[發(fā)明專(zhuān)利]一種機(jī)械振動(dòng)輔助熔滴過(guò)渡的TIG焊方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210026693.2
• 申請(qǐng)日: 2012-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102554417A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂世雄;黃永憲;徐永強(qiáng);敬小軍;鄭傳奇;張若蘅;張有為
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K9/167
• 分類(lèi)號(hào): B23K9/167;B23K9/32
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)，具體說(shuō)就是一種機(jī)械振動(dòng)輔助熔滴過(guò)渡的TIG焊方法及其裝置。

(二)背景技術(shù)

鎢極氬弧焊(TIG)具有焊接質(zhì)量高、電弧穩(wěn)定、適用范圍廣等特點(diǎn)，是實(shí)際生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的一種焊接方法。根據(jù)送絲方式的不同，鎢極氬弧焊(TIG)可分為手動(dòng)填絲和自動(dòng)送絲兩種形式。對(duì)于常規(guī)的自動(dòng)送絲TIG焊，焊絲靠電弧加熱熔化，熔滴主要依靠自身重力和電弧力的作用脫離焊絲端部表面張力的束縛實(shí)現(xiàn)過(guò)渡，存在以下幾點(diǎn)不足：(1)熔滴以大滴過(guò)渡到熔池，對(duì)熔池的沖擊大，易產(chǎn)生飛濺；(2)熔滴吸收了較多的電弧能量，熔滴過(guò)熱，易造成焊縫組織的不均勻性，熱影響區(qū)寬度大；(3)大滴過(guò)渡導(dǎo)致熔滴過(guò)渡緩慢，熔敷效率低。鑒于熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)中的CMT(cold?metal?transfer)和STT(surface?tension?transfer)技術(shù)，冷金屬過(guò)渡可克服上述不足。所謂冷金屬過(guò)渡(CMT)是指數(shù)字控制方式下短電弧和換向送絲監(jiān)控。換向送絲系統(tǒng)由前、后兩套協(xié)同工作的焊絲輸送機(jī)構(gòu)組成，后送絲機(jī)構(gòu)按照恒定速度向前送絲，前送絲機(jī)構(gòu)按照控制系統(tǒng)指令以70Hz的頻率回抽焊絲，實(shí)現(xiàn)焊絲的脈沖式輸送。數(shù)字式焊接控制系統(tǒng)根據(jù)電弧生成的開(kāi)始時(shí)間自動(dòng)降低焊接電流直到電弧熄滅，并調(diào)節(jié)脈沖式的焊絲輸送，熔滴從焊絲端部脫落之后，數(shù)字控制系統(tǒng)再次提高焊接電流，重新引弧并進(jìn)一步將焊絲送進(jìn)。在電弧交替的熄滅、引弧和焊絲的送進(jìn)、回抽過(guò)程中，降低了熱輸入，實(shí)現(xiàn)冷金屬過(guò)渡。STT表面張力過(guò)渡技術(shù)是美國(guó)林肯公司針對(duì)CO₂氣體保護(hù)焊短路過(guò)渡飛濺量大等問(wèn)題開(kāi)發(fā)的一種專(zhuān)利技術(shù)。基于短路液橋表面張力過(guò)渡理論，STT表面張力過(guò)渡技術(shù)利用逆變焊機(jī)的高速可控性，對(duì)短路過(guò)程各階段分別進(jìn)行波形控制，解決了液態(tài)小橋氣化爆斷的問(wèn)題，其核心在于形成短路液橋后焊接電流瞬間減小，在表面張力、重力和電磁力的作用下拉斷金屬液橋，使熔滴由短路過(guò)渡變?yōu)樽杂蛇^(guò)渡，達(dá)到平穩(wěn)過(guò)渡的目的并減小熱輸入。CMT和STT熔化極氣保焊技術(shù)的高成本是限制其推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素，同時(shí)由于焊接過(guò)程中電流的劇烈變化也必然影響電弧的穩(wěn)定性。而TIG焊電源為陡降或恒流特性，電弧十分穩(wěn)定，鑒于此，開(kāi)發(fā)一種實(shí)現(xiàn)非熔化極氣保焊過(guò)程的冷金屬過(guò)渡方法十分必要。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械振動(dòng)輔助熔滴過(guò)渡的TIG焊方法及其裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明一種機(jī)械振動(dòng)輔助熔滴過(guò)渡的TIG焊裝置，它是由TIG電源、機(jī)架、送絲機(jī)、導(dǎo)管、輔助機(jī)械振動(dòng)裝置、送絲嘴和焊絲組成的，送絲機(jī)連接導(dǎo)管，導(dǎo)管連接送絲嘴，送絲嘴與機(jī)架牢固連接，輔助機(jī)械振動(dòng)裝置固定于機(jī)架。

所述的輔助機(jī)械振動(dòng)裝置包括機(jī)身、緩沖彈簧、振動(dòng)桿和觸頭，由機(jī)身內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)裝置帶動(dòng)振動(dòng)桿上下往復(fù)振動(dòng)，振動(dòng)桿與觸頭之間為螺紋連接，振動(dòng)桿與觸頭間套有緩沖彈簧，安裝時(shí)通過(guò)調(diào)整振動(dòng)桿和觸頭間的螺紋旋入長(zhǎng)度使緩沖彈簧處于微壓狀態(tài)。

所述的機(jī)械振動(dòng)輔助熔滴過(guò)渡TIG焊裝置，針對(duì)不同材質(zhì)的焊絲，可選擇不同的振動(dòng)接觸位置，對(duì)于材質(zhì)較硬、剛度較好的焊絲，可將送絲嘴開(kāi)適當(dāng)尺寸的工藝槽，使觸頭直接接觸焊絲，使振動(dòng)傳遞效果更加充分，開(kāi)槽的具體尺寸根據(jù)觸頭前端尺寸考慮；對(duì)于錫等材質(zhì)軟、剛度差的焊絲使觸頭與送絲嘴外壁直接接觸，使振動(dòng)由送絲嘴傳遞給焊絲防止由于物理振動(dòng)接觸使焊絲變形影響自動(dòng)送絲過(guò)程的連續(xù)性。

本發(fā)明一種機(jī)械振動(dòng)輔助熔滴過(guò)渡的TIG焊方法，步驟如下：

步驟一：?jiǎn)?dòng)TIG焊電源系統(tǒng)，引燃電弧加熱工件，待電弧穩(wěn)定，形成熔池后啟動(dòng)送絲機(jī)實(shí)現(xiàn)焊絲自動(dòng)送進(jìn)，開(kāi)始焊接過(guò)程；

步驟二：?jiǎn)?dòng)輔助機(jī)械振動(dòng)裝置，振動(dòng)桿、觸頭產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，使焊絲產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，在輔助機(jī)械振動(dòng)作用下進(jìn)行焊接；

步驟三：焊接過(guò)程完畢后，關(guān)閉TIG電源系統(tǒng)，再關(guān)閉輔助機(jī)械振動(dòng)裝置。

本發(fā)明相比于自動(dòng)送絲TIG焊技術(shù)，具有如下顯著效果：

(1)減小了熔滴的尺寸，降低了熔滴對(duì)焊接熔池的沖擊。由于熔滴以細(xì)小顆粒形式進(jìn)入熔池，有利于減少氣孔、未熔合等缺陷，焊縫組織細(xì)密，組織均勻性好。

(2)避免了熔滴過(guò)多吸收電弧能量而使熔滴過(guò)熱，使電弧熱量主要用于加熱母材，加熱效率明顯提高。

(3)在頻率可調(diào)的機(jī)械振動(dòng)作用下，熔滴過(guò)渡頻率加快，熔敷效率明顯提高，同時(shí)冷金屬過(guò)渡減小了總熱輸入量，熱影響區(qū)寬度減小，適合于薄板及熱敏感材料與構(gòu)件。