[發明專利]一種提高全位置MAG焊電源功率輸出的方法

無效

• 申請號: 201310638143.0
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103624371A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李亮玉;岳建鋒;劉文吉;王天琪
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B23K9/10
• 分類號: B23K9/10;B23K9/173
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明涉及提高交變電源對于感性負載功率輸出的技術，具體為一種通過串聯諧振提高在全位置MAG焊電源功率輸出的方法。?

背景技術

近年來，隨著壓力容器、石油化工、管道工程、海洋、造船和原子能等工業的飛速發展，采用全位置焊接工藝的場合越來越多。在全位置焊接中，采用TIG焊工藝由于其不存在金屬熔滴過渡問題，因而非常適合管道等全位置根焊縫的焊接，可以得到純凈優質的焊縫。但是該方法存在焊接成本高，生產效率低的問題，一般只用于薄板焊接。熔化極氣體保護MAG焊工藝具有生產效率高、成本低、容易實現自動化的優點，已經成功地在工業生產中應用，但是在橫焊、立焊、仰焊和全位置焊接時，卻受到一定限制。由于該工藝方法一般需要在連續射流過渡狀態下工作，也即要求工作電流在臨界值以上，電流較大，從而形成較大的熔池和熔敷量，鐵水過多，不能保持熔池，難以適應大熔敷率的全位置焊接要求。?

目前全位置焊工藝存在的主要問題包括：（1）焊縫成形差。由于重力的影響，全位置焊接過程中，熔池容易失穩，造成鐵水向下流淌，使不同位置焊縫厚度變化不均，甚至發生上部咬邊，下部形成焊瘤現象，也有的會出現熔合不良，影響焊接穩定成形。（2）焊接效率低。對于MAG焊工藝，全位置焊接時，由于受到焊接位置的限制，焊接規范一般比較小，導致目前全位置焊接效率不高，對于中厚度板材的焊接，一般采用小規范多道多層方法焊接，這樣又增加了焊接缺陷形成的機會，如夾渣、未焊透等。（3）成本高。采用激光焊、激光+電弧焊、電子束焊等能量密度高焊接工藝，可滿足全位置焊接的小熔池特征要求，并可高速焊接，使生產率得到大幅提高，但其存在成本高，現場適應性差，難以大面積推廣應用的不足。?

在全位置MAG焊中，導致熔池成形差和流淌的重要因素重要來自熔池重力的影響，施加非接觸的外加電磁外力不失為一種有效的抵消全位置熔池重力影響的方法，但目前傳統外加磁場力多用于全位置焊接的特定位置水平焊中。?

在水平位置焊接中，西安交通大學羅鍵等在GTAW焊接過程中，通過外加恒定縱向磁場，電弧外形下部擴張，上部收縮，電弧外觀呈鐘罩形，焊接電弧等離子流力的分布特征改變為中心壓力低，邊緣區壓力較高的雙峰復雜分布，電流密度在電弧中心區不斷減小，直至接近于零，而邊緣出現電流密度最大峰值，實際上形成了環形導電截面（參見羅鍵,賈昌申,王雅生等.外加縱向磁場GTAW焊接機理[J].金屬學報，2001，37(2)：212-216.）；在外加間歇交變縱向磁場GTAW焊接中，外加磁場促使電弧周期性、間歇式地正反向旋轉，改變電弧等離子流力和電流密度的徑向分布，影響母材熔化和焊縫成形（參見羅鍵,賈濤,殷咸青等.GTAW外加間歇交變縱向磁場的數值計算及其焊接行為的影響.金屬學報，1999，35(3)：330-333.）；Ryzhov?R.N等將恒定橫向磁場作用于焊接電弧時，使電弧偏向一側。典型的橫向磁場控制電弧的方法是通過外加橫向低頻交變磁場，使電弧擺動，焊縫熔寬增加，熔深減少（參見Ryzhov?R.N?and?Kuznetsov?V.D.Choice?of?optimal?parameters?of?external?electromagnetic?action?in?arc?methods?of?welding[C].Avtomaticheskaya?Svarka,2005(6)：27-31.）；趙彭生等使用雙尖角橫向磁場對等離子弧二次壓縮時，增加電弧能量使用密度，使弧柱成橢圓形，可用于厚板焊接及表面堆焊（參見趙彭生,祝樹燕,趙國華.雙尖角磁場再壓縮等離子弧的物理特征及焊接工藝性能[J].焊接學報，1986,7（1）：7-14.）；華愛兵,陳樹君等把橫向旋轉磁場應用于TIG焊，利用磁場的旋轉帶動TIG電弧的旋轉，電弧的瞬時形態發生了變化，從而改變了電弧熱和電弧力在工件上的分布（參見華愛兵,陳樹君,殷樹言等.橫向旋轉磁場對TIG焊焊縫成形的影響[J].焊接學報，2008，29(1)：5-8.）。?

電渦流效應是一種自然界基本的物理現象。它的主要原理是，在導體中如果存在變化的磁場，就會在介質中產生感生電流，即渦流。利用外加高頻交變磁場在熔池內產生渦流，該渦流與外部磁場相互作用，進而在熔池內產生一定?大小和方向的電渦流力，用于抵消熔池重力對全位置熔池失穩造成的不利影響。?