[發明專利]一種單電源VPPA-GTAW雙態電弧穿孔焊接方法

有效

• 申請號: 201310604019.2
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103600177A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 陳樹君;張俊林;門廣強;張亮;劉巖;劉松
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K10/02;B23K9/167;B23K9/095
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.一種單電源VPPA-GTAW雙態電弧穿孔焊接裝置，其特征在于：該單電源VPPA-GTAW雙態電弧穿孔焊接方法裝置主要包括焊接電源及其控制系統（1）、等離子焊槍（2）、TIG焊槍（3）、被焊工件（4）和半導體換向開關（5）；等離子焊槍（2）和TIG焊槍（3）分別置于被焊工件（4）兩側合適位置處，要求兩焊槍軸線垂直于被焊工件（4），保持三者在同一條直線上，系統可根據焊接板厚適當調節焊槍參數以適應焊接要求；該焊接方法有關電回路方面的連接方式，焊槍必須的氣路和水路接法都是使用常規接法；

整個焊接系統包括兩路獨立電流回路，焊接電源—TIG焊槍（3）—等離子焊槍（2）—焊接電源；焊接電源—等離子焊槍（2）—被焊工件（4）—焊接電源。

2.利用權利要求1的單電源VPPA-GTAW雙態電弧穿孔焊接裝實現一種單電源VPPA-GTAW雙態電弧穿孔焊接方法，其特征在于：該焊接方法包括以下步驟，S₁準備工作，首先將被焊工件（4）準備就緒，在焊接較厚板時，被焊工件要開取一定的坡口，但要求并不嚴格；之后將等離子焊槍（2）、TIG焊槍（3）、被焊工件（4）及送絲裝置都連接到與焊接電源及控制系統（1）組成的相應的回路當中，確保控制系統通過半導體換向開關（5），能夠對以上兩個焊接電流回路實現相應的接通與斷開的互鎖控制；

S₂起弧，通過焊接控制系統，使得焊接電源—TIG焊槍（3）—等離子焊槍（2）—焊接電源，這一回路接通；而焊接電源—等離子焊槍（2）—被焊工件（4）—焊接電源這一回路斷開；在焊接起始階段首先待等離子弧正常建立，然后采用接觸起弧方式將TIG電弧提拉引燃，由此，兩焊接電弧均穩定建立；

S₃待穿透電弧形成，進行回路切換，I為變極性等離子弧焊接電源的電流輸出波形，I₁為變極性等離子弧焊正半波的電流輸出波形，I₂為變極性等離子弧焊負半波的電流輸出波形；

待等離子焊槍（2）與TIG焊槍（3）間的焊接電弧（6）穩定建立并穿透被焊工件（4）后，通過焊接控制系統，利用半導體換向開關（5）切換焊接回路，使得DCEP段電流I₂流向經由焊接電源—等離子焊槍（2）—被焊工件（4）—焊接電源這一回路，另一回路斷開，這樣電弧電流導電通道區被引至被焊工件（4）上；此時等離子電弧直接作用于被焊工件（4），形成等離子弧一側焊接熔池，TIG電弧在DCEP階段熄滅；另外，此時被焊工件（4）接負，焊接電弧（6）能夠清理掉阻礙液態金屬良好熔化、流動和熔合的氧化膜，起到清理作用；

當變極性等離子弧焊接電源輸出電流由DCEP段轉至DCEN段，通過焊接控制系統利用半導體換向開關（5）切換焊接回路，從而使DCEN段電流I₁流經焊接電源—TIG焊槍（3）—等離子焊槍（2）—焊接電源回路，另一回路斷開，這樣電弧電流導電通道區被引至兩焊槍間；此時穿透電弧集中作用于焊接區加熱被焊工件（4），實現被焊工件（4）深而窄的焊縫成形；雙態電弧的交替換向頻率與變極性焊接電源的頻率一致，其按照變極性等離子弧焊周期不斷交替轉換，從而實現回路穿透電弧和正常等離子弧焊接熱輸入的精確控制；

S₄實時調整變極性等離子弧焊接電源的參數，使雙態電弧滿足中厚板焊接工藝要求，由以上描述可知，I_DCEN和t_DCEN分別為流經焊接電源—TIG焊槍（3）—等離子焊槍（2）—焊接電源回路的穿透電弧的電流幅值和作用時間，I_DCEP和t_DCEP分別為流經焊接電源—等離子焊槍（2）—被焊工件（4）—焊接電源回路的常規等離子電弧的電流幅值和作用時間。

3.根據權利要求2所述的一種單電源VPPA-GTAW雙態電弧穿孔焊接方法，其特征在于：通過調節I_DCEN、t_DCEN、I_DCEP和t_DCEP四個參數就可以實現焊接過程中對穿透電弧和常規等離子電弧焊接熱輸入的分別調節和控制。