[發明專利]等離子-熔化極電弧動態復合焊接裝置及其焊接方法有效
| 申請號： | 201410691347.5 | 申請日： | 2015-08-04 |
| 公開（公告）號： | CN104493368A | 公開（公告）日： | 2015-07-29 |
| 發明（設計）人： | 苗玉剛;吳斌濤;韓端鋒 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱工程大學 |
| 主分類號： | B23K28/02 | 分類號： | B23K28/02 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 等離子 熔化 電弧 動態 復合 焊接 裝置 及其 方法 | ||
1.等離子-熔化極電弧動態復合焊接裝置，其特征是：包括熔化極脈沖弧焊電源、直流等離子脈沖弧焊電源、TIG弧焊電源、送絲機構、第一電流信號檢測裝置、第二電流信號檢測裝置、脈沖協調控制器、等離子焊槍、熔化極焊槍；直流等離子脈沖弧焊電源的負極連接等離子焊槍，正極連接待焊工件，構成等離子焊接電流回路，在直流等離子脈沖弧焊電源負極和等離子焊槍之間設置高頻引弧器以及檢測流經等離子焊槍電流脈沖的第一電流信號檢測裝置；熔化極脈沖弧焊電源正極連接熔化極焊槍的焊絲導電嘴，負極連接待測工件，構成熔化極氬弧焊接電流回路，在熔化極脈沖弧焊電源正極和熔化極焊槍之間設置檢測流經熔化極焊槍電流脈沖的第二電流信號檢測裝置；TIG弧焊電源的正極連接焊絲導電嘴，負極連接等離子焊槍，構成電弧熱絲或分流旁路；脈沖協調控制器分別連接熔化極脈沖弧焊電源、直流等離子脈沖弧焊電源以及第一電流信號檢測裝置和第二電流信號檢測裝置，等離子焊槍與熔化極焊槍組成復合焊槍，它們軸線之間的夾角α為0-90°。
2.根據權利要求1所述的等離子-熔化極電弧動態復合焊接裝置，其特征是：在TIG弧焊電源正極和焊絲導電嘴之間設置第三電流信號檢測裝置，脈沖協調控制器還連接TIG弧焊電源以及第三電流信號檢測裝置。
3.等離子-熔化極電弧動態復合焊接方法，其特征是：采用權利要求1所述的等離子-熔化極電弧動態復合焊接裝置，
(1)將復合焊槍置于待焊工件的待焊處上方，并沿焊接方向置于同一水平線，即等離子焊槍位于熔化極焊槍前方；
(2)根據焊接工藝要求，調節待焊工件位置、等離子焊槍和熔化極焊槍間距及夾角、等離子焊槍和熔化極焊槍與工件間距及夾角，設定脈沖峰值電流、基值電流、電弧電壓、保護氣體流量、脈沖頻率、焊接速度，分別打開熔化極脈沖弧焊電源、直流等離子脈沖弧焊電源、TIG弧焊電源，將熔化極脈沖弧焊電源和直流等離子脈沖弧焊電源的電流脈沖頻率、占空比設為一致，TIG弧焊電源采用直流無脈沖，啟動高頻引弧器引燃等離子電弧；
(3)焊接過程中，利用第二電流信號檢測器測量熔化極焊槍的電弧脈沖波形，當檢測到電弧脈沖波形處于脈沖基值Im2時，采用脈沖協調控制器將等離子焊槍的等離子弧電流脈沖調節為脈沖峰值Ip1，利用等離子弧在待焊工件上生成“匙孔”進行深熔焊，通過TIG弧焊電源形成熱絲電弧對填充焊絲預熱，即等離子-熱絲焊；
(4)經過設定的同步電流脈沖時間tp后，當檢測到熔化極焊槍的熔化極電弧電流處于脈沖峰值Im1時，采用脈沖協調控制器將等離子弧的電流脈沖調節為脈沖基值Ip2，實現熔敷金屬的填充和蓋面，旁路等離子弧與熔化極電弧形成耦合電弧；
(5)經過設定的同步脈沖頻率時間tm后，重復步驟(3)和(4)的焊接過程，即進行等離子弧-熱絲焊、等離子分流熔化極電弧焊之間的動態電弧復合焊接之間的轉換，同時通過分別改變等離子弧與熔化極電弧電流信號的峰值脈沖時間與幅值來控制焊縫成形，直至焊接結束。
4.等離子-熔化極電弧動態復合焊接方法，其特征是：采用權利要求2所述的等離子-熔化極電弧動態復合焊接裝置，
(1)將復合焊槍置于待焊工件的待焊處上方，并沿焊接方向置于同一水平線，即等離子焊槍位于熔化極焊槍前方；
(2)根據焊接工藝要求，調節待焊工件位置、等離子焊槍和熔化極焊槍間距及夾角，等離子焊槍和熔化極焊槍與待焊工件間距及夾角，設定脈沖峰值電流、基值電流、電弧電壓、保護氣體流量、脈沖頻率、焊接速度，分別打開熔化極脈沖弧焊電源、直流等離子脈沖弧焊電源、TIG弧焊電源，將熔化極脈沖弧焊電源、直流等離子脈沖弧焊電源、TIG弧焊電源的電流脈沖頻率、占空比設為一致，啟動高頻引弧器引燃等離子電弧；
(3)焊接過程中，利用第二電流信號檢測裝置和第三電流信號檢測裝置檢測TIG弧焊電源的脈沖電流信號為脈沖基值It2和熔化極焊槍電弧脈沖電流信號為脈沖基值Im2時，采用脈沖協調控制器將等離子焊槍的等離子弧電流脈沖調節為脈沖峰值Ip1，利用等離子弧在工件上生成“匙孔”進行深熔焊，即進行等離子焊；
(4)經過設定的同步脈沖頻率tp時間后，當檢測到熔化極焊槍的熔化極電弧電流處于脈沖峰值Im1時，采用脈沖協調控制器將等離子弧的電流脈沖調節為脈沖基值Ip2，此時TIG弧焊電源電流脈沖信號仍處于基值維弧電流It2，進行熔化極電弧焊，實現工件的“陰極清理”和高效填絲焊接；
(5)再經過設定的同步脈沖頻率tm時間后，當檢測熔化極電弧的電流處于脈沖基值Im2、等離子弧的電流處于脈沖基值Ip2時，采用脈沖協調控制器將TIG弧焊電源的電流脈沖調節為脈沖峰值It1，此時形成等離子熔化極間接耦合電弧，進行等離子-熔化極間接電弧焊；
(6)再經過設定的同步脈沖頻率tg時間后，重復步驟(3)、(4)和(5)的焊接過程，即進行等離子弧焊、等離子-熔化極間接電弧焊、熔化極電弧焊的動態電弧復合焊接之間的轉換，同時通過分別改變等離子弧、熔化極電弧、TIG間接復合電弧的電流信號的峰值脈沖時間與幅值來控制焊縫成形，直至焊接結束。
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