[發明專利]一種鐵磁性鋼GTAW窄間隙焊接的磁控擺動電弧磁路裝置及應用

在審

• 申請號: 202111000615.0
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113857623A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 孫清潔;李富祥;劉一搏;靳鵬;陳名亮;孔浩宇;冀永壯;柯偉鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K9/08
• 分類號: B23K9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種鐵磁性鋼GTAW窄間隙焊接的磁控擺動電弧磁路裝置，其特征在于，包含勵磁線圈、勵磁電源、鐵芯、磁極和焊槍鎢極。為保證電弧區域的磁力線不被磁性側壁吸引，采用小氣隙間距的“門式”含氣隙磁路設計，磁路拐角均采用倒圓角設計來減少漏磁，保證電弧區域足夠的磁場強度，從而在磁性鋼的窄間隙焊接過程中，電弧能夠得到有效的偏轉，改善電弧能量分布，可解決未熔合缺陷，均勻熔池溫度場從而抑制厚板焊接過程中的裂紋萌生。

背景技術

在對鐵磁性鋼（例如，馬氏體不銹鋼和高強鋼）的窄間隙焊接過程中，如果采用傳統的TIG焊接，由于鎢極位置對中可能產生誤差，導致磁偏吹而使電弧偏向于某一側的金屬，從而使另一側發生未熔合現象，導致缺陷的產生，使焊縫性能下降。磁控擺動電弧可解決未融合缺陷，同時還可以降低溫度梯度抑制厚板焊接的裂紋萌生。目前，磁控擺動電弧焊主要用于非磁性材料如鈦合金及奧氏體不銹鋼的焊接。另一方面，由于磁性側壁對誘發電弧擺動的磁場的吸引，適用于非磁性材料鋼的電弧擺動磁極設計即使增大激勵電流或者勵磁線圈匝數，也難以實現GTAW焊接電弧在磁性坡口內的有效擺動。

因此，若能提供一種可實現在鐵磁性鋼窄間隙坡口內電弧有效擺動的磁路裝置，以實現鐵磁性鋼材的磁控擺動電弧GTAW窄間隙焊接，將有重大意義。

發明內容

本申請的主要目的在于提供實現在鐵磁性鋼窄間隙坡口內電弧有效擺動的磁路設計，以滿足電弧的有效擺動，可解決磁性坡口側壁熔合不良的問題。

為了實現上述目的，一方面，本發明采用如下技術方案：

該鐵磁性鋼GTAW窄間隙焊接的磁控擺動電弧磁路裝置，其特征在于：磁發生裝置包括，勵磁線圈、勵磁電源、鐵芯、磁極。通過采用外加勵磁電源產生的勵磁電流而產生磁場，磁力線通過磁極傳導到電弧區域。

優選地，磁路傳導部分為鐵芯與第一磁極和第二磁極，兩磁極通過螺紋連接與鐵芯固定。

優選地，磁路形狀采用一體式類“門框”式的含隙磁路，保證磁路中磁路傳導的連續性, 磁路高210-260mm, 寬120-180mm；氣隙寬度為18-25mm，以保證磁力線不被鐵磁性坡口側壁吸引，產生電弧偏轉需要的磁感應強度；和/或

優選地，所述的磁路拐角處均采用倒圓角設計，以防止漏磁，圓角半徑5-10mm；和/或，

優選地，所述的磁極端頭采用圓角端頭，以防止漏磁，圓角半徑5-8mm；和/或，

優選地，所述的勵磁線圈采用單個線圈，線圈由線徑為1.2mm的銅漆包線繞制而成，匝數600~900匝；和/或，

優選地，所述的鐵芯選用硅鋼片，厚度為5-8mm；和/或，

優選地，鐵芯與線圈支撐架以過盈配合連接并固定；

優選地，所述的磁極采用軟磁材料DT4C 電工鐵，保證磁極具有一定剛度而不被鐵磁性側壁干擾變形，厚度與鐵芯總厚度相當。

另一方面，一種鐵磁性金屬窄間隙坡口內磁控擺動電弧的磁路裝置，采用如下技術方案：

優選地，鎢極尖端伸出氣隙并與磁極下端面距離0~5mm；和/或

優選地，所述的激勵電流為0-6A，勵磁頻率1-15Hz；和/或

本發明提供一種鐵磁性金屬窄間隙坡口內磁控擺動電弧的磁極裝置的使用方法：

步驟一：磁路裝置與焊槍的配合安裝，保證磁路的氣隙關于鎢極中心軸對稱；

步驟二：在進行鐵磁性材料的窄間隙磁控擺動電弧焊接之前，檢查磁控線圈是否可以正常啟動，之后將所需焊接的板材放置在合適位置；

步驟三：打開磁控線圈的電源，使其正常工作；

步驟四：啟動引弧按鈕引弧并配合送絲，開始在鐵磁性窄間隙坡口進行電弧擺動窄間隙焊接；

步驟五：焊接作業完成熄弧后，經過一小段時間后關閉電磁線圈開關，鐵磁性窄間隙坡口內的磁控擺動電弧的焊接結束。