[發(fā)明專利]集成智能可調(diào)溫式熱絲埋弧焊接裝置及方法

在審

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• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN104400197A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鴻昌
• 申請（專利權(quán)）人: 張鴻昌
• 主分類號(hào): B23K9/18
• 分類號(hào): B23K9/18
• 代理公司: 威海科星專利事務(wù)所 37202
• 代理人: 初姣姣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接領(lǐng)域的埋弧自動(dòng)焊接技術(shù)，具體的說是一種將燃弧焊絲和預(yù)熱焊絲集成在一個(gè)焊槍內(nèi)，利用燃弧焊絲的多余能量來熔化已經(jīng)預(yù)熱的焊絲，從而在不影響焊接過程熱輸入及穩(wěn)定性的同時(shí)大大提升熔覆率的焊接裝置及方法。

背景技術(shù)

埋弧自動(dòng)焊是一種通過熔融焊劑形成保護(hù)區(qū)域，電弧在其中燃燒進(jìn)行焊接的一種高效率的大線能量的熔化極焊接方法，由于可以采用多絲自動(dòng)焊接方式，因此其效率優(yōu)勢明顯，但是大線能量帶來的過熱等現(xiàn)象也極大地限制了這種技術(shù)在管線鋼、高強(qiáng)鋼等熱敏感材料焊接中的應(yīng)用。因此如何在相對減小熱輸入的同時(shí)增加填充金屬的熔敷效率是促進(jìn)這種方法進(jìn)一步應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

目前在工業(yè)上采用的多絲多弧埋弧焊方法，在焊接一些厚板焊接結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)應(yīng)用多達(dá)3~6臺(tái)送絲電機(jī)，可同時(shí)進(jìn)行3~10根焊絲的多弧焊，這種多絲多弧焊確實(shí)可以提高焊接效率，但這種多絲多弧焊方法提高焊接效率的實(shí)質(zhì)是通過提高線能量的方法來實(shí)現(xiàn)的，高的熱輸入引起母材的熱影響區(qū)晶粒粗化，產(chǎn)生局部軟化現(xiàn)象，使得熱影響區(qū)的力學(xué)性能不均勻，影響焊接質(zhì)量和使用性能。另外當(dāng)焊絲過多時(shí)，整個(gè)焊接設(shè)備就會(huì)變得十分復(fù)雜、龐大，焊前準(zhǔn)備繁瑣，操作性變差，所以適用范圍很窄。目前常用的多絲焊主要包括雙絲焊或者三絲焊，對于雙絲埋弧焊，有雙燃弧焊絲埋弧焊以及填絲埋弧焊，即一個(gè)燃弧焊絲，另一根焊絲從側(cè)面送入熔池。雙絲或者三絲埋弧焊都存在電弧能量多余的問題，填絲雙絲埋弧焊利用了多余的電弧能量，但是由于它是從側(cè)面送入熔池，所以焊絲不容易準(zhǔn)確進(jìn)入到電弧的中心位置，這樣容易導(dǎo)致焊接過程不穩(wěn)定，同時(shí)，單側(cè)插入焊絲也會(huì)使燃弧焊絲周圍的磁場不對稱，導(dǎo)致磁偏吹，影響電弧的穩(wěn)定性。另外雙絲埋弧焊在原來單絲的基礎(chǔ)上只添加了一個(gè)焊絲，熔覆率以及焊接速度的增加相比較而言不是很明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提出了在兩根燃弧焊絲中間放入一根絕緣的熱絲或者在一根燃弧焊絲的兩旁加入兩根絕緣的熱絲，這樣燃弧焊絲不超過兩個(gè)，遠(yuǎn)低于大規(guī)模多絲焊的燃弧焊絲的數(shù)量，可以有效降低熱輸入，避免母材的熱損傷，另外兩種排列方式都具有高熔覆率的優(yōu)點(diǎn)，只是側(cè)重點(diǎn)不同，前者有兩個(gè)燃弧焊絲，熱輸入相對較大，可以用于厚板或者窄間隙埋弧焊，后者只有一個(gè)燃弧焊絲，有兩個(gè)熱絲，這樣熱輸入就相對較小，適合于厚度不大的板材或者大坡口焊接。同時(shí)，熱絲和燃弧焊絲集成在一起，有效簡化了設(shè)備的復(fù)雜程度，操作更簡單方便，由于各焊絲平行放置，兩側(cè)焊絲基本對稱，所以不會(huì)受到磁偏吹的影響，電弧不會(huì)側(cè)偏。在兩根燃弧焊絲中間放入一根絕緣的熱絲排列方式中，熱絲在兩個(gè)電弧的中間，所以電弧多余的熱量足夠其熔化；在一根燃弧焊絲的兩旁加入兩根絕緣的熱絲的排列方式中，熱絲和燃弧焊絲相互靠近，沿著一個(gè)方向送進(jìn)，熱絲很容易進(jìn)入電弧的中心，所以也能夠順利熔化。如果熱絲和燃弧焊絲的尺寸和送絲速度相近，那么集成智能可調(diào)溫式熱絲埋弧焊技術(shù)相比于普通埋弧焊的熔覆率提高了200%，相比于雙絲埋弧焊也提高了50%。所以該技術(shù)具有很明顯的優(yōu)勢。

本發(fā)明的優(yōu)勢和目的通過以下措施實(shí)現(xiàn)：

一種集成智能可調(diào)溫式熱絲埋弧焊裝置，設(shè)有弧焊電源、熱絲電源、紫銅導(dǎo)電嘴、陶瓷管、上下兩個(gè)電極圈、熱絲以及燃弧焊絲，其特征在于還設(shè)有熱絲溫度智能反饋調(diào)節(jié)裝置，包括熱信號(hào)采集銅片、溫度控制系統(tǒng)，其中弧焊電源通過紫銅導(dǎo)電嘴給燃弧焊絲供電，產(chǎn)生焊接電弧，熱絲電源通過上下兩個(gè)電極圈給需要預(yù)熱的焊絲供電，電流通過焊絲產(chǎn)生電阻熱從而加熱焊絲，熱信號(hào)采集銅片固定在紫銅導(dǎo)電嘴的熱絲出口端，熱電偶一端連接在信號(hào)采集銅片上，另一端接入溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)和弧焊電源以及熱絲電源連接。

本發(fā)明中溫度控制系統(tǒng)的開關(guān)啟動(dòng)后，首先是溫度控制系統(tǒng)作用，熱絲電源開始工作，焊絲達(dá)到溫度設(shè)定值后弧焊電源才開始工作，進(jìn)行焊接過程，即溫度控制系統(tǒng)上設(shè)有整個(gè)設(shè)備的總開關(guān)。

本發(fā)明中利用燃弧焊絲產(chǎn)生電弧的多余熱量來熔化預(yù)熱后的焊絲，焊絲在進(jìn)入熔池前已處于高溫狀態(tài)，所以一旦進(jìn)入電弧就會(huì)立即熔化，熱絲的送絲速度同樣影響焊接過程的穩(wěn)定以及焊后的焊縫成型，所以選擇等速送絲，焊前設(shè)定一個(gè)比較合適、可以穩(wěn)定焊接的溫度參數(shù)，依據(jù)溫度控制系統(tǒng)來調(diào)整熱絲電流，保證焊絲進(jìn)入熔池前已經(jīng)達(dá)到設(shè)定溫度，焊接開始前，要先將熱絲焊絲剪至焊槍的出口端，使其與燃弧焊絲之間有一個(gè)長度差，這樣可以保證熱絲在電弧穩(wěn)定燃燒之前不會(huì)先于燃弧焊絲進(jìn)入熔池，這樣可以避免熱絲過早地插入熔池，影響焊縫成型。

本發(fā)明中導(dǎo)電嘴的材料為紫銅，燃弧焊絲與導(dǎo)電嘴直接接觸，熱絲與導(dǎo)電嘴之間套有陶瓷管，從而保證熱絲與燃弧焊絲之間絕緣。