[發(fā)明專利]一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105643063A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 羅震;袁濤;敖三三;馮夢楠;凌展翔;樊文飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/32;B23K37/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發(fā)明屬于焊接技術領域，具體的說，是涉及一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體 保護焊焊接系統(tǒng)。

背景技術

國際上重大工程建設中的大型結構件，雖然形式與結構千差萬別，但是全位置焊接成 形技術一直是大型結構件制造的核心及亟需攻克的關鍵技術。全位置焊接時，在重力場的 作用下極易造成熔池金屬向下流淌，不能保證焊縫成形的一致性。焊接結構對連接部位提 出承載要求，而焊接接頭對熔池形狀和大小有限制，即小熔池無法滿足強度要求，大熔池 造成熔池金屬流淌，無法滿足質量要求。所以，必須提出新的方法解決全位置焊接特別是 仰焊、立焊、橫焊等焊接工位焊接過程中熔池金屬流淌的問題。

發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，由于受到熔池金屬在重力作用下流淌等問題的限 制，全位置焊接方法目前存在如下問題：第一，焊接過程中需要適時調(diào)整熔池受力受熱等， 所以目前的全位置焊接主要采用手工焊完成，焊接效率低下，無法滿足生產(chǎn)需求；其次， 熔池金屬向下流淌，很容易出現(xiàn)各種焊接缺陷，焊縫成形性差；第三，為了防止熔池金屬 向下流淌，熔池尺寸受到限制，只能采用較小的焊接規(guī)范，嚴重影響了大熔池全位置焊接 方法的研究和發(fā)展。

近場超聲懸浮是利用高強度聲場產(chǎn)生的聲輻射壓力來平衡物體的重力，使聲場中的物 體懸浮起來。相對于磁、靜電以及氣動懸浮等方法，近場超聲懸浮方法對被懸浮材料無特 殊要求，而且結構相對簡單，便于實施。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統(tǒng)，將近場超聲懸浮 技術應用于鎢極氣體保護焊過程，利用聲場懸浮解決在橫焊、立焊、仰焊等全位置焊接工 位焊接過程中熔池金屬向下流淌的技術問題，能夠提高焊接效率與焊縫成形率，實現(xiàn)高質 量鎢極氣體保護焊焊接。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下的技術方案予以實現(xiàn)：

一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統(tǒng)，包括焊接系統(tǒng)和超聲懸浮系 統(tǒng)，所述焊接系統(tǒng)包括鎢極氣體保護焊焊槍和焊接電源，所述超聲懸浮系統(tǒng)包括超聲波發(fā) 生器和超聲波發(fā)生器電源控制箱，所述超聲波發(fā)生器包括換能器和變幅桿；所述超聲波發(fā) 生器用于在所述鎢極氣體保護焊焊槍對待焊工件進行焊接的同時作用于焊接熔池，且所述 超聲波發(fā)生器的變幅桿端部在除平焊以外的焊接工位時位于焊接熔池下方，使熔池金屬受 到的超聲輻射壓力與電弧壓力的合力大于熔池金屬受到的重力。

其中，所述超聲波發(fā)生器的變幅桿端部截面積大于焊接熔池表面積。

其中，所述超聲波發(fā)生器的變幅桿端部涂覆有耐高溫涂層。

其中，所述超聲波發(fā)生器的變幅桿軸線與所述鎢極氣體保護焊焊槍的槍嘴軸線之間的 角度為10-80度。

其中，所述超聲波發(fā)生器的變幅桿軸線與待焊工件表面的經(jīng)過焊接熔池中心的切面之 間的角度為30-90度。

其中，所述超聲波發(fā)生器與所述鎢極氣體保護焊焊槍的相對位置在焊接過程中保持固 定不變。

其中，所述超聲波發(fā)生器的變幅桿端部與焊接熔池之間的距離為300um-10mm。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統(tǒng)，將近場超聲懸 浮技術與鎢極氣體保護焊技術相結合，并且對超聲懸浮系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)與待焊工件的相對 位置包括距離、角度等做出了規(guī)范，使電弧力與超聲懸浮力較好的相互配合，從而與熔池 金屬受到的重力達到平衡狀態(tài)，防止熔池金屬在重力作用下發(fā)生流淌問題，本發(fā)明能夠實 現(xiàn)鎢極氣體保護焊的全位置高效率焊接，并且提高了焊縫的成形性。

附圖說明

圖1是基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統(tǒng)的結構示意圖。

圖中：1.待焊工件，2.待焊工件固定裝置，3.鎢極氣體保護焊焊槍，4.焊槍固定裝 置，5.焊接電源，6.可運動小車，7.超聲波發(fā)生器，8.超聲波發(fā)生器固定裝置，9.超聲 波發(fā)生器電源控制箱。

具體實施方式

下面以橫焊的焊接工位為例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，以下實施例可以使本專業(yè) 技術人員更全面的理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。