[發明專利]一種冷金屬過渡的焊接方法及其裝置

在審

• 申請號: 201110315664.3
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102371421A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 呂世雄;敬小軍;黃永憲;徐永強;鄭傳奇;于沖沖
• 申請（專利權）人: 哈爾工業大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/133
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及焊接技術，具體說就是一種冷金屬過渡的焊接方法及其裝置。

(二)背景技術

高效化一直是焊接工作者的重點研究方向，要求在保證焊接質量的前提下提高熔覆效率。傳統的焊接方法中，熔化極氣體保護焊(MIG)和埋弧焊(SAW)熔覆效率高而得到了廣泛應用，但由于易產生缺陷、熱輸入量大、變形嚴重等問題導致焊縫質量不高。2002年，Fronius公司在鋁與鋼焊接技術和無飛濺起弧的基礎上開發出了冷金屬過渡(CMT)焊接方法，將送絲與熔滴過渡過程進行數字化協調，通過送絲機構中的送絲機構實現焊絲推進，焊槍上的拉絲機構實現焊絲快速回抽，在焊絲端部的熔滴接觸到熔池的瞬間，通過閉環控制的方式反饋給焊槍拉絲機構使焊絲回抽，熔滴小橋被拉斷實現短路過渡。冷金屬過渡焊接電弧能量低、冶金質量高、焊后變形小，特別適用于薄板的焊接。但該方法還存在一些不足：1)焊接質量不及鎢極氬弧焊(TIG)，純Ar保護陰極斑點漂移，表現出電弧擺動和挺度不足，焊接過程不穩定；2)焊縫成形特性受限制，采用溫度較低條件下的強制冷金屬過渡時電弧熄滅，焊接過程熔滴過渡形式不夠穩定，焊縫余高大，采用多層多道焊時易出現未熔合或夾渣缺陷；3)全套過渡過程采用數字化調節與控制，設備成本高，極大地限制了在工業生產中的應用。

鎢極氬弧焊(TIG)焊接質量高，通常用于精細化焊接，但生產效率低。目前，熱絲TIG焊常用于提高生產效率，熱絲方法包括電阻熱絲和高頻感應熱絲等多種方式。對于銅合金、鋁合金等低電阻率材料的焊絲，電阻熱絲和高頻熱絲難以達到預熱效果，附加電弧熱絲方式可實現有效預熱。而電弧熱絲使焊絲溫度升高，導致焊絲與熔滴之間的表面張力增大，熔滴自由過渡困難，表現為較大顆粒過渡。

基于以上分析，傳統CMT焊接技術在提高焊縫焊接質量和生產成本等方面仍然受到限制，低電阻率材料的熱絲TIG焊接存在一些實際問題。如何實現焊絲的有效預熱，并改善焊絲熔滴的過渡方式，同時降低設備成本對實現高效化焊接具有重大的經濟價值，在對線能量控制要求較高的異種材料薄板焊接時尤為重要。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種冷金屬過渡的焊接方法及其裝置。

本發明的目的是這樣實現的：所述的冷金屬過渡的焊接裝置，它是由MAG焊自動送絲單元、振動送絲單元、氬弧熱絲焊槍單元和軟管組成的，MAG焊自動送絲單元連接振動送絲單元，振動送絲單元通過軟管連接氬弧熱絲焊槍單元，所述的振動送絲單元包括振動電機、偏心轉盤和雙驅動送絲盒，振動電機連接偏心轉盤，偏心轉盤連接雙驅動送絲盒，所述的氬弧熱絲焊槍單元包括矯直器、輔助電弧焊槍和主TIG電弧焊槍，矯直器連接輔助電弧焊槍，輔助電弧焊槍和主TIG電弧焊槍構成氬弧熱絲焊槍單元的加熱源。

所述的由冷金屬過渡的焊接裝置實現的冷金屬過渡的焊接方法，步驟如下：步驟一：接通焊接主回路，引燃主TIG電弧加熱焊接工件；

步驟二：引燃輔助電弧加熱焊絲，待輔助電弧燃弧穩定后立即啟動MAG焊自動送絲單元和振動電機，保證焊絲在振動的狀態下持續送進；

步驟三：焊絲被輔助電弧加熱至200-300℃，送至主TIG電弧高溫區，焊絲端部經主TIG電弧輻射傳熱發生熔化，形成月牙形的熔滴；

步驟四：月牙形熔滴逐漸長大，振動慣性力和等離子流力明顯增加，當二者之和超過表面張力時，熔滴脫離固態焊絲端部的表面張力作用，以細小顆粒過渡到熔池中。