[發明專利]一種復合磁場作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系統及方法

有效

• 申請號: 201910947335.7
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110625226B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 石永華;寧強;葉雄越
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/08;B23K9/095;B23K9/32;B23K9/235
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

本發明公開了一種復合磁場作用下的K?TIG深熔焊焊接控制系統及控制方法，該復合磁場由旋轉磁場加縱向磁場組成，將該復合磁場引入到K?TIG深熔焊焊接電弧所在的區域，以使焊接電弧能夠在復合磁場電磁力的作用下改變其原有的運動狀態。所述焊接控制系統主要由復合磁場勵磁系統和K?TIG深熔焊焊接系統構成。所述控制方法是一種基于焊縫表面熔透狀態的控制方法，圖像采集傳感器采集回焊縫背面的熔透狀態，經計算機分析判斷后，自動調節復合磁場的參數，保證焊縫的背面能夠處于熔透良好的狀態。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，尤其涉及一種復合磁場作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系統及控制方法。

背景技術

K-TIG焊與傳統的TIG焊相比較，K-TIG焊是通過大電流形成鎖孔而實現深熔焊的一種新型焊接方法。它可對3-16mm的母材實現單面焊接雙面成形，具有高效率、高質量和低成本優勢。

但K-TIG焊在焊接的過程中，也會出現一些焊接的缺陷，例如，會出現咬邊現象，如果熔池降溫較快的話，還可能會導致焊縫組織的晶粒粗大進而會導致力學性能較差等問題。因此有必要開發一種新型的焊接方法，以改善上述焊接過程中的焊接缺陷。

傳統的改善焊縫力學性能的方法一般都是在焊接完成以后對焊縫進行熱處理或者在焊接過程中添加合金元素，由于焊接成本等原因，這些改善方法往往僅限于在試驗領域，而無法將其應用到實際的生產過程中。以往的研究表明，在焊接電弧區域引入磁場能夠改善焊接效果，可以起到細化晶粒進而提高其力學性能的效果。但以往的研究領域多集中在一些傳統的焊接方法領域，如TIG焊、MIG焊等。而將磁場引入到K-TIG焊接領域的研究則比較的少。K-TIG焊與這些傳統的焊接方式相比其顯著的不同點在于焊接過程中焊接電流較大，熱輸入比較的高，冷卻速度快，因此往往會形成比較大的晶粒組織。磁場作用引起晶粒細化的原因在于，一方面在于磁場的作用會引起焊接電弧的運動，進而會帶動熔池的運動；另一方面在于焊接熔池在磁場的作用下會直接受到力的作用而產生運動，因此熔池是處于一種動態的的凝固過程中，更有利于細小晶粒的形成。為驗證上述理論研究的實際效果，本發明中搭建了一套復合磁場作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系統。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種復合磁場作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系統與方法。

本發明的目的通過以下的技術方案來實現：

一種復合磁場作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系統，包括：

所述系統包括復合磁場勵磁系統與K-TIG深熔焊焊接系統；

所述復合磁場勵磁系統用于產生旋轉磁場或/和縱向磁場；

所述K-TIG深熔焊焊接系統用于完成起弧、焊接以及收弧的整個焊接過程。

進一步地所述復合磁場勵磁系統包括機械裝置系統與電控系統；

所述機械裝置系統為產生復合磁場的機械構成部分，包含縱向磁場勵磁磁柱、旋轉磁場勵磁磁柱、密封墊、上端蓋、下端蓋、冷卻空氣進氣口、冷卻空氣出氣口以及套筒；

所述電控系統用于對復合磁場中的參數進行控制，包含三相交流變頻器、單向交流變頻器、滑動變阻器、高動態相機以及工業控制計算機。

進一步地所述縱向磁場勵磁磁柱與旋轉磁場勵磁磁柱用于起到增強磁場以及導磁的作用，且通電線圈產生的磁場會沿著縱向磁場勵磁磁柱與旋轉磁場勵磁磁柱導向焊接電弧所在的區域；

所述密封墊、上端蓋、下端蓋、套筒構成了密閉的冷卻氣體的循環空間，使冷卻氣體能夠充分的流動，降低勵磁磁柱產生的熱量；

所述上端蓋、下端蓋與套筒還用于固定旋轉磁場勵磁磁柱的位置，使旋轉磁場勵磁磁柱均勻分布于下端蓋的周圍，同時使縱向磁場勵磁磁柱相對旋轉磁場勵磁磁柱的位置固定不動。