[發明專利]基于鎢極氬弧焊與冷金屬過渡焊接復合熱源的焊接方法和應用

有效

• 申請號: 201710608020.0
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN107322148B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 胡繩蓀;梁瑛;申俊琦
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K9/28
• 分類號: B23K9/28;B23K9/167;B23K9/02
• 代理公司: 12214 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王秀奎

本發明提供基于鎢極氬弧焊與冷金屬過渡焊接復合熱源的焊接方法和應用，其中TIG焊槍與CMT焊槍固定在同一水平平面內，沿焊接方向TIG焊槍設置在CMT焊槍之前，TIG焊槍與CMT焊槍均與工件表面保持垂直，TIG焊槍與CMT焊槍之間的距離為20?70mm，TIG焊槍與CMT焊槍的保護氣采用氮氣、氦氣以及氬氣其中之一。該方法解決了單純CMT焊接液態熔池鋪展性不佳的問題,改善了焊縫成形,增加了熔深，實現了金屬板對接的一次成形的板厚范圍，提高焊接效率，使CMT和TIG在中厚板焊接的應用范圍得到了擴大，并可以改善焊接接頭微觀組織，提高焊接質量。

本發明是母案申請“一種鎢極氬弧焊與冷金屬過渡焊接復合熱源焊接設備及方法和應用”的分案申請，母案申請的申請日為2015年5月14日，申請號為2015102457779。

技術領域

本發明提出的一種TIG與CMT復合熱源焊接方法屬于復合熱源焊接技術領域,該復合熱源焊接方法可以保證CMT焊接冷金屬過渡行為，增加CMT焊接焊縫的熔深，改善CMT 堆焊成形的潤濕性。

背景技術

冷金屬過渡(Cold Metal Transfer，簡稱CMT)焊接是奧地利Fronius公司在MIG/MAG 焊基礎上開發的一種焊接新方法，特別適用于薄板的連接。CMT工藝首次將熔滴短路過渡過程同送絲運動相結合，區別于傳統的熔化焊的短路熔滴爆斷過渡方式，當焊接熔滴與熔池發生短路時，通過信號反饋，送絲反轉，通過焊絲回抽的機械力拉斷液態熔滴。由于CMT焊接中，除了引弧階段具有較大的電流外，其他階段的電流都比較小，因此，CMT 焊接具有工件的熱輸入低、熔滴大小易控、短路過渡過程穩定、無焊接飛濺等特點。由于CMT焊接熱輸入較低,在焊接中厚板金屬時,CMT焊接熔深淺，堆焊時焊縫潤濕性差，因此其應用范圍受到限制。

非熔化極氣體保護焊(簡稱TIG或GTAW)又稱鎢極氬弧焊或鎢極惰性氣體保護焊，它是使用純鎢或活化鎢電極，以惰性氣體—氬氣作為保護氣體的氣體保護焊方法，鎢棒電極只起導電作用不熔化，通電后在鎢極和工件間產生電弧。在焊接過程中可以填絲也可以不填絲。填絲時，焊絲應從鎢極前方填加。鎢極氬弧焊又可分為手工焊和自動焊兩種，以手工鎢極氬弧焊應用較為廣泛。

TIG焊接過程穩定，焊縫成形好，但熔深淺、焊接效率低，適用于薄板的焊接；在中厚板焊接中，因為焊接熱輸入比較大，焊接接頭組織晶粒容易粗大，接頭的力學性能明顯下降。

由此可見，TIG焊和CMT焊在中厚板焊接中的應用都受到一定限制。如何減小或克服TIG焊和CMT焊存在的問題，發揮其各自優勢，實現中厚板的焊縫成形與接頭性能可控以及高效焊接，對CMT在工程結構中的應用具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的CMT、TIG焊接方法的不足，促進CMT焊接技術的發展，擴大CMT焊接應用范圍，提高焊接質量和效率，本發明提供一種TIG與CMT復合熱源的焊接設備和方法，該方法可以調節焊接工件的熱輸入量，解決在中厚板焊接中CMT焊接熔深淺、堆焊潤濕性差等問題，改善焊接接頭的微觀組織結構，實現焊接的控形與控性。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：

一種鎢極氬弧焊與冷金屬過渡焊復合熱源焊接設備，使用鎢極氬弧焊焊槍(TIG)與冷金屬過渡焊焊槍(CMT)共同為焊縫提供熱源；沿焊接方向上所述鎢極氬弧焊焊槍設置在冷金屬過渡焊焊槍的前方；所述鎢極氬弧焊焊槍與冷金屬過渡焊焊槍分別與工件表面保持垂直，且將鎢極氬弧焊焊槍與冷金屬過渡焊焊槍固定在同一個垂直于工件表面的豎直平面內，以使鎢極氬弧焊焊槍的鎢極和冷金屬過渡焊焊槍的焊絲分別與工件表面保持垂直；鎢極氬弧焊焊槍的鎢極在工件表面的投影，與冷金屬過渡焊焊槍的焊絲在工件表面的投影保持在一條水平線上；所述鎢極氬弧焊焊槍的鎢極和冷金屬過渡焊焊槍的焊絲分別伸出各自焊槍的前端，形成鎢極氬弧焊焊槍鎢極的伸長端和冷金屬過渡焊焊槍焊絲的伸長端。