CN107971612A - 一种旁路耦合增强的双丝间接电弧焊技术 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种旁路耦合增强的双丝间接电弧焊技术，针对双丝间接电弧焊易于产生熔深不足的缺陷，旁路耦合被应用于本发明中，可有效增加双丝间接电弧焊的熔深。焊接过程中其两焊丝分别与电源的正负极相接，并均为熔化极，通过双丝的电流称为主回路，同时工件也接焊接电源的负极，双焊丝与工件共用一个焊接电源。在焊接过程中，电流通过接正极的焊丝分别与接负极的焊丝和工件产生两个电弧，其中正极焊丝与工件之间的电流，用于保证母材熔化并形成熔池，另一部分电流通过负极焊丝用于熔化双丝，可提高熔化效率、控制母材热输入。在总电流一定的情况下通过调整送丝速度可以调整负极焊丝与工件之间的电流分配比例。

Description

一种旁路耦合增强的双丝间接电弧焊技术
技术领域
本发明属于电弧焊领域，特别涉及一种旁路耦合增强的双丝间接电弧焊技术。
背景技术
电弧焊是目前焊接工艺中应用最广泛的焊接工艺方法，它是利用发生在电极与焊件之间电弧放电时产生的热量来加热、熔化焊条(焊丝)和母材，使之形成焊接接头。电弧是电弧焊接的热源。传统的电弧焊是工件和焊条(焊丝)分别接焊接电源的正负极，电弧在焊条(焊丝)和工件之间产生，电弧产生的有效热量部分用于熔化焊接材料，另一部分用来熔化工件，形成焊接熔池和焊缝。传统电弧焊用于熔化母材和焊条(焊丝)的能量(电能)大约各占了一半，随着焊接电流的增加，用于焊条(焊丝)和母材熔化的热量基本是同步增加的。但实际上很多时候母材不需要这么大的热输入，过大的热输入导致焊接接头性能降低(焊接热影响区扩大引起的软化和脆化等)，产生较大的焊接变形及残余应力等质量问题，使目前应用的各种电弧焊方法熔敷系数大幅度的提高受到了极大的限制，传统电弧焊在平衡焊接效率与母材热输入方面遇到很大的挑战。如何合理分配电弧热对母材及焊丝的输入成为近年来电弧焊发展的重要方向。
双丝间接电弧气体保护焊(以下简称双丝间接电弧焊接)是一种高效、节能的新型电弧焊方法，该方法中双丝分别与直流电源的正、负极相连，工件不接电源。电弧在两根焊丝端部形成，电弧产生的绝大部分热量用来熔化焊丝，只有很少一部分用来熔化工件，所以该方法具有高效、节能、熔合比小等优点，是一种具有良好应用前景的焊接方法。
发明专利“一种低热输入双丝高效堆焊方法”(专利号：ZL2014103853970)就是这种双丝间接电弧焊的应用，其典型的特点是一个焊接电源的正负极分别接两根单独送丝的焊丝，电弧在两根焊芯端部形成，而被焊工件不接电极，利用双丝形成的电弧热和熔滴热来加热母材、产生熔池并形成焊缝，从而实现焊接的目的。但是随着研究深入的发现，由于双丝间接电弧的大部分热量主要集中与双丝端部较窄的范围内，存在焊接工艺窗口窄，易于出现熔深不足等缺陷。
该发明也不同于双丝预热填丝焊，其主要通过一个主焊丝产生电弧进行焊接，另一个辅助焊丝***熔池利用多余待传递而不能利用的热量熔化，不断填入熔池。但其分流回路是预热，通过***熔池提高熔化速度，本身不与母材或者主焊丝形成电弧。
发明内容
为了克服上述不足，本发明在双丝间接电弧焊基础上发展的一种新型的焊接工艺，针对双丝间接电弧焊易于产生熔深不足的缺陷，旁路耦合被应用于本发明中，可有效增加双丝间接电弧焊的熔深。焊接过程中其接线方式不同于传统电弧焊和单纯的双丝间接电弧焊，两焊丝分别与电源的正负极相接，并均为熔化极，通过双丝的电流称为主回路，同时工件也接焊接电源的负极。电流分为两个回路，一路经过分别接正负极的焊丝流回焊机，另一路则经正极焊丝由工件流回焊机，两个送丝机构各自有独立的送丝机构并可单独调节。在焊接过程中，电流通过接正极的焊丝分别与接负极的焊丝和工件产生两个电弧，其中，正极焊丝与工件之间的电流，一部分用于熔化母材并形成熔池，另一部分电流通过负极焊丝用于熔化两根焊丝以提高熔化效率、控制母材热输入。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旁路耦合增强的双丝间接电弧焊方法，焊接时，两焊丝分别与电源的正负极相接，并均为熔化极；工件与电源负极相连。
如图1所示，该***中包括了一个焊接电源，两根焊丝分别接焊接电源的正负极，两根焊丝角度范围10-90度，两个送丝焊枪与保护气集成一起，在焊接过程中起保护作用；焊接电源为具有自调节作用的直流电源；送丝机构负责以一定速度送丝，考虑到双丝的熔化速度不一样，送丝机构含有反馈***，确保稳定的差动送丝速度。焊接电源的负极同时接负极焊丝和被焊工件，形成旁路耦合，通过控制送丝速度可以调整焊接旁路耦合电流分流的大小。根据不同的送丝速度，可以调整两路电流的分配比例。
本发明的特点：由双丝电弧和焊丝母材电弧形成复合电弧，调整送丝速度可调整旁路电流与主路电流的分配比例，焊接过程中由于旁路电流的存在可以增加母材的熔深，可以有效解决双丝间接电弧熔深不足的缺陷，同时又由于间接电弧的存在，可以同时熔化两根焊丝，与传统气保护焊相比，焊丝熔化效率是传统气保护焊的两倍以上，熔敷效率高。本发明的电弧实际为复合电弧，明显改变了传统气保护电弧(MIG、MAG)等电弧的分布形态。
优选的，正极焊丝与工件之间的电流，用于保证母材熔化并形成熔池。
优选的，正极焊丝与负极焊丝之间的电流，用于熔化双丝提高熔化效率、减少母材热输入。
优选的，两个焊丝各自有独立的送丝机构并可单独调节。
优选的，两根焊丝角度范围10-90度。
优选的，两个送丝焊枪与保护气集成一起。
优选的，所述送丝机构设置有反馈***。
优选的，所述正极焊丝垂直于工件。
本发明还提供了一种旁路耦合增强的双丝间接电弧焊***，包括：电源、集成双焊丝的焊枪、两套送丝速度可调的独立送丝机构、工件、焊枪行走机构，两焊丝分别与电源的正负极相接，并均为熔化极；工件与电源负极相连；焊丝与工件共用一个焊接电源。
本发明的有益效果
(1)传统的气保护焊熔深大，但很多时候不需要对母材那么大的焊接热输入；双丝间接电弧熔覆效率高，但是存在熔深浅的问题，本发明将二者结合，可有效形成优势互补，即在对母材热输入小的前提下，可大幅度提高熔敷效率，且对母材的热输入可调节。另外由于旁路耦合而形成的在焊丝和工件产生的电弧，又对双丝间接电弧起到稳弧作用，原来单独双丝间接电弧焊接工程中双丝必须与工件保持足够短距离的缺点也被有效克服。
(2)若要取得本发明的上述效果，必须负极接工件，正极焊丝与工件可以有一定的夹角，但是垂直于工件时效果最好；其次双丝间接电弧是主要电弧，旁路耦合为辅助，旁路电弧主要是弥补双丝间接电弧熔深的不足而并非作为熔化母材的主要电弧；本发明的旁路分流大小是可以调节的，通过控制送丝速度来调节。与现有的分流回路主要是预热，通过***熔池提高熔化速度(不产生电弧)不同，本发明是旁路分流产生电弧和熔滴过渡，非***熔池。
(3)本发明焊接方法简单、焊接效率高、实用性强，易于推广。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明焊接示意图，其中，1负极送丝机构、2负极送丝嘴、3正极送丝机构、4正极送丝气保护套、5正极送丝嘴、6工件、7焊接电源。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1：采用本专利要求的焊接装置工艺，为双丝间接电弧焊增加旁路分流耦合，负极接工件，正极焊丝垂直于工件，当旁路电流与双丝电流各占一半时，形成的焊缝与母材熔合良好,焊缝余高为3.47mm，最大熔深为1.6mm，润湿角达到了143度。
实施例2：采用本专利要求的焊接装置工艺,为双丝间接电弧焊增加旁路分流耦合，负极接工件，正极焊丝垂直于工件，当旁路电流为40A、双丝电流为140A时，形成的焊缝与母材熔合良好,焊缝余高为4.51mm，最大熔深为1.14mm，润湿角为93度。
对比例1：单独采用双熔化极间接电弧焊接装置，采用H08A焊丝，Ar 13.5L/minCO21.5L/min，在双丝夹角70°,双丝直径1.2mm,焊接电流180A，焊接速度200mm/min时可焊接成型，焊缝余高为6.7mm，最大熔深处2.0mm，但焊缝截面呈Ω形，润湿角只有30度，焊缝两侧有未熔合现象。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种旁路耦合增强的双丝间接电弧焊方法，其特征在于，焊接时，两焊丝分别与电源的正负极相接，并均为熔化极；工件与电源负极相连；焊丝与工件共用一个焊接电源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在总电流一定的情况下通过调整送丝速度来调整负极焊丝和工件之间的电流分配。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，正极焊丝与工件之间的电流，用于保证母材熔化并形成熔池。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，正极焊丝与负极焊丝之间的电流，用于熔化双丝，提高熔化效率、控制母材热输入。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，两个焊丝各自有独立的送丝机构并可单独调节。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，两根焊丝角度范围10-90度。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，两个送丝焊枪与保护气集成一起。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述送丝机构设置有反馈***。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正极焊丝垂直于工件。
10.一种旁路耦合增强的双丝间接电弧焊***，包括：电源、集成双焊丝的焊枪、两套送丝速度可调的独立送丝机构、工件、焊枪行走机构，其特征在于，两焊丝分别与电源的正负极相接，并均为熔化极；工件与电源负极相连；焊丝与工件共用一个焊接电源。
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