[發明專利]一種陰極強制冷卻與磁控壓縮聯合作用式小孔TIG焊接裝置

在審

• 申請號: 201610103536.5
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105537739A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 張洪濤;王波;高丙路
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/32
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 李新欣

技術領域

本發明屬于焊接設備技術領域，涉及一種陰極強制冷卻與磁控壓縮聯合作用式小孔TIG焊接裝置。

背景技術

鎢極氬弧焊（也稱TIG焊）是“惰性氣體保護鎢極電弧焊”（TungstenInertGasarcWelding）的簡稱，其原理是通過不熔化的鎢電極產生焊接電弧填充或不填充焊絲最終使待焊工件達到金屬原子間的連接，主要用于碳鋼、不銹鋼、鋁合金以及其他有色金屬材料的焊接。傳統的TIG焊焊接過程穩定，焊縫成形和焊接接頭質量良好，由于其熔深淺、焊接效率低，傳統TIG焊一般僅用于薄壁構件的焊接以及厚大構件的打底焊。

針對傳統TIG焊熔深淺的弊端，鎖孔效應TIG焊應運而生，其原理是通過對鎢極及氣罩的強力冷卻作用在大電流作用下實現3-16mm厚材料的穿孔焊接，焊接過程不需要填充焊絲，焊接效率得到了較大的提高。國內發明專利201420318497.7公布了一種鎖孔效應TIG深熔焊焊槍，在傳統TIG焊槍的基礎上設計了鎢極和氣罩的強制冷卻系統，通過大電流TIG方式實現了鎖孔效應深熔焊。

上述方法僅通過對鎢極和氣罩的冷卻從而獲得大電流的方式達到鎖孔效應的目的，電弧壓力主要依靠大電流維持，并呈線性關系，焊接過程中易出現保護氣流擾動，影響保護效果；其次，由于焊接速度較快熔池流動不充分易產生焊縫余高較大、咬邊等缺陷，因此以上方法對于提高焊縫質量方面、優化焊接工藝、擴大小孔TIG焊接適用性等方面受到限制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有TIG焊及深熔TIG焊應用范圍小、焊縫成型差、咬邊等缺陷，通過陰極強制冷卻以及徑向磁場對焊接電弧的徑向壓縮作用，使得TIG電弧能量密度進一步提高，提高了鎖孔TIG焊接的適用性，并且電弧中帶電粒子在徑向磁場中受洛倫茲力作用呈螺旋向下高速旋轉狀態，可對熔池進行機械攪拌，有利于熔池中的氣體逸出和鋪展成型，在克服焊后焊縫未焊透、成型差、咬邊等方面獲得良好的效果。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種陰極強制冷卻與磁控壓縮聯合作用式小孔TIG焊接裝置，包括鎢極、焊炬外體、導電體、導電嘴、導電棒、氣罩；所述的鎢極被鎢極夾加持，通過導電嘴固定到導電體上；所述的導電體裝配在焊炬外體內，其上、下兩端分別安裝有上、下絕緣套筒；氣罩固定在焊炬外體外部，導電棒與導電體連接；氣罩上設有導磁體，所述的導磁體固定在氣罩上；導磁體外部設有絕緣限位套；絕緣限位套上均勻纏繞有磁控線圈；磁控線圈的兩端分別連接冷卻水進水管和冷卻水出水管。

所述下絕緣套筒與導電體，及下絕緣套筒與焊炬外體之間均設有O型密封圈，下絕緣套筒分別與導電體和焊炬外體之間形成兩個水道；下絕緣套筒連接冷卻水進水管，焊炬外體連接冷卻水出水管；兩個水通道通過下絕緣套筒上開設的通孔相連通。通過冷卻水在兩個水通道之間的循環，對鎢極和焊炬進行冷卻。

在氣罩和焊炬外體之間安裝有絕緣套。

所述鎢極端部為對稱錐形，直徑為6mm，端部錐角為60°。

磁控線圈的兩端分別連接冷卻水進水管和冷卻水出水管，通過冷卻水在磁控線圈內循環達到冷卻線圈的目的。

所述的磁控線圈材料為直徑6mm的紫銅管，每層線圈間距為2mm，當線圈接入交變電源后產生縱向交變磁場對焊接電弧進行壓縮。

所述線圈使用的磁控電源具有直流和交流兩種勵磁方式，交流狀態下輸出頻率在500-5000Hz內可調，工作狀態為恒流模式。

所述導磁體為Q235材料，磁控線圈、導磁體、氣罩、焊炬外體、導電體、鎢極為由外到內依次設置的同軸結構。

所述上、下絕緣套筒均為高強度絕緣塑料，絕緣套為陶瓷材料。

本發明的陰極強制冷卻與磁控壓縮聯合作用式小孔TIG焊接裝置，通過對陰極的強制冷卻和對電弧的電磁壓縮作用，使焊接過程中的電弧呈拘束狀態，可獲得能量密度集中、高速旋轉的TIG電弧，可實現厚壁構件不開坡口條件下的大熔深鎖孔焊接，獲得高質量的焊縫，可大幅提升焊接效率并極大的節約焊接成本，具有巨大的工業應用價值。

附圖說明

圖1為本發明的陰極強制冷卻與磁控壓縮聯合作用式小孔TIG焊接裝置中心軸向剖面圖；

圖2為本發明的陰極強制冷卻與磁控壓縮聯合作用式小孔TIG焊接裝置焊接過程示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖以及具體實施例對本發明的陰極強制冷卻與磁控壓縮聯合作用式小孔TIG焊接設備進行詳細說明。