一種微束等離子耦合電弧焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微束等離子耦合電弧焊接方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)和加工制造業(yè)的發(fā)展，焊接技術(shù)已經(jīng)成為一種越來越重要的加工工藝。伴隨科技的進(jìn)步生產(chǎn)的需要，新材料層出不窮且應(yīng)用越來越廣，而新材料的應(yīng)用又對(duì)焊接技術(shù)提出了更高的要求，使焊接技術(shù)向高效、優(yōu)質(zhì)、低耗方向發(fā)展，更對(duì)焊接方法的生產(chǎn)率和母材熱輸入量提出了越來越高的要求。高效化焊接主要是要提高焊接速度和提高熔敷率，但在傳統(tǒng)焊接方法中，焊絲熔敷率和熱輸入兩者是不可兼顧的，存在固有的局限，因此提高焊接速度和提高熔敷率都需要通過大幅提高焊接電流來實(shí)現(xiàn)。提高焊接電流的同時(shí)會(huì)不可避免的提高通過母材的電流，從而導(dǎo)致母材熱輸入量的增加，造成焊接質(zhì)量的下降，這就有可能廣生焊穿、卩父邊等焊接缺陷。因此，提尚焊接生廣效率和焊接質(zhì)量，合理的熱分布，減小母材熱輸入減輕缺陷是現(xiàn)代焊接的研究熱點(diǎn)。
[0003]微束等離子弧焊由于鎢極的電流承載能力有限，焊接效率受到很大限制。但與MIG焊相比，微束等離子弧焊具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn):電弧穩(wěn)定集中、能量密度高、焊接熱影響區(qū)窄；焊接質(zhì)量好，可靠性高；可焊接幾乎所有的工業(yè)用金屬和合金，特別是在很小的電流下電弧仍可穩(wěn)定燃燒，可適合于焊接薄板和超薄材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種微束等離子耦合電弧焊接方法。
[0005]本發(fā)明是一種微束等離子耦合電弧焊接方法，其步驟為:
(1)微束等離子弧焊機(jī)1的負(fù)極與微束等離子焊槍3相連接，微束等離子弧焊機(jī)1的工件正極同時(shí)連接到第一電阻調(diào)節(jié)器7、第二電阻調(diào)節(jié)器8上，第一電阻調(diào)節(jié)器7、第二電阻調(diào)節(jié)器8的另一端分別連接母材2和焊絲5 ;
(2)微束等離子焊槍3和焊絲5位于母材的上方，微束等離子焊槍3垂直于母材2所在的水平面，焊絲5與母材2所在的水平面的夾角為10°?60° ；
(3)由微束等離子弧焊機(jī)1、第一電阻調(diào)節(jié)器7、母材2和微束等離子焊槍3構(gòu)成第一電流回路1?，微束等離子弧焊機(jī)1、第二電阻調(diào)節(jié)器8、焊絲5和微束等離子焊槍3構(gòu)成第二電流回路Ip。
[0006]與現(xiàn)有微束等離子弧焊相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)采用高效耦合電弧熔化焊絲且電流流經(jīng)焊絲時(shí)產(chǎn)生電阻熱對(duì)焊絲進(jìn)行預(yù)熱，因此，可以大幅度提高焊絲的熔敷率，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高效焊接過程。
[0007](2)母材和焊絲同時(shí)接微束等離子弧焊機(jī)的工件正極，并接有電阻調(diào)節(jié)器，對(duì)流過母材和焊絲的電流進(jìn)行分配，在提高焊絲熔敷率的同時(shí)調(diào)節(jié)母材的熱輸入，以控制焊接過程的熱輸入，減小了出現(xiàn)焊接缺陷的可能性，拓寬了可焊接的材料種類，特別是適用于薄板和超薄材料的焊接及異種金屬的焊接。
【附圖說明】
[0008]圖1本發(fā)明的原理示意圖，圖2雙電阻調(diào)節(jié)器時(shí)工作示意圖，圖3只母材接電阻調(diào)節(jié)器時(shí)工作示意圖，圖4只焊絲接電阻調(diào)節(jié)器時(shí)工作示意圖，圖5焊槍與焊絲實(shí)物圖，圖6微束等離子耦合電弧焊電信號(hào)波形圖，圖7不同旁路電流下溫度峰值圖，圖8母材和焊絲全為不銹鋼時(shí)所焊的焊縫成形圖，圖9焊接不銹鋼時(shí)的熔滴過渡高速攝像圖片，圖10母材為鍍鋅鋼板焊絲為鋁絲時(shí)所焊的焊縫成形圖，附圖標(biāo)記及對(duì)應(yīng)名稱為:微束等離子弧焊機(jī)1，母材2，微束等離子焊槍3，送絲機(jī)4，焊絲5，高效耦合電弧6，第一電阻調(diào)節(jié)器7，第二電阻調(diào)節(jié)器8，第一電流回路1?，第二電流回路Ip。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖1、如2所示，本發(fā)明是一種微束等離子耦合電弧焊接方法，其步驟為:
(1)微束等離子弧焊機(jī)1的負(fù)極與微束等離子焊槍3相連接，微束等離子弧焊機(jī)1的工件正極同時(shí)連接到第一電阻調(diào)節(jié)器7、第二電阻調(diào)節(jié)器8上，第一電阻調(diào)節(jié)器7、第二電阻調(diào)節(jié)器8的另一端分別連接母材2和焊絲5 ;
(2)微束等離子焊槍3和焊絲5位于母材的上方，微束等離子焊槍3垂直于母材2所在的水平面，焊絲5與母材2所在的水平面的夾角為10°?60° ；
(3)由微束等離子弧焊機(jī)1、第一電阻調(diào)節(jié)器7、母材2和微束等離子焊槍3構(gòu)成第一電流回路1?，微束等離子弧焊機(jī)1、第二電阻調(diào)節(jié)器8、焊絲5和微束等離子焊槍3構(gòu)成第二電流回路Ip。
[0010]如圖1、圖2所示，在焊接過程中，由微束等離子弧焊機(jī)1、第一電阻調(diào)節(jié)器7、母材2和微束等離子焊槍3構(gòu)成第一電流回路1?，由微束等離子弧焊機(jī)1、第二電阻調(diào)節(jié)器8、焊絲5和微束等離子焊槍3構(gòu)成第二電流回路Ip，第一電流回路1?和第二電流回路I p在整個(gè)焊接過程中始終存在，且耦合的形成一個(gè)高效耦合電弧。
[0011]微束等離子耦合電弧焊接方法有三種電路接法，如圖2所示，接法一為在母材2與微束等離子弧焊機(jī)1的工件正極之間、焊絲5與微束等離子弧焊機(jī)1的工件正極之間分別接有第一電阻調(diào)節(jié)器7、第二電阻調(diào)節(jié)器8。
[0012]如圖3所示，接法二為只在母材2與微束等離子弧焊機(jī)1的工件正極之間接有第一電阻調(diào)節(jié)器7，焊絲5與微束等離子弧焊機(jī)1的工件正極直接相連接。
[0013]如圖4所示，接法三為只在焊絲5與微束等離子弧焊機(jī)1的工件正極之間接有第一電阻調(diào)節(jié)器7，母材2與直流焊接電源1的工件正極直接相連接。
[0014]附圖只說明了本焊接方法有關(guān)電回路的連接，焊機(jī)和焊槍所必須的水循環(huán)回路和氣路都是常規(guī)接法，此處不再進(jìn)行說明。
[0015]下面對(duì)本焊接方法的具體步驟進(jìn)行詳細(xì)說明:本發(fā)明的原理示意圖如圖1所示，微束等離子弧焊機(jī)1的負(fù)極與微束等離子焊槍3相連接，微束等離子弧焊機(jī)1的工件正極分兩路分別接變第一電阻調(diào)節(jié)器7、第二電阻調(diào)節(jié)器8，第一電阻調(diào)節(jié)器7、第二電阻調(diào)節(jié)器8的另一端分別接母材2和焊絲5，焊絲5由送絲機(jī)4自動(dòng)送絲，微束等離子焊槍3和焊絲5位于母材的上方，微束等離子焊槍3垂直于母材2的水平面，焊絲5與母材2水平面的夾角為10。?60。。
[0016]該焊接方法在三種電路接法下的工作示意圖如圖2、圖3、圖4所示。在焊接過程中，微束等離子弧焊機(jī)1、第一電阻調(diào)節(jié)器7、母材2和微束等離子焊槍3構(gòu)成第一電流回路In，同時(shí)微束等離子弧焊機(jī)1、第二電阻調(diào)節(jié)器8、焊絲5和微束等離子焊槍3構(gòu)成第二電流回路Ip。流過微束等離子焊槍3的總電流Iz等于流過母材2的電流I ?與流過焊絲的電流Ip及維弧電流I w之和，即I z=In+Ip+Iw。第一電流回路1?和第二電流回路I p在整個(gè)焊接過程中始終存在，且耦合的形成一個(gè)高效耦合電弧。通過調(diào)節(jié)第一電阻調(diào)節(jié)器7、第二電阻調(diào)節(jié)器8的阻值來分配流經(jīng)母材2和焊絲5的電流，且電流流經(jīng)焊絲5時(shí)產(chǎn)生電阻熱對(duì)焊絲進(jìn)行預(yù)熱，從而控制母材熱輸入，提高焊絲熔敷率。
[0017]本發(fā)明采用LHM-50精密微束等離子弧焊機(jī)(1臺(tái))、WF-007A多功能氬弧焊填絲機(jī)(1臺(tái))、AMR-300穩(wěn)定變阻器(1臺(tái))、xPC實(shí)時(shí)目標(biāo)采集系統(tǒng)和其它焊接輔助設(shè)備構(gòu)建了焊接系統(tǒng)，對(duì)304不銹鋼和鍍鋅鋼板進(jìn)行了焊接。
[0018]如圖8所示，是焊接總電流50A、離子氣0.6L/min、保護(hù)氣10L/min、送絲速度
2.4m/min、焊接速度110mm/min，弧長10mm，焊絲與母材水平面的夾角為60°時(shí)，以304不銹鋼為母材，不銹鋼為焊絲，焊接的焊縫成形圖。
[0019]如圖6、圖7、圖9所示，分別是焊接時(shí)采集的電信號(hào)波形圖、不同旁路電流下溫度峰值圖和拍攝的熔滴過渡高速攝影圖片。
[0020]如圖10所示，是焊接總電流25A、離子氣0.2L/min、保護(hù)氣10L/min、送絲速度
2.lm/min、焊接速度90mm/min，弧長5mm，焊絲與母材水平面的夾角為10°時(shí)，以鍍鋅鋼板為母材，以5057鋁絲為焊絲焊接的焊縫成形圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微束等離子耦合電弧焊接方法，其特征在于，其步驟為: (1)微束等離子弧焊機(jī)(1)的負(fù)極與微束等離子焊槍(3)相連接，微束等離子弧焊機(jī)(1)的工件正極同時(shí)連接到第一電阻調(diào)節(jié)器(7)、第二電阻調(diào)節(jié)器(8)上，第一電阻調(diào)節(jié)器(7)、第二電阻調(diào)節(jié)器(8)的另一端分別連接母材(2)和焊絲(5); (2 )微束等離子焊槍(3 )和焊絲(5 )位于母材的上方，微束等離子焊槍(3 )垂直于母材(2)所在的水平面，焊絲(5)與母材(2)所在的水平面的夾角為10°?60°; (3 )由微束等離子弧焊機(jī)(1)、第一電阻調(diào)節(jié)器(7 )、母材(2 )和微束等離子焊槍(3 )構(gòu)成第一電流回路(1?)，微束等離子弧焊機(jī)(1)、第二電阻調(diào)節(jié)器(8)、焊絲(5)和微束等離子焊槍(3)構(gòu)成第二電流回路(Ip)。2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的微束等離子耦合電弧焊接方法，其特征在于:在焊接過程中，由微束等離子弧焊機(jī)(1)、第一電阻調(diào)節(jié)器(7)、母材(2)和微束等離子焊槍(3)構(gòu)成第一電流回路(1?)，由微束等離子弧焊機(jī)(1)、第二電阻調(diào)節(jié)器(8)、焊絲(5)和微束等離子焊槍(3)構(gòu)成第二電流回路(Ip)，第一電流回路(1?)和第二電流回路(Ip)在整個(gè)焊接過程中始終存在，且耦合的形成一個(gè)高效耦合電弧。3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的微束等離子耦合電弧焊接方法，其特征在于:在母材(2)與微束等離子弧焊機(jī)(1)的工件正極之間、焊絲(5)與微束等離子弧焊機(jī)(1)的工件正極之間分別接有第一電阻調(diào)節(jié)器(7)、第二電阻調(diào)節(jié)器(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的微束等離子耦合電弧焊接方法，其特征在于:在母材(2)與微束等離子弧焊機(jī)(1)的工件正極之間接有第一電阻調(diào)節(jié)器(7 )，焊絲(5 )與微束等離子弧焊機(jī)(1)的工件正極直接相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的微束等離子耦合電弧焊接方法，其特征在于:在焊絲(5)與微束等離子弧焊機(jī)(1)的工件正極之間接有第一電阻調(diào)節(jié)器(7)，母材(2)與直流焊接電源(1)的工件正極直接相連接。
【專利摘要】一種微束等離子耦合電弧焊接方法，其步驟為：（1）微束等離子弧焊機(jī)（1）的負(fù)極與微束等離子焊槍（3）相連接，微束等離子弧焊機(jī)（1）的工件正極同時(shí)連接到電阻調(diào)節(jié)器（7、8）上，電阻調(diào)節(jié)器（7、8）的另一端分別連接母材（2）和焊絲（5）；（2）微束等離子焊槍（3）和焊絲（5）位于母材的上方，微束等離子焊槍（3）垂直于母材（2）所在的水平面，焊絲（5）與母材（2）所在的水平面的夾角為10°～60°；（3）由微束等離子弧焊機(jī)（1）、電阻調(diào)節(jié)器（7）、母材（2）和微束等離子焊槍（3）構(gòu)成電流回路（Im），微束等離子弧焊機(jī)（1）、電阻調(diào)節(jié)器（8）、焊絲（5）和微束等離子焊槍（3）構(gòu)成電流回路（Ip）。
【IPC分類】B23K10/02
【公開號(hào)】CN105382390
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510941521
【發(fā)明人】黃健康, 李挺, 楊茂鴻, 石玗, 樊丁
【申請(qǐng)人】蘭州理工大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日