰等 焊接缺陷。焊速越高，電弧后拖越嚴重，咬邊和成形不良加劇。如何改善電弧 形態，解決電弧的挺直度(即電弧沿電極軸向挺直的程度)問題成為高速TIG 焊的關鍵技術。目前通常采用改變焊接工藝參數的方法如加大焊接電流，加大 保護氣流量，改變鎢極端部形態。有文獻介紹在進行TIG直流和脈沖電流焊接 304不銹鋼板0.5mm×300mm×80mm時，當焊接電流達到285A、氬氣流量0.9m³/h 時，可將焊接速度提高到8m/min。加大焊接電流，或者是加大保護氣流量，雖 然在一定程度上改善了電弧形態，使電弧挺直度增加，但焊接熱輸入增加，對 焊縫質量有著相當大的影響，同時加大氣流量使焊接成本增加。改變鎢極端部 形態，是使其端部形成一個前傾角度，前傾角度與焊接速度密切相關，焊接速 度小，前傾角度就小，焊接速度大，前傾角度就大。實際施焊過程中，電極一 旦做好，前傾角度無法改變，只能對應一個焊接速度，致使其應用受限。除了 上述改變焊接工藝參數外，有文獻報到，利用磁場改善TIG高速焊的焊縫成形， 如采用橫向直流或交變磁場改變電弧形態，增加焊縫熔深，但是施加的激磁電 流僅僅零點幾安培，磁場強度在7mT左右，焊接速度也僅僅達到1m/min左右。 基于上述認識，本發明采用在TIG焊電弧區外加橫向直流磁場的方法，通過橫 向直流磁場對電弧產生的電磁力抵消高速焊時電弧對熔池作用的水平分力，達 到二力平衡，使電弧在挺直的情況下進行高速TIG焊接，焊接速度可以達到 5.5m/min。

發明內容：

本發明的目的是提供一種在TIG焊電弧區外加橫向直流磁場(磁力線方向 垂直于電弧軸線)，通過橫向磁場產生的電磁力作用于TIG電弧，改善電弧形態， 使電弧在挺直的情況下進行高速TIG焊的磁控裝置和方法。該發明能夠將TIG 焊接速度在焊接電流95-75A，電弧電壓10V，氬氣流量0.7-0.5m³/h，激磁電流 1-6A等焊接參數下，最大提高到5.5m/min。本發明適用于薄板或薄壁管件的高 速TIG焊。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種提高TIG焊接速度的方法，其特征在于：該方法是按照如下步驟進行：

(1)、由磁控裝置產生激磁電流，激磁電流供給安裝在TIG焊槍上的磁 頭線圈，使其在電弧區產生磁場；

(2)、把產生的磁場由導磁桿導入電弧區域形成橫向直流磁場，作用于電 ??；磁場磁力線通過螺線管、左右導磁桿和電弧區形成閉合回路；

(3)、直流磁場通過電弧產生電磁力，使電弧產生前傾，由電弧前傾角度 及方向，來確定焊接速度大小及焊接行進方向；

(4)、通過調整激磁電流大小來調節電弧前傾角度，讓電弧前傾角度與TIG 焊接速度相匹配，使電弧始終在挺直的情況下進行焊接。

在(2)步驟中的橫向磁場強度范圍是：磁頭左側導磁桿端部的磁場強度為 17～40mT；磁頭右側導磁桿端部的磁場強度是16～28mT；左右兩側導磁桿端部 中間的磁場強度為6～14.1mT。

在(4)步驟中的激磁電流的調節范圍為：1～6A；焊接速度的調節范圍為： 3.5～5.5m/min。

一種如上所述的提高TIG焊接速度的裝置，包括工件夾送輥、TIG焊接機 以及與TIG焊接機連接的TIG焊槍，其特征在于：一個能夠產生激磁電流的磁 控設備與TIG焊槍上的磁頭連接，磁頭上設有螺線管，在螺線管外纏繞勵磁線 圈，TIG焊槍上設置有能夠產生橫向磁場的導磁桿，導磁桿一直延伸至TIG焊 槍的電弧區域。