一種氣流導向非熔化極氣體保護焊焊接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣流導向非熔化極氣體保護焊焊接方法，屬于焊接方法技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的飛速發(fā)展，焊接技術作為一種不可替代的重要加工工藝，深入到汽車、機械制造、軍事、航天及民用日常生活等各個領域，并發(fā)揮著越來越重要的作用。雖然隨著金屬之間連接形式的增多，出現(xiàn)了激光焊、攪拌摩擦焊、電子束焊等新型的焊接技術，但是電弧焊仍被認為是可實現(xiàn)金屬間可靠連接的較為經(jīng)濟的連接方式。怎樣提高其焊接生產(chǎn)率，怎樣提高其焊接質量，怎樣實現(xiàn)其焊接生產(chǎn)自動化，已受到越來越多的關注。
[0003]非熔化極氣體保護焊作為電弧焊的一個重要分支，因其焊接質量高而得到廣泛應用，鎢極氬弧焊和等離子弧焊接作為非熔化極氣體保護焊的典型分支，在機械制造、航空航天等領域的應用日益廣泛。鎢極氬弧焊具有保護效果好、電弧穩(wěn)定、焊件變形小、焊縫成形美觀等優(yōu)點，但是熔敷速度小，生產(chǎn)率較低，僅適用于較薄板的焊接。等離子弧是陰陽兩極間的自由電弧因受到噴嘴的機械壓縮、熱壓縮和電磁壓縮作用而形成的高溫、高電離度、高能量密度的壓縮電弧，等離子弧焊接具有焊接變形小、生產(chǎn)效率高、缺陷少等優(yōu)點。
[0004]現(xiàn)代工業(yè)逐漸向大型化發(fā)展，實現(xiàn)中厚板、大厚板結構的焊接日益受到關注。目前對于厚板的焊接多采用大坡口、多層多道MAG/MIG焊或者埋弧焊的方式進行焊接，但是這不僅增加了焊接工作量，增加了焊材消耗和焊接成本，降低了生產(chǎn)效率，而且熱輸入量大、熱影響區(qū)寬、晶粒粗大，降低了接頭力學性能。等離子弧焊雖可實現(xiàn)厚板的焊接，但是由于厚度的原因會是小孔失穩(wěn)的傾向加劇，在板厚達到一定程度的時候也無法實現(xiàn)穿透焊。
[0005]單電源雙面電弧焊接工藝是美國肯塔基大學的張裕明教授于1998年提出的一種不同于常規(guī)的組合焊接方法，此法采用一臺焊接電源共給兩套焊槍。此法具有增加熔深、焊后工件變形小、焊接缺陷少、焊接接頭微觀性能和力學性能好等優(yōu)點，可實現(xiàn)中等厚度板不開坡口直接對接焊。因此如何增加電弧在板厚方向上的穿透力并實現(xiàn)穩(wěn)定焊接，成為實現(xiàn)厚板焊接高速高效焊接的瓶頸。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種氣流導向非熔化極氣體保護焊焊接方法，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有焊接方法的上述不足，進一步提高厚板焊接中電弧穿透力，實現(xiàn)厚板的高速高效焊接，提供了一種氣流導向非熔化極氣體保護焊焊接方法。該方法操作簡單，能夠適應多種焊接環(huán)境，在基本不改變現(xiàn)有設備的情況下，成為兼具等離子弧、TIG電弧和單電源雙面電弧優(yōu)勢的雙態(tài)電弧，顯著提高電弧穿透力，對焊接熱輸入和焊縫成形進行控制，實現(xiàn)厚板的高速高效焊接。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為一種氣流導向非熔化極氣體保護焊焊接方法，包含兩種形式，具體如下。
[0009]—種氣流導向非熔化極氣體保護焊焊接方法，其特征在于:等離子焊槍(2)與TIG焊槍A(5)分別位于工件(4)兩側，等離子焊槍(2)與TIG焊槍A(5)的軸線垂直工件(4)并同時連在同一焊接電源及其控制系統(tǒng)(1)上，在穿透電弧(7)建立后，通過抽氣裝置對TIG焊槍A中的空心管狀電極A(6)的空心管內(nèi)進行抽氣處理，在空心管狀電極A的空心管內(nèi)和空心管外尖端形成穩(wěn)定負壓狀態(tài)，增加電弧挺度和能量密度。
[0010]所用裝置，包括:等離子焊槍(2)、TIG焊槍A(5)、焊接電源及其控制系統(tǒng)(1)、控制器(20)、連接接頭A(8)、閥門A(10)、壓力釋放裝置A(15)、抽氣裝置(17);等離子焊槍(2)和TIG焊槍A(5)分別位于工件(4)兩側，等離子焊槍(2)與TIG焊槍A(5)的軸線均垂直工件(4)并且兩者軸線在同一直線上，等離子焊槍(2)的電極與TIG焊槍A(5)的空心管狀電極A(6)經(jīng)由控制器(20)連在同一焊接電源及其控制系統(tǒng)(1)上，控制器(20)還與工件(4)連接;空心管狀電極A(6)的后端通過連接接頭A(8)及閥門A(10)依次與壓力釋放裝置A(15)、抽氣裝置
(17)連接，構成氣流通路，在壓力釋放裝置A(15)上還設有壓強顯示裝置A(12)。
[0011 ]另一種氣流導向非熔化極氣體保護焊焊接方法，其特征在于，TIG焊槍B( 21)與TIG焊槍A(5)分別位于工件(4)兩側，TIG焊槍A中的空心管狀電極A(6)和TIG焊槍B中的空心管狀電極B(22)連在同一焊接電源及其控制系統(tǒng)(1)上，在穿透電弧(7)建立后，對TIG焊槍A中的空心管狀電極A(6)的空心管內(nèi)進行抽氣處理，使得在空心管狀電極A的空心管內(nèi)和空心管外尖端形成穩(wěn)定負壓狀態(tài)，增加電弧挺度和能量密度；同時通過充氣裝置對TIG焊槍B中的空心管狀電極B(22)的空心管內(nèi)進行充氣處理，使得在空心管狀電極B的空心管內(nèi)和空心管外尖端形成穩(wěn)定高壓狀態(tài);或只對其中一個空心管狀電極進行負壓或高壓處理，借助氣流導向作用增加電弧挺度和能量密度。
[0012]所用裝置，包括:TIG焊槍B(21)、TIG焊槍A(5)、焊接電源及其控制系統(tǒng)(1)、控制器(20)、連接接頭A(8)、閥門A(10)、壓力釋放裝置A(15)、抽氣裝置(17)、連接接頭B(23)、閥門B(25)、充氣裝置(27)、壓力釋放裝置B(29);TIG焊槍B(21)和TIG焊槍A(5)分別位于工件(4)兩側，TIG焊槍B(21)中的空心管狀電極B(22)和TIG焊槍A(5)中的空心管狀電極A(6)軸線在同一直線上且均垂直工件(4)，且TIG焊槍B(21)中的空心管狀電極B(22)和TIG焊槍A(5)中的空心管狀電極A(6)通過控制裝置(20)連在同一焊接電源及其控制系統(tǒng)(1)上，控制裝置
(20)還與工件(4)連接;空心管狀電極A(6)的后端通過連接接頭A(8)及閥門A(10)依次與壓力釋放裝置A(15)、抽氣裝置(17)連接，構成氣流通路，在壓力釋放裝置A(15)上還設有壓強顯示裝置A(12)?？招墓軤铍姌OB(21)的后端通過連接接頭B(23)及閥門B(25)依次與壓力釋放裝置B(29)、充氣裝置(27)連接，構成氣流通路，在壓力釋放裝置B(29)上還設有壓強顯示裝置B(32)。
[0013]本發(fā)明焊接過程中，通過調(diào)節(jié)電弧中心的壓強狀態(tài)及工藝參數(shù)，可以調(diào)節(jié)焊接電弧的能量密度和電弧挺度，從而調(diào)節(jié)焊接熱輸入和控制焊縫成形，并實現(xiàn)大厚度工件的焊接。
[0014]本發(fā)明焊接過程中，所述的焊接電源可為直流電源也可為變極性電源。
[0015]所述的充氣裝置中的氣體均為惰性氣體。
[0016]其包括:TIG焊槍，其內(nèi)裝有空心管狀電極;等離子焊槍；
[0017]抽氣裝置，其與焊槍內(nèi)的空心管狀電極相連通，使空心管狀電極的內(nèi)腔及其尖端的電弧中心形成穩(wěn)定的負壓區(qū)域；
[0018]充氣裝置，其與其與焊槍內(nèi)的空心管狀電極相連通，使空心管狀電極的內(nèi)腔及其尖端的電弧中心形成穩(wěn)定的高壓區(qū)域。
[0019]本發(fā)明中包括壓力釋放裝置、閥門、壓強顯示裝置和氣體管路，其中所述的壓力釋放裝置用以連通所述抽氣裝置/所述充氣裝置和所述空心管狀電極，所述的閥門位于連通所述壓力釋放裝置和所述空心管狀電極的管路上，所述壓強顯示裝置與所述壓力釋放裝置相連，以顯示其內(nèi)的壓強，所述的氣體管路用以連通氣流通路。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法的優(yōu)點如下:
[0021]1)與傳統(tǒng)的等離子焊接方法相比，本發(fā)明的優(yōu)勢就是可顯著增加等離子電弧的穿透能力，實現(xiàn)厚板焊接的單面焊雙面成形。
[0022]2)與傳統(tǒng)鎢極氬弧焊焊接方法相比，本發(fā)明不僅使電弧具有良好穩(wěn)定性，而且增加了傳統(tǒng)電弧的穿透能力，增加了焊接熔深，有助于實現(xiàn)厚板焊接的單面焊雙面成形。
[0023]3)本方法通過電弧中心處壓力值的調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)雙面電弧的電弧穿透能力，使用現(xiàn)有的等離子焊接電源和鎢極氬弧焊電源，實現(xiàn)厚板的高效高速焊接。