[發明專利]一種立體式分布的雙電弧焊接方法

有效

• 申請號: 201210302367.X
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN102814577B
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉黎明;張兆棟;宋剛;王紅陽;任大鑫
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及一種立體式分布的雙電弧焊接方法。

背景技術

隨著焊接板材厚度的增加以及焊接效率需求的不斷提高，人們陸續開發出 雙電弧、甚至多電弧焊接技術，采用這種方式可以實現雙絲、甚至多絲焊接以 及提高焊接熱輸入，可顯著提高焊接熔化效率，進而提高焊接生產效率。例如， 美國的普萊克斯技術有限公司提出了一種新型焊絲間距可調的雙絲熔化極氣體 保護焊焊炬及其焊接方法（CN200810190700.6）；內蒙古北方重工業集團有限公 司的專利中提到一種機器人雙絲焊接鋁合金材料的方法（CN200910168787.1）； 哈爾濱工業大學開發了一種TIG電源輔助的雙TIG復合熱源焊接設備及方法 （CN201010520993.7）。

目前的雙電弧焊接方法，均是采用處于同一平面的兩個電弧在焊接方向上 串聯或并聯的布置方式，兩個電弧均燃燒于熔池表面，主要利用兩個電弧熱源 焊接熱輸入的疊加來提高焊接熔化效率，焊接熱源的能量密度沒有實質性提高， 因此現有雙電弧熱源焊接熔深增加能力仍有限。

發明內容

本發明針對以上問題的提出，而研制一種立體式分布的雙電弧焊接方法， 該方法是將傳統雙電弧熱源的平面式分布轉變為雙電弧熱源在熔池中呈現立體 式分布，通過形成具有高能量密度的耦合電弧，顯著提高焊接熔深，滿足中厚 板材焊接需求。本發明采用的技術手段如下：

一種立體式分布的雙電弧焊接方法，其特征在于：采用兩個電弧熱源，兩 個電弧分別由前焊槍和后焊槍的電極與工件產生，兩個電極在焊接方向上前后 串聯，其中前焊槍電極Ⅰ產生前電弧，用于熔化工件金屬形成焊接熔池；后焊 槍電極Ⅱ同心安裝于耐高溫材料套管內，在套管和后焊槍電極Ⅱ之間安裝帶孔 的陶瓷同心環使套管與后焊槍電極Ⅱ保持同心、絕緣，且套管與后焊槍電極Ⅱ 保持間隙0.5~7mm，套管另一端連接焊槍并通入高速流動的保護氣，保護氣沿 套管與后焊槍電極Ⅱ間隙從后焊槍電極Ⅱ尖端流出，保護氣壓力在液態熔池中 形成孔洞，后焊槍電極Ⅱ引弧后，形成的后電弧通過孔洞潛入前電弧形成的焊 接熔池深度1-15mm，兩電弧形成立體耦合電弧，該立體耦合電弧沿焊接方向運 動進行焊接。

焊接過程結束前，通過控制系統提升后焊槍，提升過程中前電弧和后電弧 均保持燃燒狀態，當后焊槍電極Ⅱ和套管離開熔池表面后，后焊槍電極Ⅱ先熄 弧，前焊槍電極Ⅰ后熄弧，焊接過程結束。

所述前焊槍和后焊槍均采用傾斜方式，前焊槍與焊接工件表面夾角α在 20~90°之間，后焊槍在豎直方向傾角β在-70~70°之間，兩焊槍在焊接方向上 的夾角θ在20~150°之間，前焊槍在垂直于焊接方向平面內豎直方向上的傾角 ε在-70~70°之間，后焊槍在垂直于焊接方向平面內豎直方向上的傾角δ在 -70~70°之間，兩焊槍在垂直于焊接方向平面內上夾角γ在0~120°之間；前焊 槍電極Ⅰ和后焊槍電極Ⅱ直徑選用范圍在1.0~10mm之間。

所述前焊槍采用普通鎢極氬弧、等離子弧以及熔化極電弧的電源裝置，后 焊槍采用鎢極作為電極，套管內徑Φ₁在1.5~10mm之間，套管外徑Φ₂在 1.6~15.5mm之間，鎢極尖端伸出套管端面距離d_e在-10~10mm之間；套管材料 為單質鎢、鎢合金、陶瓷或其它高溫合金，套管一端連接焊槍上的水冷銅模塊 上；兩電極在焊接方向上母材平面內的間距離d₁在1~50mm之間，在垂直于焊 接方向上母材平面內的間距d₂在0~50mm之間。

所述保護氣為Ar、He或Ar和He的混合氣，保護氣的流速為0.1~50L/min。