CN113579429A - 拘束型熔化极气体保护焊工艺及该工艺使用的喷嘴结构 - Google Patents
拘束型熔化极气体保护焊工艺及该工艺使用的喷嘴结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113579429A CN113579429A CN202110779777.2A CN202110779777A CN113579429A CN 113579429 A CN113579429 A CN 113579429A CN 202110779777 A CN202110779777 A CN 202110779777A CN 113579429 A CN113579429 A CN 113579429A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nozzle
- welding
- gas
- arc
- gun
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 158
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 55
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 44
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 35
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 128
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZLJNVMRJXHARQ-UHFFFAOYSA-N [Zr].[Cr].[Cu] Chemical compound [Zr].[Cr].[Cu] QZLJNVMRJXHARQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000004021 metal welding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/24—Features related to electrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/24—Features related to electrodes
- B23K9/26—Accessories for electrodes, e.g. ignition tips
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种拘束型熔化极气体保护焊工艺，所述工艺基于拘束型电弧实现，所述拘束型电弧通过将自由电弧进行拘束而得到。本发明还公开了形成上述拘束型电弧的焊枪喷嘴结构，所述喷嘴结构内设有内径沿气体流动方向逐渐收缩的内喷嘴；内喷嘴的侧壁呈中空结构，中空结构为水冷通道，中空结构中填充有循环的冷却水。相比于现有的熔化极气体保护焊工艺，本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺采用的拘束型电弧挺度高，焊接过程电弧热量集中，抗干扰能力能，焊接稳定性好，可实现高速焊(≥25mm/s)；采用本发明熔化极气体保护焊工艺后，能够解决焊接领域传统工艺电弧不稳定及电弧增材制造领域热输入高、成形件尺寸精度低、性能难以控制的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种拘束型熔化极气体保护焊工艺，还涉及上述工艺使用的喷嘴结构。
背景技术
熔化极气体保护焊是目前应用广泛的一种电弧焊方法。焊接时焊丝作为熔化电极，在焊丝与工件之间产生电弧，并作为填充金属连续送进、熔化并过渡到熔池中形成焊缝。
现有的熔化极气体保护焊电弧属于自由电弧，能量和热量均不集中，从而电弧挺度小，抗干扰能力差、焊接速度慢且焊接过程不稳定。在高速摆动时电弧的热量会发生大幅波动，无法实现稳定焊接。
另外，在电弧增材制造领域，熔化极气体保护增材制造是基于熔化极气体保护多层多道焊接方法熔化金属焊丝进行逐层堆积成形。此时，熔化极气体保护焊工艺使用焊丝作为正极，可以较大地提高成形效率。但现有的熔化极气体保护焊在增材过程中存在电弧及熔滴过渡不稳定、能量高不集中，导致成形件尺寸精度不高，从而产品性能难以控制。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术中熔化极气体保护焊工艺为自由电弧引发焊接时带来产品的问题，提供一种拘束型熔化极气体保护焊工艺。本发明还提供上述拘束型熔化极气体保护焊工艺使用的喷嘴结构。
技术方案：本发明所述的拘束型熔化极气体保护焊工艺，所述工艺基于拘束型电弧实现，所述拘束型电弧通过将自由电弧进行拘束而得到。
其中，将自由电弧变成拘束型电弧的拘束方式包括至少一路气拘束以及冷却水拘束。
形成上述拘束型电弧的焊枪喷嘴结构，所述喷嘴结构内设有内径沿气体流动方向逐渐收缩的内喷嘴；内喷嘴的侧壁呈中空结构，中空结构为水冷通道，中空结构中填充有循环的冷却水。焊接时通过循环水路对喷嘴进行冷却，防止其烧损。当保护气通过内缩式内喷嘴(内喷嘴截面呈圆锥状)时，由发散变为收敛，从而对电弧产生拘束作用，同时保护气通过水冷内喷嘴，内喷嘴内壁会形成一层冷气膜，冷气膜会使保护气进一步压缩，进一步压缩的保护气也会对电弧产生一定的向内拘束作用。通过强制拘束后，电弧的形态更为集中，能量密度和电弧温度显著增加。水冷通道作用主要是冷却内喷嘴，同时冷却保护气，使保护气对电弧产生更强的拘束作用。
其中，所述内喷嘴外套设有外喷嘴，外喷嘴与内喷嘴之间的空隙形成保护气外通道；外喷嘴的内径沿气体流动方向逐渐收缩。
其中，所述喷嘴结构还包括壳体以及位于壳体中心处的枪头导丝管、位于枪头导丝管外的导电嘴、与导电嘴固定连接的导电嘴座以及固定在导电嘴座外的分流器；枪头导丝管的下端部伸出壳体；导电嘴座固定在壳体内；所述分流器的下端侧壁上开设有多个用于均匀分流保护气的孔；内喷嘴内侧壁与分流器之间的空隙形成保护气内通道；外喷嘴和内喷嘴均固定在壳体内。
其中，保护气外通道通过壳体和外喷嘴侧壁上的进气口进气，保护气内通道通过喷嘴结构顶部开口处进气。保护气通道分为两路，一为内喷嘴与导电嘴之间的保护气内通道，保护气内通道的保护气由上枪体进入喷嘴结构，由内喷嘴壁与焊丝之间的环缝向下输送，同时由分流器侧壁上的孔均匀流到分流器与内喷嘴内壁之间的腔体内，再均匀从内喷嘴下方的出气口流出内喷嘴；保护气内通道作用一是给焊接提供保护气，保护电弧；二是与漏斗状内喷嘴配合，对电弧产生拘束作用；二为外喷嘴与内喷嘴之间的保护气外通道，保护气由壳体与外喷嘴上的通孔(进气口)进入外喷嘴与内喷嘴之间的腔体内，经过环形通道，由若干个向下的小孔均匀导向流出外喷嘴下方的出气口，在漏斗状外喷嘴的收敛作用下形成环状保护气幕，其作用是增强对电弧的保护作用和二次拘束作用。
其中，内喷嘴和外喷嘴的进气口处内径与出气口处内径的比值为不小于10。
含上述喷嘴结构的拘束型熔化极气体保护焊焊枪，包括与外部机器人固定连接的上枪体，上枪体内设有柱形通道，上枪体的一端连有气管接口和枪缆接口；还包括与上枪体另一端固定连接的下枪体，喷嘴结构安装在下枪体远离上枪体的一端；还包括固定安装在上枪体上的马达，马达与外部送丝机连接，将焊丝通过上枪体内的通道输送至喷嘴结构的枪头导丝管中。
其中，还包括安装在马达一侧的防撞器。
含上述焊枪的拘束型熔化极气体保护焊焊接***，所述焊接***包括拘束型熔化极气体保护焊焊枪以及与焊枪连接、且驱动焊枪产生拘束型电弧的辅助装置；辅助装置包括焊接电源、送丝***、供气***、带水箱的冷却***以及与各个电气设备连接的控制***。
其中，外部供气***的气管通过气管接口伸入上枪体通道中，穿过通道到达下腔体的喷嘴结构，进入保护气内通道，用于为拘束型焊枪提供保护气；进水管、出水管、焊丝、电缆均通过枪缆接头伸入上枪体的通道中，穿过通道后接入到喷嘴结构中，进水管一端与外部冷却水箱连接，另一端与内喷嘴侧壁上的进水口连接；出水管一端与外部冷却水箱连接，另一端与内喷嘴侧壁上的出水口连接；电缆一端与外部焊接电源连接，另一端与导电嘴连接。
本发明喷嘴结构的工作原理为：在熔化极焊丝下方使用一个漏斗状内喷嘴来拘束自由电弧，并且内喷嘴侧壁是中空结构，中空结构中通入循环水冷却内喷嘴，同时在内喷嘴外增设外喷嘴；通过这种结构，使自由电弧在通过漏斗状内喷嘴保护气的热压缩作用下被强制拘束，且内外喷嘴之间保护气除了增加保护气氛还会对电弧产生二次拘束作用。通过强制拘束作用的自由电弧，其熔滴过渡会更加稳定，电弧热量集中，电弧挺度高，抗干扰能力能，能够进行快速焊接且焊接过程稳定；在高速摆动时电弧的热量也不会发生波动，进而实现稳定焊接。
有益效果：相比于现有的熔化极气体保护焊工艺，本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺采用的拘束型电弧挺度高，焊接过程电弧热量集中，抗干扰能力能，焊接稳定性好，可实现高速焊(≥25mm/s)；采用本发明熔化极气体保护焊工艺后，能够解决焊接领域传统工艺电弧不稳定及电弧增材制造领域热输入高、成形件尺寸精度低、性能难以控制的问题；另外，由于本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺采用的喷嘴结构的内喷嘴呈圆锥状，能够极大程度地减小保护气的流量，进而降低焊接过程的保护气成本。
附图说明
图1为本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺使用的焊***构示意图；
图2为本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺使用的焊枪喷嘴结构的剖视图；
图3为采用本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺进行膜式壁堆焊得到的产品实物图；
图4为采用现有熔化极气体保护焊工艺进行膜式壁堆焊时得到的产品实物图；
图5为采用本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺进行电弧增材制造得到的产品实物图；
图6为采用现有熔化极气体保护焊工艺进行电弧增材制造时得到的产品实物图I；
图7为采用现有熔化极气体保护焊工艺进行电弧增材制造时得到的产品实物图II。
具体实施方式
本发明的拘束型熔化极气体保护焊工艺基于拘束型电弧实现，拘束型电弧通过将自由电弧进行拘束而得到；自由电弧通过焊枪喷嘴结构10形成拘束型电弧，如图2所示，焊枪喷嘴结构10包括壳体102以及位于壳体102中心处的枪头导丝管101、位于枪头导丝管101外的导电嘴108、与导电嘴108固定连接的导电嘴座106以及固定在导电嘴座106外的分流器107；喷嘴结构10还包括内径沿气体流动方向逐渐收缩的内喷嘴103和内径沿气体流动方向逐渐收缩的外喷嘴105，内喷嘴103和外喷嘴105的进气口处内径与出气口处内径的比值为不小于10；外喷嘴105套设在内喷嘴103外，外喷嘴105与内喷嘴103之间的空隙形成保护气外通道110；枪头导丝管101贯穿整个壳体102；导电嘴座106固定在壳体101内；分流器107的下端侧壁上开设有多个用于均匀分流保护气的孔；内喷嘴103内侧壁与分流器107之间的空隙形成保护气内通道109。内喷嘴103的侧壁呈中空结构104，中空结构104为水冷通道，中空结构104中填充有循环的冷却水。保护气通道111分为两路，一为内喷嘴103与导电嘴108之间的保护气内通道109，保护气内通道109的保护气由上枪体2进入喷嘴结构10，由内喷嘴内壁与焊丝之间的环缝向下输送，同时由分流器107侧壁上的孔均匀流到分流器107与内喷嘴103内壁之间的腔体内，再均匀从内喷嘴103下方的出气口113流出内喷嘴103；保护气内通道109作用一是给焊接提供保护气，保护电弧；二是与漏斗状内喷嘴103配合，对电弧产生拘束作用；二为外喷嘴105与内喷嘴103之间的保护气外通道110，保护气由壳体102与外喷嘴105上的通孔(进气口)进入外喷嘴105与内喷嘴103之间的腔体内，经过环形通道，由若干个向下的小孔均匀导向流出外喷嘴105下方的出气口112，在漏斗状外喷嘴105的收敛作用下形成环状保护气幕，其作用是增强对电弧的保护作用和对电弧的二次拘束作用。
其中，导丝管101在喷嘴结构10内部中轴线位置，且导丝管101中心为送丝孔，保证焊丝顺畅送至导电嘴108。送丝孔孔径由焊丝直径加一系数k获得，主要考虑焊丝材料热膨胀系数的大小和焊丝的刚度。一般k＝0.2～0.25，对于强度比较高的材料，k取下限，而对于强度比较低的材料，k取上限。导电嘴108是焊接过程的导电部件，使用导电和高温耐磨综合性能较好的铬锆铜制成。导电嘴108牢固地固定在导电嘴座106上，并定位于喷嘴结构10中心位置，当焊丝从其中送进的同时，电流通过该部件传导至焊丝，保证焊丝与工件之间顺利起弧及稳定工作。导电嘴108呈细长的尖嘴状，保证了通过其中焊丝的垂直度，提高了电弧稳定性。
内喷嘴103为水冷式喷嘴，采用导热性好的紫铜材料制成；内喷嘴103侧壁为中空结构，设有水路通道，焊接时通过循环水路对其冷却，防止其烧损。当保护气通过漏斗状内喷嘴103时，由发散变为收敛，从而对电弧产生拘束作用，其次，保护气通过水冷内喷嘴103，内喷嘴103内壁会形成一层冷气膜，冷气膜会使保护气进一步压缩，进一步压缩的保护气也会对电弧产生一定的外部拘束作用。通过强制拘束后，电弧的形态更为集中，能量密度和电弧温度显著增加。内喷嘴103的喷嘴孔径d(即出气口113的内径d)和孔道长度I(孔道长度I是指内喷嘴尖端一小段通道长度，如图2所示)。喷嘴孔径小容易被焊接过程的飞溅堵住，喷嘴孔径大无法产生很强的拘束作用；孔道长度I也会决定电弧的拘束程度，当内喷嘴103孔道长度I增大时，电弧的拘束程度会增大。内喷嘴103的孔道比η指的是孔道长度I与孔径d的比值：η＝l/d。通过调节η改变电弧的拘束程度，可适应不同焊接领域。孔道比越小，拘束程度越大，但拘束程度过大，会造成气体保护不好，对气体保护要求较高的焊材，不宜过小。
外喷嘴105呈圆锥状，其主要作用是与内喷嘴103之间形成保护气外通道110，通过外加一路保护气，增强对电弧的保护作用。这是由于内喷嘴103喷嘴孔径小，通过的保护气流速低，不能提供足够体积的气体保护熔池，所以增加第二路保护气，除此之外，保护气外通道110对电弧也能起到二次拘束作用，增强电弧的稳定性。
分流器107安装在导电嘴座106外，所用材质为耐高温的陶瓷，其下端侧壁均匀开有6个直径为3mm的小孔，当保护气通过分流器107时，由小孔均匀流出(增加保护气流出内喷嘴时的均匀性)。均匀流出的保护气经由保护气内通道109对电弧进行拘束并保护电弧不被空气污染。
如图1所示，本发明含喷嘴结构10的焊枪7，包括与外部机器人固定连接的上枪体2，上枪体2内设有柱形通道，上枪体2的一端连有气管接口6和枪缆接口5；焊枪7还包括与上枪体2另一端固定连接的下枪体1，喷嘴结构10安装在下枪体1远离上枪体2的一端；焊枪7还包括固定安装在上枪体2上的马达3，马达3与外部送丝机连接，将焊丝通过上枪体2内的通道输送至喷嘴结构10的枪头导丝管101中；焊枪7还包括安装在马达3一侧的防撞器4。防撞器4与外部机器人通过法兰固定连接，其强大的防碰撞功能可以保证焊接工作安全的进行，防撞器4可以感应任何位置的偏差，撞击发生时立即停止。
本发明含焊枪的拘束型熔化极气体保护焊焊接***，所述焊接***包括拘束型熔化极气体保护焊焊枪7以及与焊枪7连接、且驱动焊枪7产生拘束型电弧的辅助装置；辅助装置包括焊接电源、送丝***、供气***、带水箱的冷却***以及与各个电气设备连接的控制***。外部供气***的气管通过气管接口6伸入上枪体2通道中，穿过通道到达下腔体1的喷嘴结构10，进入保护气内通道109，用于为拘束型焊枪提供保护气；进水管、出水管、焊丝、电缆均通过枪缆接头5伸入上枪体2的通道中，穿过通道后接入到喷嘴结构10中，进水管一端与外部冷却水箱连接，另一端与内喷嘴103侧壁上的进水口连接；出水管一端与外部冷却水箱连接，另一端与内喷嘴103侧壁上的出水口连接；电缆一端与外部焊接电源连接，另一端与导电嘴108连接。
采用本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺进行膜式壁堆焊的应用：
膜式壁为垃圾焚烧锅炉内壁，要求具有很高的耐热性，故在膜式壁表面堆焊一层耐热合金材料，提高垃圾焚烧锅炉的使用寿命，降低成本。
现阶段熔化极保护气体焊接膜式壁，所得堆焊焊缝厚度最低为1.8mm，且由于焊接工艺电弧为自由电弧，电弧挺度不高，熔池不稳定，容易出现缩孔缺陷。
采用本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺进行膜式壁堆焊，具体为：采用膜式壁规格：整体尺寸：2000×3000mm，管排中心间距100mm、管排壁厚10mm、管排直径60mm。通过固定平台装夹膜式壁，固定平台上有明显的的水平和竖直固定参考线，保证膜式壁定位后垂直。
采用耐热合金焊丝为镍基625焊丝，焊丝直径1.2mm。根据焊丝材质和直径，选用中心送丝孔为1.8mm的焊枪导丝管。根据膜式壁技术要求，采用孔道直径6mm、孔道长度10mm的内喷嘴。
焊接工艺参数：焊接电流125A、送丝速度8.5m/min、焊接电压15V、焊接速度10mm/s、摆动宽度10mm、摆动长度3mm、保护气体为纯氩气，保护气内通道气体流量为18L/min，保护气外通道气体流量28L/min。
通过采用本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺，基于上述工艺参数堆焊膜式壁，能够得到厚度0.9m，无缩孔缺陷的焊缝。并且拘束型电弧挺度高，熔滴过渡稳定，所得焊缝平齐、外观质量好，产品实物图如图3所示。相比传统焊接工艺，膜式壁焊缝厚度减少了50％，成本缩减了一倍。
采用现有圆柱形喷嘴结构的熔化极气体保护焊工艺，采用上述同样的工艺参数堆焊膜式壁，焊缝如图4所示，焊缝成形不良，有多处缺陷。
采用本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺进行电弧增材制造的应用：
现阶段，采用传统焊接工艺进行电弧增材制造的难点在于堆积过程热输入量的累积导致零件的形状及边界难以控制(常需要后续机加工)，这会制约WAAM零件的表面质量、尺寸精度及力学性能。
采用本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺进行电弧增材制造，具体为：电弧增材制造模型选用建筑行业常用的异形管，模型尺寸：管直径180mm，高度300mm，异形管偏倾斜角35°。
所采用电弧增材制造基板为厚度16mm的Q235基板，采用焊丝直径为0.8mm 308L不锈钢焊丝，根据焊丝材质和直径，选用中心送丝孔为1.0mm的焊枪导丝管，根据电弧增材制造技术要求，采用孔道直径8mm、孔道长度为10mm的内喷嘴。
根据异形管成型要求，具体使用的工艺参数：焊接电流85A、焊接电压11V，送丝速度10m/min、焊接速度25mm/s、保护气体为纯氩气，保护气内通道气体流量为22L/min，保护气外通道气体流量28L/min。
通过采用本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺，基于上述工艺参数电弧增材制造，得到壁厚度2mm，表面光滑(无需后续机加工)、性能良好的异形管，如图5所示。相比传统焊接工艺，本发明工艺的拘束型电弧挺度高、熔滴过渡稳定，可以采用25mm/s的高速焊接，极大程度上缩短了制造时间。
采用现有圆柱形喷嘴结构的熔化极气体保护焊工艺，采用上述同样工艺参数电弧增材制造，得到管壁厚(6mm)且表面粗糙(需后续机加工)的异形管，如图6～7所示。
Claims (10)
1.一种拘束型熔化极气体保护焊工艺，其特征在于：所述工艺基于拘束型电弧实现，所述拘束型电弧通过将自由电弧进行拘束而得到。
2.根据权利要求1所述的拘束型熔化极气体保护焊工艺，其特征在于：将自由电弧变成拘束型电弧的拘束方式包括至少一路气拘束以及冷却水拘束。
3.一种形成权利要求1所述拘束型电弧的焊枪喷嘴结构，其特征在于：所述喷嘴结构(10)内设有内径沿气体流动方向逐渐收缩的内喷嘴(103)；内喷嘴(103)的侧壁呈中空结构(104)，中空结构(104)为水冷通道，中空结构(104)中填充有循环的冷却水。
4.根据权利要求2所述的焊枪喷嘴结构，其特征在于：所述内喷嘴(103)外套设有外喷嘴(105)，外喷嘴(105)与内喷嘴(103)之间的空隙形成保护气外通道(110)；外喷嘴(105)的内径沿气体流动方向逐渐收缩。
5.根据权利要求2所述的焊枪喷嘴结构，其特征在于：所述喷嘴结构(10)还包括壳体(102)以及位于壳体(102)中心处的枪头导丝管(101)、位于枪头导丝管(101)外的导电嘴(108)、与导电嘴(108)固定连接的导电嘴座(106)以及固定在导电嘴座(106)外的分流器(107)；枪头导丝管(101)的下端部伸出壳体(102)；导电嘴座(106)固定在壳体(101)内；所述分流器(107)的下端侧壁上开设有多个用于均匀分流保护气的孔；内喷嘴(103)内侧壁与导电嘴(108)之间的空隙形成保护气内通道(109)。
6.根据权利要求2所述的焊枪喷嘴结构，其特征在于：保护气外通道(110)通过壳体(102)和外喷嘴(105)侧壁上的进气口进气，保护气内通道(109)通过喷嘴结构(10)顶部开口处进气。
7.一种含权利要求2所述喷嘴结构的拘束型熔化极气体保护焊焊枪，其特征在于：包括与外部机器人固定连接的上枪体(2)，上枪体(2)内设有柱形通道，上枪体(2)的一端连有气管接口(6)和枪缆接口(5)；还包括与上枪体(2)另一端固定连接的下枪体(1)，喷嘴结构(10)安装在下枪体(1)远离上枪体(2)的一端；还包括固定安装在上枪体(2)上的马达(3)，马达(3)与外部送丝机连接，将焊丝通过上枪体(2)内的通道输送至喷嘴结构(10)的枪头导丝管(101)中。
8.根据权利要求7所述的拘束型熔化极气体保护焊焊枪，其特征在于：还包括安装在马达(3)一侧的防撞器(4)。
9.一种含权利要求8所述焊枪的拘束型熔化极气体保护焊焊接***，其特征在于；所述焊接***包括拘束型熔化极气体保护焊焊枪(7)以及与焊枪(7)连接、且驱动焊枪(7)产生拘束型电弧的辅助装置；辅助装置包括焊接电源、送丝***、供气***、带水箱的冷却***以及与各个电气设备连接的控制***。
10.根据权利要求9所述的拘束型熔化极气体保护焊焊接***，其特征在于：外部供气***的气管通过气管接口(6)伸入上枪体(2)通道中，穿过通道到达下腔体(1)的喷嘴结构(10)，进入保护气内通道(109)，用于为拘束型焊枪提供保护气；进水管、出水管、焊丝、电缆均通过枪缆接头(5)伸入上枪体(2)的通道中，穿过通道后接入到喷嘴结构(10)中，进水管一端与外部冷却水箱连接，另一端与内喷嘴(103)侧壁上的进水口连接；出水管一端与外部冷却水箱连接，另一端与内喷嘴(103)侧壁上的出水口连接；电缆一端与外部焊接电源连接，另一端与导电嘴(108)连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110779777.2A CN113579429B (zh) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | 拘束型熔化极气体保护焊工艺及该工艺使用的喷嘴结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110779777.2A CN113579429B (zh) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | 拘束型熔化极气体保护焊工艺及该工艺使用的喷嘴结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113579429A true CN113579429A (zh) | 2021-11-02 |
| CN113579429B CN113579429B (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=78246787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110779777.2A Active CN113579429B (zh) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | 拘束型熔化极气体保护焊工艺及该工艺使用的喷嘴结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113579429B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114682602A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-07-01 | 沈阳和研科技有限公司 | 一种全自动划片机清洗***水雾抑制结构 |
| CN116921825A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-24 | 江苏效玄机电科技有限公司 | 一种焊丝焊棒气体保护装置 |
| CN117182312A (zh) * | 2023-10-26 | 2023-12-08 | 武汉茸烽智能装备有限公司 | 一种同轴热丝辅助激光变形复合的增材制造装置及方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156995A (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-05 | The Esab Group, Inc. | Water-injection nozzle assembly with insulated front end |
| CN101695786A (zh) * | 2009-10-21 | 2010-04-21 | Stx(大连)造船有限公司 | 双层气体保护焊接用防风喷嘴 |
| CN101823176A (zh) * | 2010-01-18 | 2010-09-08 | 上海新亚电焊机有限公司 | 可调节电弧的逆变电焊机设备 |
| CN102151963A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-08-17 | 兰州理工大学 | 一种用于气体熔池耦合活性tig焊的焊枪 |
| CN102151957A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-08-17 | 兰州理工大学 | 气体熔池耦合活性焊接方法 |
| CN102883847A (zh) * | 2011-02-15 | 2013-01-16 | 大阳日酸株式会社 | 焊接吹管及适配器套件 |
| JP2013043181A (ja) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 溶接トーチ及びプラズマ溶接方法 |
| CN107000103A (zh) * | 2014-07-15 | 2017-08-01 | 林德股份公司 | 用于钨极气体保护焊用焊炬的电极以及具有这种电极的焊炬 |
| WO2020144046A1 (de) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Alexander Binzel Schweisstechnik Gmbh & Co. Kg | Gasdüse zum ausströmen eines schutzgasstromes und brenner mit einer gasdüse |
-
2021
- 2021-07-09 CN CN202110779777.2A patent/CN113579429B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6156995A (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-05 | The Esab Group, Inc. | Water-injection nozzle assembly with insulated front end |
| CN101695786A (zh) * | 2009-10-21 | 2010-04-21 | Stx(大连)造船有限公司 | 双层气体保护焊接用防风喷嘴 |
| CN101823176A (zh) * | 2010-01-18 | 2010-09-08 | 上海新亚电焊机有限公司 | 可调节电弧的逆变电焊机设备 |
| CN102883847A (zh) * | 2011-02-15 | 2013-01-16 | 大阳日酸株式会社 | 焊接吹管及适配器套件 |
| CN102151963A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-08-17 | 兰州理工大学 | 一种用于气体熔池耦合活性tig焊的焊枪 |
| CN102151957A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-08-17 | 兰州理工大学 | 气体熔池耦合活性焊接方法 |
| JP2013043181A (ja) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 溶接トーチ及びプラズマ溶接方法 |
| CN107000103A (zh) * | 2014-07-15 | 2017-08-01 | 林德股份公司 | 用于钨极气体保护焊用焊炬的电极以及具有这种电极的焊炬 |
| WO2020144046A1 (de) * | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Alexander Binzel Schweisstechnik Gmbh & Co. Kg | Gasdüse zum ausströmen eines schutzgasstromes und brenner mit einer gasdüse |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 卜星 等: "基于冷金属过渡的电弧增材制造成形***", 《工艺技术创新》, no. 4, 31 August 2017 (2017-08-31), pages 38 - 42 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114682602A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-07-01 | 沈阳和研科技有限公司 | 一种全自动划片机清洗***水雾抑制结构 |
| CN116921825A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-24 | 江苏效玄机电科技有限公司 | 一种焊丝焊棒气体保护装置 |
| CN116921825B (zh) * | 2023-09-19 | 2023-12-29 | 江苏效玄机电科技有限公司 | 一种焊丝焊棒气体保护装置 |
| CN117182312A (zh) * | 2023-10-26 | 2023-12-08 | 武汉茸烽智能装备有限公司 | 一种同轴热丝辅助激光变形复合的增材制造装置及方法 |
| CN117182312B (zh) * | 2023-10-26 | 2024-05-17 | 武汉茸烽智能装备有限公司 | 一种同轴热丝辅助激光变形复合的增材制造装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113579429B (zh) | 2022-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113579429B (zh) | 拘束型熔化极气体保护焊工艺及该工艺使用的喷嘴结构 | |
| CN101530000B (zh) | 用于等离子体电弧炬的成型的屏蔽孔 | |
| CN108608126B (zh) | 等离子分流熔化极弧焊接装置与焊接方法 | |
| US20090107958A1 (en) | Torch and Contact Tip for Gas Metal Arc Welding | |
| CN101745726A (zh) | 双丝熔化极气体保护焊焊炬及其焊接方法 | |
| CN104203478A (zh) | 半自动焊接***、转换用接头套件及焊接用吹管 | |
| US10730130B2 (en) | Field former for use in welding applications | |
| CN112108765B (zh) | 一种钛合金窄间隙激光焊接送丝及气体保护一体化机构 | |
| CN104985303A (zh) | 一种InFocus-TOPTIG双电弧复合焊接方法 | |
| EP3820641B1 (de) | Gasdüse zum ausströmen eines schutzgasstromes und brenner mit einer gasdüse | |
| KR101242823B1 (ko) | 인서트 칩, 플라즈마 토치 및 플라즈마 가공장치 | |
| CN107249802B (zh) | 焊炬以及使用所述焊炬的装置 | |
| EP1053818B1 (en) | Torch for automatic welding systems | |
| JP6913715B2 (ja) | Ｔｉｇ溶接方法 | |
| JP5441156B2 (ja) | インサートチップ，プラズマトーチおよびプラズマ加工装置 | |
| KR20100116855A (ko) | 일렉트로 가스용접용 수냉식 동담금 가스출구형상 | |
| KR101649496B1 (ko) | 플라즈마―미그 하이브리드 용접기의 플라즈마 노즐 | |
| CN112872562B (zh) | 一种窄间隙焊枪 | |
| JP2020534160A (ja) | 熱接合のためのトーチ本体 | |
| CN212495924U (zh) | 多源同轴等离子弧熔覆设备 | |
| JP5472931B2 (ja) | プラズマ溶接装置 | |
| CN2400691Y (zh) | 熔化极气体保护焊焊炬 | |
| CN214684681U (zh) | 一种窄间隙焊枪 | |
| JP3726813B2 (ja) | パウダプラズマ溶接装置と溶接方法 | |
| JP6818172B1 (ja) | 溶接用トーチ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Constrained melting electrode gas shielded welding process and nozzle structure used in this process Granted publication date: 20221004 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: NANJING YINGNIGEMA INDUSTRIAL AUTOMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980027645 |