[實用新型]一種環(huán)形電極-MIG復合的新型焊接設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920070964.1
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN209465811U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 周祥曼;田啟華;杜義賢;劉練
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/167;B23K9/235;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

本實用新型公開了一種環(huán)形電極?MIG復合的新型焊接設備，它包括環(huán)形鎢電極，所述環(huán)形鎢電極的外部安裝有保護氣噴嘴，所述環(huán)形鎢電極采用單獨的環(huán)形電弧電源與基板相連，并產(chǎn)生環(huán)形電弧；所述環(huán)形鎢電極的中心位置設置有焊絲，所述焊絲采用單獨的MIG主電源與基板相連，并產(chǎn)生MIG電弧；所述環(huán)形電弧和MIG電弧形成復合電弧進行電弧熔積成形。通過內置環(huán)形鎢電極在焊絲電弧之外產(chǎn)生環(huán)形電弧作用焊道的和熔池區(qū)域的方法，減小熔積區(qū)域的溫度梯度，同時環(huán)形電弧所產(chǎn)生的電磁場可以加大了熔池攪拌，以解決現(xiàn)有技術中提及的上述問題。

技術領域

本實用新型屬于電弧增材制造領域，具體涉及一種環(huán)形電弧-MIG復合的新型電弧增材制造裝置及成形方法，并能夠降低成形零件殘余應力、變形和冶金缺陷以及具有均勻微觀組織的電弧增減材制造方法。

背景技術

電弧增材制造是一種以焊接電弧（MIG、TIG、PAW）為熱源的金屬增材制造技術。電弧增材制造以絲材為成形材料，熔積效率高，設備和原材料投入低，可以直接成形多種金屬材料。其中以MIG為熱源的電弧增材制造技術的主要問題有：1）熱輸入大且熱量集中容易導致成形組織粗化、殘余應力應變大；2）MIG電弧熱集中的特性難以改變，常規(guī)的方法如改變熱輸入易降低熔積效率。這些問題成為金屬增材制造技術發(fā)展的瓶頸，從而制約了金屬增材制造技術的大規(guī)模應用推廣。

目前電弧焊接技術研究中也有通過復合外加磁場的方式改變電弧的過度集中以及增強電磁攪拌作用，如“一種磁場控制式電弧機器人增材成形方法（CN201711313196）”提出一種軸向磁場控制的電弧增材成形方法及裝置，這種方法雖然采用的外加磁場對熔池進行不同程度的振蕩攪拌，但外加磁場對熔池的攪拌作用有限，尤其是對于MIG焊來說有一定的限制，磁場過小效果不明顯，而過大容易影響電弧和金屬過渡的穩(wěn)定性；還有通過外加力作用已成形焊道的方式減小殘余應力，如“零件與模具的熔積成形復合制造方法及其輔助裝置（CN201010147632）”采用外加軋輥的方式軋制成形焊道課控制成形形貌和殘余應力，但是此方法并沒有改善熱輸入集中和熔池區(qū)域溫度梯度大的問題。

實用新型內容

本實用新型的主要目的是提出一種環(huán)形電極-MIG復合的新型焊接設備，重新設計焊槍和焊接電源，通過內置環(huán)形鎢電極在焊絲電弧之外產(chǎn)生環(huán)形電弧作用焊道的和熔池區(qū)域的方法，減小熔積區(qū)域的溫度梯度，同時環(huán)形電弧所產(chǎn)生的電磁場可以加大了熔池攪拌，以解決現(xiàn)有技術中提及的上述問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型提出以下技術方案：一種環(huán)形電極-MIG復合的新型焊接設備，它包括環(huán)形鎢電極，所述環(huán)形鎢電極的外部安裝有保護氣噴嘴，所述環(huán)形鎢電極采用單獨的環(huán)形電弧電源與基板相連，并產(chǎn)生環(huán)形電弧；所述環(huán)形鎢電極的中心位置設置有焊絲，所述焊絲采用單獨的MIG主電源與基板相連，并產(chǎn)生MIG電弧；所述環(huán)形電弧和MIG電弧形成復合電弧進行電弧熔積成形。

所述保護氣噴嘴、焊絲和環(huán)形鎢電極采用同軸布置。

所述環(huán)形鎢電極和焊絲各自采用一套單獨的控制系統(tǒng)，并單獨控制其參數(shù)。

所述環(huán)形電弧的溫度低于MIG電弧的溫度。

所述環(huán)形電弧完全包裹MIG電弧。

本實用新型有如下有益效果：

1、本實用新型可以通過調控環(huán)形電弧和MIG電弧的參數(shù)，實現(xiàn)兩種電弧的復合和相互影響來達到擴大焊道的受熱面積，降低熔池區(qū)域的溫度梯度，降低成形工件的殘余應力和變形、改善微觀組織的不均勻性。

2、外部的環(huán)形電弧形成的磁場可以加強熔池的電磁攪拌作用有利于降低化學元素的不均勻性以及減少氣孔、夾雜等冶金缺陷，由此可以實現(xiàn)一些可焊接性差、成形性差的的金屬的電弧增材成形。

3、通過將保護氣噴嘴、焊絲和環(huán)形鎢電極采用同軸布置以便保護氣體同時從三者的內部空間噴出。