專利名稱：超窄間隙超低線能量熔化極氣體保護(hù)自動(dòng)弧焊方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超窄間隙超低線能量熔化極氣體保護(hù)自動(dòng)弧焊方法與設(shè)備，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
窄間隙技術(shù)自上一世紀(jì)六十年代初發(fā)明以來(lái)，作為一種更高質(zhì)量、更高生產(chǎn)率、更低生產(chǎn)成本的先進(jìn)焊接生產(chǎn)技術(shù)，受到世界各國(guó)焊接專家和工程界的高度重視，迄今為止，發(fā)明了大量的窄間隙技術(shù)[(日)焊接學(xué)會(huì)著，尹士科等合譯，窄間隙焊接，機(jī)械工業(yè)出版社，1988；V.Y.Malin，The State-of-the-art ofNarrow Gap Welding，Part I，Welding Journal，April.1983/Part II，WeldingJournal，June.1983；D.S.Taylor，Recent Advances in the Arc Welding of HeavySections，Welding Review International，F(xiàn)eb.1991]，歸納起來(lái)，其技術(shù)特征如下①窄間隙埋弧焊是目前工業(yè)應(yīng)用相對(duì)最為廣泛的技術(shù)，由于脫渣和埋弧原因，目前該技術(shù)只能用于平或接近平焊位置，其坡口間隙G一般在18～36mm，多用20mm左右；焊接線能量一般在15～50KJ/cm；②窄間隙氬弧焊目前多采用直粗鎢極脈沖電流，寬范圍氬氣保護(hù)，間隙G一般為9～14mm；焊接線能量一般為10～20KJ/cm；③窄間隙藥芯焊絲電弧焊國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)和應(yīng)用很少，見(jiàn)諸報(bào)道的坡口間隙G為13～24mm；其線能量在18～100KJ/cm；④窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱NG-GMAW)是四十余年來(lái)國(guó)內(nèi)外研發(fā)投入最多，然而迄今為止卻應(yīng)用最少。NG-GMAW的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)相對(duì)于上述三種技術(shù)而言最為優(yōu)越且最為顯著，應(yīng)用最少的關(guān)鍵原因是其可靠性難盡人意。主要是熔滴過(guò)渡中的飛濺，直接影響著伸入狹縫內(nèi)焊矩的長(zhǎng)時(shí)間可靠工作，同時(shí)飛濺濺射到側(cè)壁上的非正常熔敷，又反過(guò)來(lái)決定著NG-GMAW條件下的坡口間隙不能降低到更理想水平，即粗絲NG-GMAW，其坡口間隙G一般在13～16mm；細(xì)絲NG-GMAW，G一般在9～14mm之間，其焊接線能量一般在16～28KJ/cm。窄間隙技術(shù)的所有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)均來(lái)自于在焊接接頭中減少了填充金屬的比例，而且其減小的比例只取決于坡口間隙G的大小。通常技術(shù)條件下，G越小，其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)越顯著。因此，間隙G是衡量窄間隙技術(shù)水平的關(guān)鍵參數(shù)。現(xiàn)有技術(shù)中窄間隙埋弧焊、窄間隙藥芯焊絲電弧焊和窄間隙氬弧焊由于受到脫渣和鎢極載流能力等工藝因素的影響，要從目前間隙水平(埋弧焊G＝18～36mm，氬弧焊G＝9～14mm，藥芯焊絲電弧焊G＝13～24mm)，再往下降幾乎不可能(現(xiàn)有技術(shù)水平下)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，以一種特別焊矩和特別電源技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)間隙G≤6mm的超窄間隙超低線能量熔化及氣體保護(hù)自動(dòng)弧焊的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的自動(dòng)弧焊方法的技術(shù)方案是它是在超窄間隙條件下采用熔化極氣體保護(hù)弧焊及單絲居中無(wú)電弧側(cè)偏工藝，還采用超低飛濺率波形控制脈沖逆變電源，使電流、電壓的波形輸出與熔滴空間狀態(tài)接近完全對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明的自動(dòng)弧焊設(shè)備的技術(shù)方案是它包括電源1，供氣系統(tǒng)2，自動(dòng)弧焊小車5，送絲機(jī)構(gòu)9，控制箱16，及焊炬14；所述的焊炬14包括焊炬本體14.1，導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24和導(dǎo)氣孔22，所述的焊炬本體14.1的厚度≤5mm，其上有一中心導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24，它包括一個(gè)可拆卸的長(zhǎng)導(dǎo)絲管，嵌在焊炬本體14.1中，導(dǎo)絲管中心孔為導(dǎo)絲孔，在焊炬14的長(zhǎng)度方向上有至少兩個(gè)導(dǎo)氣孔22，分布在導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24兩側(cè)。
本發(fā)明的與自動(dòng)弧焊設(shè)備相配套的電源的技術(shù)方案是電源(1)為脈沖逆變電源，其技術(shù)參數(shù)是A、能在熔滴短路過(guò)渡時(shí)兩個(gè)液態(tài)小橋(縮頸小橋和短路小橋)形成初期高速把電流水平降至適當(dāng)水平，其降速分別為≮-50KA/S和≮400KA/SB、在短路小橋鋪展完成(液態(tài)小橋直徑大于固態(tài)焊絲直徑)和縮頸小橋斷裂后能高速輸出縮頸脈沖電流和燃弧脈沖電流，其電流增長(zhǎng)速度分別為≮260KA/S和330KA/S；
C、脈沖基值Ib電流應(yīng)處于較低水平，通常小于100A，而脈沖峰值電流IRM小于500A；D、電流的輸出頻率為變動(dòng)頻率，是一種自適應(yīng)控制電源，其電流和電壓的輸出能與熔滴的空間狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與最接近的NG-GMAW技術(shù)(中國(guó)專利“CO2氣體保護(hù)雙絲短路過(guò)渡窄間隙全位置自動(dòng)焊設(shè)備”申請(qǐng)?zhí)?7109281.8)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)①在超窄間隙(G≤6mm)條件下采用了熔化極氣體保護(hù)弧焊方法，比埋弧、氬弧焊方法相比，綜合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)更顯著；②在超窄間隙單絲居中條件下無(wú)須電弧側(cè)偏技術(shù)，在簡(jiǎn)化工藝的同時(shí)，大大提高了工藝和設(shè)備的可靠性；③超窄間隙與傳統(tǒng)窄間隙技術(shù)相比，焊接填充面積、材料和電能消耗下降了50％，焊接生產(chǎn)率提高至少一倍，，焊接生產(chǎn)成本下降50％；④焊接接頭的應(yīng)力與變形大幅度下降；⑤具有極優(yōu)異的空間成型能力，可輕而易舉地實(shí)現(xiàn)全位置焊接；⑥傳統(tǒng)窄間隙技術(shù)一般在板厚30mm以上時(shí)才顯現(xiàn)出該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而超窄間隙幾乎可用于全系列板厚對(duì)接接頭的焊接，其顯著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的下限板厚可降至10mm左右；⑦本發(fā)明具有的超低焊接線能量(＜8KJ/cm)，更有利于高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼的焊接。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明采用電源的輸出電流、電壓波形圖；圖3是圖4焊炬A-A剖面(橫切面)圖；圖4是焊炬主視圖；圖5是超窄間隙坡口示意圖；圖6是單面焊熔敷剖面圖；圖7是雙面焊熔敷剖面圖；圖8是焊接工作程序圖。
如圖1-7所示，1、電源，2、供氣系統(tǒng)，3、柔性軌道，4、永久磁鋼，5、自動(dòng)焊小車，6、焊槍高度調(diào)節(jié)組件，7、折疊式提手，8、絲盤(pán)，9、送絲機(jī)構(gòu)，10、遙控盒，11、窄間隙坡口，12、高度跟蹤壓力傳感器，13、橫向浮動(dòng)焊矩座組件，14、焊矩，14.1焊炬本體，15、氣/電動(dòng)接點(diǎn)端子，16、控制箱，17、控制電纜，18、絲極電纜，19、地線電纜，20焊件，21、銷釘，22、導(dǎo)氣孔，23、楔榫結(jié)構(gòu)，24、導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)，25、導(dǎo)電嘴，26、絕緣滾針槽。
具體實(shí)施例方式
如圖1-7所示，本發(fā)明一種超窄間隙超低線能量熔化極氣體保護(hù)自動(dòng)弧焊方法，它是在超窄間隙條件下采用熔化極氣體保護(hù)弧焊及單絲居中無(wú)電弧側(cè)偏工藝，還采用超低飛濺率波形控制脈沖逆變電源，使電流、電壓波形輸出與熔滴空間狀態(tài)接近完全對(duì)應(yīng)；所述的保護(hù)氣體是100％CO2氣體，其流量為15-20L/min；保護(hù)氣體還可以是Ar和CO2混合氣體，混合比例為Ar≥80％，CO2≤20％，流量為10-25L/min；單絲居中無(wú)電弧側(cè)偏工藝中的焊炬14的主體14.1其材料為純銅，可以是T2純銅，導(dǎo)電嘴的材料是Cr-Zr-Cu；電流、電壓波形輸出與熔滴空間狀態(tài)完全對(duì)應(yīng)率為不小于90％，通常為95％以上；超窄間隙為G≤6毫米；所述的脈沖逆變電源，其脈沖峰值電流IRM≤500A，基值電流Ib≤80A，焊接速度V≤5mm/s。
一種實(shí)現(xiàn)本發(fā)明自動(dòng)弧焊方法的自動(dòng)弧焊設(shè)備，它包括電源1，供氣系統(tǒng)2，自動(dòng)弧焊小車5，送絲機(jī)構(gòu)9，控制箱16，及焊炬14；所述的焊炬14包括有焊炬本體14.1，導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24和導(dǎo)氣孔22，所述的焊炬的本體14.1的厚度為≤5mm，其上有一中心導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24，它包括一個(gè)可拆卸的長(zhǎng)導(dǎo)絲管，嵌在焊炬本體14.1中，導(dǎo)絲管中心孔為導(dǎo)絲孔，在焊炬寬度方向上有至少兩個(gè)導(dǎo)氣孔22，分布在導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24兩側(cè)。所述的導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24的導(dǎo)絲管為彈簧鋼絲繞成，或不銹鋼管，外層涂有絕緣層，導(dǎo)氣孔22為橢圓形，自動(dòng)焊小車15的調(diào)速方式為無(wú)級(jí)調(diào)速，其速度為5.1-304.8cm/min，運(yùn)行軌跡為直線型；所述的送絲機(jī)構(gòu)9的送絲調(diào)速方式為無(wú)級(jí)調(diào)速，速度為小于或等于6m/min。
以下進(jìn)一步說(shuō)明具體實(shí)施方式
，如圖1-7所示，其中，供氣系統(tǒng)2為工業(yè)通用瓶裝氣體及減壓系統(tǒng)，其供氣程序控制(提前供氣和滯后關(guān)氣及給定調(diào)節(jié))器可安裝于電源1內(nèi)，并將供氣軟管與控制電纜17、絲極電纜18集束一起，用航空接頭和快速導(dǎo)氣接頭連接到焊接小車5后部。柔性軌道3可用鋁合金制造，小車5與軌道3的二維(橫向和高度方向)限位可用“U”型槽(位于軌道3兩側(cè))和兩對(duì)滾輪(在“U”型槽內(nèi)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，位于小車的底部，其滾輪輪距可調(diào)，以保證橫向和高度方向位置精度前提下減小滾輪/滾輪槽摩擦副的摩擦阻力)。永久磁鋼4(與柔性軌道3相連)選擇時(shí)，要考慮每塊磁鋼自成閉合磁路，要有足夠大的吸引力(無(wú)氣隙閉合磁路時(shí)每塊吸力≮35kg)，且要附有非鐵磁材料制成的類似杠桿結(jié)構(gòu)，以便從工件20上分離軌道3。
超窄間隙焊矩14是其插入間隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)超窄間隙焊接的關(guān)鍵部件。其焊炬本體14.1可用純銅T2制造。為解決細(xì)長(zhǎng)孔難加工問(wèn)題，可采用分段(段長(zhǎng)度視加工工具而定，一般為20～30mm)加工后用銷釘21串接起來(lái)。為防止接縫區(qū)漏氣，應(yīng)在接合面導(dǎo)氣孔22處設(shè)計(jì)為楔榫結(jié)構(gòu)23，裝配時(shí)在榫口處涂勻?qū)щ娬澈蟿⒃诩訅籂顟B(tài)下固化。中心導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24用φ0.5密繞彈簧管(或φ2×0.4不銹鋼管)外加薄層絕緣層制成(可取出，以便定期清理)。焊矩總長(zhǎng)度L應(yīng)是系列規(guī)格[由工程上應(yīng)用的板厚決定，一般計(jì)算如下L(mm)＝T-10，T為焊件板厚]。插入式焊矩14應(yīng)與焊矩座組件13為可拆卸式連接。導(dǎo)電嘴25與焊矩本體14.1可為螺紋連接，材料宜采用Cr-Zr-Cu合金制做。焊矩本體14.1左右側(cè)面上的絕緣滾針槽26為安裝絕緣滾針用。
焊接小車5的行走，依靠位于小車上的拖動(dòng)電機(jī)，經(jīng)減速器的末級(jí)輸出傳動(dòng)齒輪與固定在柔性軌道3上的直齒條嚙合而實(shí)現(xiàn)。其拖動(dòng)控制、減速器類別與規(guī)格的選擇應(yīng)滿足下列要求①垂直向上行走時(shí)負(fù)荷≮35KG；②拖動(dòng)輸出為無(wú)級(jí)調(diào)速，且拖動(dòng)控制電路在可靠前提下盡可能體積小；③拖動(dòng)電機(jī)、減速器體積盡可能的輕小。焊槍高度調(diào)節(jié)組件6包括高度調(diào)節(jié)電機(jī)和高度調(diào)節(jié)臂，調(diào)節(jié)電機(jī)(固定)可用步進(jìn)電機(jī)，調(diào)節(jié)臂用滾珠絲杠(固定)/螺母結(jié)構(gòu)(絲杠應(yīng)有伸縮式密封保護(hù)套)或滑柱(固定)/滑套結(jié)構(gòu)。滾珠絲杠螺母(或滑套)結(jié)構(gòu)上剛性連接橫向浮動(dòng)焊矩座組件13。高度方向可移動(dòng)螺母(或滑套)用齒條(或齒孔)結(jié)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)輸出齒輪嚙合以實(shí)現(xiàn)高度方向調(diào)節(jié)。
絲盤(pán)8為非標(biāo)準(zhǔn)小絲盤(pán)，由于超窄間隙條件下耗絲量小，裝絲量1～3KG即可。
送絲機(jī)構(gòu)9主要由送絲拖動(dòng)電機(jī)、減速器、送絲滾輪、送絲速度調(diào)節(jié)與控制電路組成。拖動(dòng)電機(jī)可選直流伺服電機(jī)，減速器選擇傳動(dòng)速比大，體積小(為減輕重量，減速器箱體宜選用鋁合金)為宜，送絲滾輪選擇四輪驅(qū)動(dòng)(兩主動(dòng)輪+兩從動(dòng)輪)、U型槽結(jié)構(gòu)。送絲速度Vf控制電路應(yīng)滿足以下要求①無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)范圍為0～6m/min；②可對(duì)空載和焊態(tài)Vf分別進(jìn)行給定調(diào)節(jié)并顯示；③具有退絲/送絲轉(zhuǎn)換功能；④具有等速和恒值控制系統(tǒng)；⑤控制電路集成度盡可能高，以減小該部件體積。
高度跟蹤控制電路，送絲拖動(dòng)控制電路，小車拖動(dòng)控制電路，相關(guān)動(dòng)作的程序控制電路，以及必要的顯示、指示和開(kāi)關(guān)，均集裝于控制箱16位置。
遙控盒10與自動(dòng)焊小車5為有線連接(控制電纜線長(zhǎng)視應(yīng)用場(chǎng)合可為5～20米)，用于操作者不便于在小車5上實(shí)施控制操作的各種場(chǎng)合(如立焊時(shí)小車位于高空、自動(dòng)施焊過(guò)程中等)。
高度跟蹤壓力傳感器12，橫向浮動(dòng)焊矩座組件13根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)。
弧焊電源1為超低飛濺率波形控制(waveform control)脈沖逆變電源。該電源可為大功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管逆變整流電子電源，其輸出電流波形具有以下特性①能在熔滴短路過(guò)渡時(shí)兩個(gè)液態(tài)小橋(縮頸小橋和短路小橋)形成初期高速把電流水平降至適當(dāng)水平(電流下降速度應(yīng)分別為≮-50KA/S.和≮400KA/S.)；②在短路小橋鋪展完成(液態(tài)小橋直徑大于固態(tài)焊絲直徑)和縮頸小橋斷裂后能高速輸出縮頸脈沖電流(圖2中①)和燃弧脈沖電流(圖2中②)，其電流增長(zhǎng)速度應(yīng)分別為≮260KA/S.和≮330KA/S.；③脈沖基值Ib(圖2)電流應(yīng)處于較低水平(如小于100A)，而脈沖峰值電流IRM(圖2)可達(dá)500A；④電流的輸出不是固定的頻率，應(yīng)根據(jù)熔滴的空間狀態(tài)而一一對(duì)應(yīng)輸出(為自適應(yīng)控制系統(tǒng))，即熔滴與熔池即將接觸瞬間輸出負(fù)增長(zhǎng)的短路電流，短路小橋鋪展完成時(shí)高速輸出縮頸脈沖電流，縮頸一旦斷裂，迅速輸出燃弧脈沖(見(jiàn)圖2)。依據(jù)上述原理制造的電源既不屬于恒壓電源，也不屬于恒流源，當(dāng)波形輸出與熔滴空間狀態(tài)有95％以上的完全對(duì)應(yīng)率時(shí)，其飛濺率可降至2％以下，將可完全排除超窄間隙GMAW條件下焊接飛濺對(duì)焊矩工作可靠性的影響。
結(jié)合附圖更具體的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明如下附圖1～附圖7實(shí)施例中，弧焊電源1可購(gòu)買商品的表面張力過(guò)渡電源，但必須滿足熔滴的空間狀態(tài)與圖2所示的輸出電流/電壓波形能一一對(duì)應(yīng)的基本條件，即熔滴與熔池接觸之前輸出Ib→Id，t1時(shí)段中短路小橋一消失即迅速輸出ISM脈沖，縮頸脈沖持續(xù)到縮頸小橋一形成即高速(400KA/S.)降低電流，縮頸小橋一旦斷裂(t2終點(diǎn))即高速(330KA/S.)輸出燃弧脈沖IRM，固態(tài)焊絲端部的熔滴一形成(t3期間，熔滴直徑稍大于固態(tài)焊絲直徑)即迅速降低到基值電流Ib以下并開(kāi)始維弧周期(t4期間)。
供氣系統(tǒng)2為標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)氣瓶與減壓器。氣體類型與流量選擇應(yīng)根據(jù)焊件鋼種及接頭性能要求而定。選擇100％CO2保護(hù)氣體時(shí)，氣體流量為15～20L/min；Ar+CO2混合氣體保護(hù)時(shí)，混合比例選80％Ar+20％CO2，其流量在10～15L/min。還可選擇Ar+CO2混合氣體。
柔性軌道3和永久磁剛4可選擇美國(guó)BUG-O公司的商品化產(chǎn)品，折疊式提手7，絲盤(pán)8，送絲機(jī)構(gòu)9均集成于自動(dòng)焊小車上。可全部自行設(shè)計(jì)制造(均為通用工業(yè)技術(shù))，也可在美國(guó)BUG-O全位置焊小車基礎(chǔ)上加裝焊槍高度調(diào)節(jié)組件6及送絲機(jī)構(gòu)組件8，9。選用BUG-O自動(dòng)焊小車型號(hào)為MDS-1001型，主要技術(shù)參數(shù)為垂直提升載荷27kg，移動(dòng)速度(焊接速度)范圍5.1-304.8cm/min，運(yùn)動(dòng)軌跡類型為直線型。焊槍高度調(diào)節(jié)組件6中的拖動(dòng)電機(jī)可選用美國(guó)AI公司的23D-6209混合式電機(jī)和CMD-50整/半步斬波驅(qū)動(dòng)器。送絲機(jī)構(gòu)組件9可選用美國(guó)linclon公司的LN-742型送絲系統(tǒng)。遙控盒10上應(yīng)有以下基本功能電源指示、焊接速度顯示、焊槍高度跟蹤狀態(tài)(調(diào)節(jié)/非調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)方向)指示、焊槍高度人工給定調(diào)節(jié)和人工/自動(dòng)狀態(tài)給定、啟焊開(kāi)關(guān)和停焊開(kāi)關(guān)。
控制箱16中，除裝有焊接小車、送絲和焊槍高度調(diào)節(jié)拖動(dòng)控制電路外，還應(yīng)具有送氣程序控制和自診斷控制功能(見(jiàn)圖8)。
為減輕焊接小車的附加阻力，絲極電纜18可用水冷電纜，控制電纜17和地線電纜19在滿足導(dǎo)電截面和抗干擾要求前提下，選擇盡可能輕、軟的產(chǎn)品。
圖3、圖4為焊絲居中無(wú)側(cè)偏弧超薄型焊矩的橫截面結(jié)構(gòu)。焊炬本體14.1材料為T(mén)2純銅；分段長(zhǎng)度為20mm；結(jié)構(gòu)厚度3mm，寬35mm；銷釘21直徑為φ2，材料可為18-8不銹鋼；導(dǎo)氣孔22短半軸為φ1，長(zhǎng)半軸5.5mm；中心導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)24的導(dǎo)絲管的直徑為φ2.2mm；導(dǎo)電嘴25用Cr-Zr-Cu制造，總長(zhǎng)度為30mm，螺紋公稱直徑M2，伸出焊炬本體14.1外部分的安裝平面應(yīng)裝配后(導(dǎo)電嘴緊密旋入焊炬本體14.1螺孔后)加工，導(dǎo)絲孔徑為φ1.0mm。焊炬本體14.1左右側(cè)面的矩形淺絕緣滾針槽26為橫向跟蹤用結(jié)構(gòu)。
圖5為超窄間隙熔化極氣體保護(hù)弧焊時(shí)的坡口與組裝尺寸。坡口面角α視板厚不同而別，一般為1°～2.5°。R＝3～5mm，P＝1.5～2.0mm，根部間隙b＝0～0.5mm。
圖6、圖7為采用0.8mmH08Mn2Si焊絲，采用下述工藝參數(shù)焊接時(shí)的焊道熔敷順序。脈沖峰值電流IRM＝480A，基值電流Ib＝60～75A，送絲速度Vf＝3.8～4.2m/min，焊接速度Vw＝0.2～0.3m/min，焊絲伸出長(zhǎng)度Ls＝8～10mm，直流反極性，100％CO2氣體保護(hù)，氣體流量20L/min。一般板厚30mm以下可采用單面焊，更大的板厚可采用雙面焊。其中Wa為焊接熱影響區(qū)寬度，該工藝時(shí)為0.6～1.2mm。
權(quán)利要求
1.一種超窄間隙超低線能量熔化極氣體保護(hù)自動(dòng)弧焊方法，其特征在于，它是在超窄間隙條件下采用熔化極氣體保護(hù)弧焊及單絲居中無(wú)電弧側(cè)偏工藝，還采用超低飛濺率波形控制脈沖逆變電源，使電流、電壓的波形輸出與熔滴空間狀態(tài)接近完全對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)弧焊方法，其特征在于，超窄間隙為G≤6毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)弧焊方法，其特征在于，單絲居中無(wú)電弧側(cè)偏工藝中的焊炬(14)的本體(14.1)其材料為純銅，可以是T2純銅，導(dǎo)電嘴的材料是Cr-Zr-Cu。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)弧焊方法，其特征在于，所述的保護(hù)氣體是混合氣體，該混合氣體可以是100％CO2氣體，其流量為15-20L/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)弧焊方法，其特征在于，保護(hù)氣體是Ar和CO2混合氣體，混合比例Ar≤80％，CO2≥20％，流量為10-25L/min，或Ar+CO2的混合氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)弧焊方法，其特征在于，電流、電壓波形輸出與熔滴空間狀態(tài)完全對(duì)應(yīng)率為不小于90％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)弧焊方法，其特征在于，所述的脈沖逆變電源，其脈沖峰值電流IRM≤500A，基值電流Ib≤80A，焊接速度V≤5mm/s。
8.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)弧焊方法的自動(dòng)弧焊設(shè)備，其特征在于，它包括電源(1)，供氣系統(tǒng)(2)，自動(dòng)弧焊小車(5)，送絲機(jī)構(gòu)(9)，控制箱(16)，及焊炬(14)；所述的焊炬(14)包括焊炬本體(14.1)、導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)(24)和導(dǎo)氣孔(22)，所述的焊炬本體(14.1)的厚度為≤5mm，其上有一中心導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)(24)，它包括一個(gè)可拆卸的長(zhǎng)導(dǎo)絲管，嵌在焊炬本體(14.1)中，導(dǎo)絲管中心孔為導(dǎo)絲孔，在焊炬(14)寬度方向上有至少兩個(gè)導(dǎo)氣孔(22)，分布在導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)(24)兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)弧焊設(shè)備，其特征在于，所述的導(dǎo)絲結(jié)構(gòu)(24)的導(dǎo)絲管為彈簧鋼絲繞成的小管，或不銹鋼管，外層涂有絕緣層，導(dǎo)氣孔(22)為橢圓形。
10.一種與權(quán)利要求8所述的自動(dòng)弧焊設(shè)備相配套使用的電源，其特征在于，所述的電源(1)為脈沖逆變電源，其技術(shù)參數(shù)是A、能在熔滴短路過(guò)渡時(shí)兩個(gè)液態(tài)小橋(縮頸小橋和短路小橋)形成初期高速把電流水平降至適當(dāng)水平，其降速分別為≮-50KA/S和≮400KA/S；B、在短路小橋鋪展完成(液態(tài)小橋直徑大于固態(tài)焊絲直徑)和縮頸小橋斷裂后能高速輸出縮頸脈沖電流和燃弧脈沖電流，其電流增長(zhǎng)速度分別為≮260KA/S和330KA/S；C、脈沖基值Ib電流應(yīng)處于較低水平，通常小于100A，而脈沖峰值電流IRM小于500A；D、電流的輸出頻率為變動(dòng)頻率，是一種自適應(yīng)控制電源，其電流和電壓的輸出能與熔滴的空間狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超窄間隙超低線能量熔化極氣體保護(hù)自動(dòng)弧焊方法及其弧焊設(shè)備,它是在超窄間隙條件下,采用熔化極氣體保護(hù)弧焊,及單絲居中無(wú)電弧側(cè)偏工藝,還采用超低飛濺率波形控制脈沖逆變電源,使電流、電壓的波形輸出與熔滴空間狀態(tài)接近完全對(duì)應(yīng)的方法。所述其焊炬有特定形狀,本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于,適用超窄間隙焊接,焊接質(zhì)量高,耗電小,成本低,應(yīng)用范圍廣泛。
文檔編號(hào)B23K9/16GK1367060SQ0113832
公開(kāi)日2002年9月4日 申請(qǐng)日期2001年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月20日
發(fā)明者張富巨, 羅傳紅, 謝健君, 吳功平 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)