[發(fā)明專利]多絲共熔池電弧增材制造TIG焊槍及焊接裝置及增材制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710332032.5
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN106994546A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉朋飛;劉利國;姚君山
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇阿斯美特精工科技有限公司
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/04;B23K9/133
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所32230
• 代理人: 徐蓓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電弧增材制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其為多絲共熔池電弧增材制造TIG焊槍及焊接裝置及增材制造方法。

背景技術(shù)

TIG焊（Tungsten Inert Gas Welding），又稱為非熔化極惰性氣體鎢極保護(hù)焊。由于氬氣的保護(hù)，可隔離空氣對熔化金屬的氧化作用，所以，TIG焊廣泛用于焊接容易被氧化的有色金屬鋁、鎂等及其合金、不銹鋼、高溫合金、鈦及鈦合金，還有難熔的活性金屬（如鉬、鈮、鋯等），而一般碳鋼、低合金鋼等普通材料，除了對焊接質(zhì)量要求很高的場合，一般不采用TIG焊。但是，傳統(tǒng)的TIG焊由于其電極的載流能力了有限，電弧功率受到一定限制，且采用旁軸送絲，焊縫熔深淺、焊接速度小。基于上述問題，人們在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來一種熱絲TIG焊，它是一種優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的焊接工藝，其基本原理就是在焊絲送進(jìn)熔池之前，對焊絲進(jìn)行加熱使其達(dá)到一定的預(yù)熱溫度，最終實(shí)現(xiàn)高速高效焊接的目的。然而熱絲TIG焊中，對焊絲進(jìn)行預(yù)熱基本采用外置電阻加熱的方式，在焊絲上面通過電流，利用焊絲自身的電阻產(chǎn)熱從而實(shí)現(xiàn)對焊絲的預(yù)熱，在電阻加熱熱絲過程中將產(chǎn)生幾大工藝問題，分別是磁偏吹、熱絲送進(jìn)位置波動、焊絲進(jìn)入熔池前氧化難以控制，且在增材制造時(shí)容易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

在熱絲TIG焊中，設(shè)焊絲的伸出長度為e，焊絲的橫截面積為S，焊絲材料的電阻率為ρ，焊絲的加熱電流為Iw，則在焊絲上產(chǎn)生的電阻熱功率PR為：PR=(I²ρe)/S 。可看出，當(dāng)焊絲的直徑很大、焊絲材料的電阻率很低時(shí)，電阻加熱的功率將達(dá)不到焊絲加熱的預(yù)熱溫度，故此方法只適用于大電阻率、較細(xì)焊絲加熱的情形，很難用于銅、鋁等高導(dǎo)電率材料的焊接上，電流加熱效率低，焊絲達(dá)不到合適的溫度。因此，迫切需要熱絲TIG焊用于銅合金、鋁合金焊接時(shí)在熱敷效率、預(yù)熱效果、焊縫質(zhì)量方面的提升。

目前，采用TIG焊的電弧增材制造技術(shù)已受到廣泛關(guān)注。增材制造是在工件的表面或邊緣進(jìn)行熔敷一層耐磨、耐蝕、耐熱等性能金屬層的焊接工藝。增材制造對提高零件的使用壽命，合理使用材料，提高產(chǎn)品性能，降低成本有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。增材制造作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門零件的制造修復(fù)中，主要有激光熔覆，電弧堆焊等。傳統(tǒng)的TIG焊電弧增材制造中最常碰到的問題就是由于熔敷部位殘余應(yīng)力過大而造成的開裂，目前還沒有有效解決該問題的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多絲共熔池電弧增材制造TIG焊槍及焊接裝置及增材制造方法，以解決傳統(tǒng)TIG焊在電弧增材制造時(shí)停留時(shí)間長、熔敷效率低，熔敷部位應(yīng)力過大開裂等問題，尤其適合于銅、鋁及其合金等活潑金屬的增材制造，具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

多絲共熔池電弧增材制造TIG焊槍，包括槍體，槍體前端設(shè)置瓷嘴，其特征在于：所述槍體內(nèi)部具有空腔，該空腔中貫穿插接有空心鎢極從而空心鎢極的前端自所述瓷嘴的端口伸出，槍體內(nèi)壁與所述空心鎢極之間形成保護(hù)氣腔；所述空心鎢極內(nèi)軸向設(shè)置有多于一個(gè)的送絲腔道；槍體遠(yuǎn)離所述瓷嘴的另一端設(shè)置有連通保護(hù)氣源的進(jìn)氣孔，并且保護(hù)氣源同樣連通所述送絲腔道。

所述的多絲共熔池電弧增材制造TIG焊槍，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述各送絲腔道與工件相對的端口聚攏設(shè)置。

所述的多絲共熔池電弧增材制造TIG焊槍，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述各送絲腔道均勻分布于所述空心鎢極的軸線周側(cè)，并且送絲腔道與工件相對的端口均向空心鎢極的軸線偏轉(zhuǎn)從而使得送絲腔道的端口向空心鎢極的軸線方向聚攏。

所述的多絲共熔池電弧增材制造TIG焊槍，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述送絲腔道有四組。

一種多絲共熔池電弧增材制造TIG焊接裝置，該焊接裝置包括權(quán)利要求1所述的多絲共熔池電弧增材制造TIG焊槍。

所述的多絲共熔池電弧增材制造TIG焊接裝置，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，該焊接裝置還包括與所述送絲腔道相對應(yīng)的多于一個(gè)的送絲機(jī)構(gòu)；所述各送絲機(jī)構(gòu)將相應(yīng)焊絲分別送入各送絲腔道內(nèi)，所述焊絲穿出送絲腔道并聚攏。