CN105382390A - 一种微束等离子耦合电弧焊接方法 - Google Patents

一种微束等离子耦合电弧焊接方法 Download PDF

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Abstract

一种微束等离子耦合电弧焊接方法，其步骤为：（1）微束等离子弧焊机（1）的负极与微束等离子焊枪（3）相连接，微束等离子弧焊机（1）的工件正极同时连接到电阻调节器（7、8）上，电阻调节器（7、8）的另一端分别连接母材（2）和焊丝（5）；（2）微束等离子焊枪（3）和焊丝（5）位于母材的上方，微束等离子焊枪（3）垂直于母材（2）所在的水平面，焊丝（5）与母材（2）所在的水平面的夹角为10°～60°；（3）由微束等离子弧焊机（1）、电阻调节器（7）、母材（2）和微束等离子焊枪（3）构成电流回路（Im），微束等离子弧焊机（1）、电阻调节器（8）、焊丝（5）和微束等离子焊枪（3）构成电流回路（Ip）。

Description

一种微束等离子耦合电弧焊接方法
技术领域
本发明涉及微束等离子耦合电弧焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术
随着工业和加工制造业的发展，焊接技术已经成为一种越来越重要的加工工艺。伴随科技的进步生产的需要，新材料层出不穷且应用越来越广，而新材料的应用又对焊接技术提出了更高的要求，使焊接技术向高效、优质、低耗方向发展，更对焊接方法的生产率和母材热输入量提出了越来越高的要求。高效化焊接主要是要提高焊接速度和提高熔敷率，但在传统焊接方法中，焊丝熔敷率和热输入两者是不可兼顾的，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过大幅提高焊接电流来实现。提高焊接电流的同时会不可避免的提高通过母材的电流，从而导致母材热输入量的增加，造成焊接质量的下降，这就有可能产生焊穿、咬边等焊接缺陷。因此，提高焊接生产效率和焊接质量，合理的热分布，减小母材热输入减轻缺陷是现代焊接的研究热点。
微束等离子弧焊由于钨极的电流承载能力有限，焊接效率受到很大限制。但与MIG焊相比，微束等离子弧焊具有以下明显的优点：电弧稳定集中、能量密度高、焊接热影响区窄；焊接质量好，可靠性高；可焊接几乎所有的工业用金属和合金，特别是在很小的电流下电弧仍可稳定燃烧，可适合于焊接薄板和超薄材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种微束等离子耦合电弧焊接方法。
本发明是一种微束等离子耦合电弧焊接方法，其步骤为：
（1）微束等离子弧焊机1的负极与微束等离子焊枪3相连接，微束等离子弧焊机1的工件正极同时连接到第一电阻调节器7、第二电阻调节器8上，第一电阻调节器7、第二电阻调节器8的另一端分别连接母材2和焊丝5；
（2）微束等离子焊枪3和焊丝5位于母材的上方，微束等离子焊枪3垂直于母材2所在的水平面，焊丝5与母材2所在的水平面的夹角为10°～60°；
（3）由微束等离子弧焊机1、第一电阻调节器7、母材2和微束等离子焊枪3构成第一电流回路Im，微束等离子弧焊机1、第二电阻调节器8、焊丝5和微束等离子焊枪3构成第二电流回路Ip。
与现有微束等离子弧焊相比，本发明具有如下优点：（1）采用高效耦合电弧熔化焊丝且电流流经焊丝时产生电阻热对焊丝进行预热，因此，可以大幅度提高焊丝的熔敷率，实现稳定的高效焊接过程。
（2）母材和焊丝同时接微束等离子弧焊机的工件正极，并接有电阻调节器，对流过母材和焊丝的电流进行分配，在提高焊丝熔敷率的同时调节母材的热输入，以控制焊接过程的热输入，减小了出现焊接缺陷的可能性，拓宽了可焊接的材料种类，特别是适用于薄板和超薄材料的焊接及异种金属的焊接。
附图说明
图1本发明的原理示意图，图2双电阻调节器时工作示意图，图3只母材接电阻调节器时工作示意图，图4只焊丝接电阻调节器时工作示意图，图5焊枪与焊丝实物图，图6微束等离子耦合电弧焊电信号波形图，图7不同旁路电流下温度峰值图，图8母材和焊丝全为不锈钢时所焊的焊缝成形图，图9焊接不锈钢时的熔滴过渡高速摄像图片，图10母材为镀锌钢板焊丝为铝丝时所焊的焊缝成形图，附图标记及对应名称为：微束等离子弧焊机1，母材2，微束等离子焊枪3，送丝机4，焊丝5，高效耦合电弧6，第一电阻调节器7，第二电阻调节器8，第一电流回路Im，第二电流回路Ip。
具体实施方式
如图1、如2所示，本发明是一种微束等离子耦合电弧焊接方法，其步骤为：
（1）微束等离子弧焊机1的负极与微束等离子焊枪3相连接，微束等离子弧焊机1的工件正极同时连接到第一电阻调节器7、第二电阻调节器8上，第一电阻调节器7、第二电阻调节器8的另一端分别连接母材2和焊丝5；
（2）微束等离子焊枪3和焊丝5位于母材的上方，微束等离子焊枪3垂直于母材2所在的水平面，焊丝5与母材2所在的水平面的夹角为10°～60°；
（3）由微束等离子弧焊机1、第一电阻调节器7、母材2和微束等离子焊枪3构成第一电流回路Im，微束等离子弧焊机1、第二电阻调节器8、焊丝5和微束等离子焊枪3构成第二电流回路Ip。
如图1、图2所示，在焊接过程中，由微束等离子弧焊机1、第一电阻调节器7、母材2和微束等离子焊枪3构成第一电流回路Im，由微束等离子弧焊机1、第二电阻调节器8、焊丝5和微束等离子焊枪3构成第二电流回路Ip，第一电流回路Im和第二电流回路Ip在整个焊接过程中始终存在，且耦合的形成一个高效耦合电弧。
微束等离子耦合电弧焊接方法有三种电路接法，如图2所示，接法一为在母材2与微束等离子弧焊机1的工件正极之间、焊丝5与微束等离子弧焊机1的工件正极之间分别接有第一电阻调节器7、第二电阻调节器8。
如图3所示，接法二为只在母材2与微束等离子弧焊机1的工件正极之间接有第一电阻调节器7，焊丝5与微束等离子弧焊机1的工件正极直接相连接。
如图4所示，接法三为只在焊丝5与微束等离子弧焊机1的工件正极之间接有第一电阻调节器7，母材2与直流焊接电源1的工件正极直接相连接。
附图只说明了本焊接方法有关电回路的连接，焊机和焊枪所必须的水循环回路和气路都是常规接法，此处不再进行说明。
下面对本焊接方法的具体步骤进行详细说明：本发明的原理示意图如图1所示，微束等离子弧焊机1的负极与微束等离子焊枪3相连接，微束等离子弧焊机1的工件正极分两路分别接变第一电阻调节器7、第二电阻调节器8，第一电阻调节器7、第二电阻调节器8的另一端分别接母材2和焊丝5，焊丝5由送丝机4自动送丝，微束等离子焊枪3和焊丝5位于母材的上方，微束等离子焊枪3垂直于母材2的水平面，焊丝5与母材2水平面的夹角为10°～60°。
该焊接方法在三种电路接法下的工作示意图如图2、图3、图4所示。在焊接过程中，微束等离子弧焊机1、第一电阻调节器7、母材2和微束等离子焊枪3构成第一电流回路Im，同时微束等离子弧焊机1、第二电阻调节器8、焊丝5和微束等离子焊枪3构成第二电流回路Ip。流过微束等离子焊枪3的总电流Iz等于流过母材2的电流Im与流过焊丝的电流Ip及维弧电流Iw之和，即Iz=Im+Ip+Iw。第一电流回路Im和第二电流回路Ip在整个焊接过程中始终存在，且耦合的形成一个高效耦合电弧。通过调节第一电阻调节器7、第二电阻调节器8的阻值来分配流经母材2和焊丝5的电流，且电流流经焊丝5时产生电阻热对焊丝进行预热，从而控制母材热输入，提高焊丝熔敷率。
本发明采用LHM-50精密微束等离子弧焊机（1台）、WF-007A多功能氩弧焊填丝机（1台）、AMR-300稳定变阻器（1台）、xPC实时目标采集***和其它焊接辅助设备构建了焊接***，对304不锈钢和镀锌钢板进行了焊接。
如图8所示，是焊接总电流50A、离子气0.6L/min、保护气10L/min、送丝速度2.4m/min、焊接速度110mm/min，弧长10mm，焊丝与母材水平面的夹角为60°时，以304不锈钢为母材，不锈钢为焊丝，焊接的焊缝成形图。
如图6、图7、图9所示，分别是焊接时采集的电信号波形图、不同旁路电流下温度峰值图和拍摄的熔滴过渡高速摄影图片。
如图10所示，是焊接总电流25A、离子气0.2L/min、保护气10L/min、送丝速度2.1m/min、焊接速度90mm/min，弧长5mm，焊丝与母材水平面的夹角为10°时，以镀锌钢板为母材，以5057铝丝为焊丝焊接的焊缝成形图。

Claims (5)

1.一种微束等离子耦合电弧焊接方法，其特征在于，其步骤为：
（1）微束等离子弧焊机（1）的负极与微束等离子焊枪（3）相连接，微束等离子弧焊机（1）的工件正极同时连接到第一电阻调节器（7）、第二电阻调节器（8）上，第一电阻调节器（7）、第二电阻调节器（8）的另一端分别连接母材（2）和焊丝（5）；
（2）微束等离子焊枪（3）和焊丝（5）位于母材的上方，微束等离子焊枪（3）垂直于母材（2）所在的水平面，焊丝（5）与母材（2）所在的水平面的夹角为10°～60°；
（3）由微束等离子弧焊机（1）、第一电阻调节器（7）、母材（2）和微束等离子焊枪（3）构成第一电流回路（Im），微束等离子弧焊机（1）、第二电阻调节器（8）、焊丝（5）和微束等离子焊枪（3）构成第二电流回路（Ip）。
2.根据权利要求书1所述的微束等离子耦合电弧焊接方法，其特征在于：在焊接过程中，由微束等离子弧焊机（1）、第一电阻调节器（7）、母材（2）和微束等离子焊枪（3）构成第一电流回路（Im），由微束等离子弧焊机（1）、第二电阻调节器（8）、焊丝（5）和微束等离子焊枪（3）构成第二电流回路（Ip），第一电流回路（Im）和第二电流回路（Ip）在整个焊接过程中始终存在，且耦合的形成一个高效耦合电弧。
3.根据权利要求书1所述的微束等离子耦合电弧焊接方法，其特征在于：在母材（2）与微束等离子弧焊机（1）的工件正极之间、焊丝（5）与微束等离子弧焊机（1）的工件正极之间分别接有第一电阻调节器（7）、第二电阻调节器（8）。
4.根据权利要求书1所述的微束等离子耦合电弧焊接方法，其特征在于：在母材（2）与微束等离子弧焊机（1）的工件正极之间接有第一电阻调节器（7），焊丝（5）与微束等离子弧焊机（1）的工件正极直接相连接。
5.根据权利要求书1所述的微束等离子耦合电弧焊接方法，其特征在于：在焊丝（5）与微束等离子弧焊机（1）的工件正极之间接有第一电阻调节器（7），母材（2）与直流焊接电源（1）的工件正极直接相连接。
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