CN101549433B - 预热焊丝温控电阻套 - Google Patents

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Abstract

预热焊丝温控电阻套，属于焊接领域，本发明是为解决采用电阻加热和高频感应方法对低电阻率、非磁性材料焊丝进行预热效率低，以及采用辅助TIG电弧直接对焊丝进行预热工艺复杂等一些问题。本发明包括冷却水套、云母层、外层陶瓷管、电热丝、内层陶瓷管、进水管和出水管，焊丝位于内层陶瓷管内，内层陶瓷管和外层陶瓷管之间设置有电热丝，电热丝缠绕在内层陶瓷管的外表面，外层陶瓷管的外表面设置有云母层，云母层的外表面设置有圆筒形的冷却水套，冷却水套的外壁上设置有用于冷却水循环的进水管和出水管。本发明用于焊丝的预热。

Description

预热焊丝温控电阻套
技术领域
本发明涉及一种预热焊丝用的温控电阻套，属于焊接领域。
背景技术
普通的钨极氩弧焊(TIG)由于存在熔敷率低、焊接速度慢、热影响区大等弱点，已不能满足大尺寸、厚壁及特种材料焊接构件对焊接效率和质量的要求。热丝TIG焊是一种高效的TIG焊方法，它是在普通TIG焊的基础上对焊丝进行预热，加快了焊丝和母材的熔化速度，提高了焊接效率，克服了普通TIG焊易产生气孔和未焊透等缺陷。而且，热丝TIG焊接速度快，降低了热输入量和熔池的过热度，减小了热影响区范围，有利于减小焊接变形。
目前，现有的热丝TIG往往是在焊丝上通过一定电流，利用焊丝自身电阻产热来预热焊丝。这种电阻加热方法焊丝的温度不易控制，影响焊接效率和焊缝质量，同时，在工件和焊丝之间存在一定与焊接主回路相邻的热丝电流回路，焊接电弧受到该回路磁场洛仑兹力的作用而偏离原来的方向，产生磁偏吹，对焊缝形状和电弧的准确定位产生不利的影响。最重要的是这种方法适用于碳钢、不锈钢等高电阻率的材料，而对于铜、铜合金、铝及铝合金等电阻率较低的焊丝，加热效率低，焊丝很难达到合适的温度。针对电阻产热预热焊丝的问题，有人提出了高频感应加热焊丝方法(参见：范成磊，梁迎春，杨春利，朱亚萍.铝合金高频感应热丝TIG焊接方法.焊接学报.2006，27(7)：49-52)，该方法利用高频感应加热消除了常规电阻热丝TIG焊旁路电流磁场引起的电弧磁偏吹现象。而且，该方法不需利用焊丝本身的电阻产热，适用于铝合金等低电阻率金属焊丝。但高频感应加热焊丝的方法对于非磁性材料(如铜、铜合金、铝及铝合金等)的焊丝来讲往往达不到预热的效果。对于低电阻率、非磁性材料的焊丝通过直接加热或热传导的方式进行预热是比较理想的方法。中国专利氩弧预热焊丝的方法(公开号CN1686656，公开日2005年10月26日)提出采用辅助的TIG电弧直接对焊丝进行预热，该方法将输出电流可控的TIG电源的一端接在辅助TIG焊枪上，另一端接在送丝机送丝嘴处，在其间引燃辅助电弧加热焊丝。该方法解决了传统电阻预热焊丝无法对导电率高焊丝进行加热的问题，但该方法对于实现温度的控制比较困难，同时，该方法需要单独的TIG电源和焊枪系统，增加了工艺的复杂性。
发明内容
本发明的目的是解决采用电阻加热和高频感应方法对低电阻率、非磁性材料焊丝进行预热测温线效率低，以及采用辅助的TIG电弧直接对焊丝进行预热工艺复杂等一些问题，提供了一种预热焊丝温控电阻套。
本发明包括冷却水套、云母层、外层陶瓷管、电热丝、内层陶瓷管、进水管和出水管，内层陶瓷管和外层陶瓷管之间设置有电热丝，电热丝缠绕在内层陶瓷管的外表面，外层陶瓷管的外表面设置有云母层，云母层的外表面设置有圆筒形的冷却水套，冷却水套的外壁上设置有与外界连通的进水管和出水管；
它还包括热电偶和PID温度控制仪，热电偶贯穿冷却水套、云母层、外层陶瓷管和内层陶瓷管，热电偶的测温端探出内层陶瓷管内壁，热电偶的冷端通过补偿导线与PID温度控制仪连接；
它还包括用于显示热电偶监测到的温度的显示屏和用于设定温度的温度设定装置，温度设定装置的输出端与PID温度控制仪的输入端相连，PID温度控制仪的输出端与显示屏相连；
PID温度控制仪的温度控制范围为50～400℃，控制精度在±5℃。
本发明的优点：
电热丝提供加热所需要的热量，绝缘的外层陶瓷管和云母层防止热量向外的释放产生热量损耗，内部陶瓷管一方面起到输送焊丝的作用，另一方面将焊丝与电热丝绝缘，预热效果好，焊接效率高，工艺简单。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是本发明应用于热丝TIG焊的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式预热焊丝温控电阻套4包括冷却水套4-1、云母层4-2、外层陶瓷管4-3、电热丝4-4、内层陶瓷管4-5、进水管4-6和出水管4-7，内层陶瓷管4-5和外层陶瓷管4-3之间设置有电热丝4-4，电热丝4-4缠绕在内层陶瓷管4-5的外表面，外层陶瓷管4-3的外表面设置有云母层4-2，云母层4-2的外表面设置有圆筒形的冷却水套4-1，冷却水套4-1的外壁上设置有与外界连通的进水管4-6和出水管4-7，用于进出循环冷却水。
预热焊丝温控电阻套4应用于热丝TIG焊时的TIG焊接装置如图3所示，TIG电源2的正极接工件1，TIG电源2的负极接TIG焊枪，送丝机3将焊丝7送出，并通过预热焊丝温控电阻套4预热后对工件1进行焊接，产生电弧6。
焊丝7从预热焊丝温控电阻套4的内层陶瓷管4-5中穿过，并进行预热，电热丝4-4设置在内层陶瓷管4-5和外层陶瓷管4-3之间，工作时，电热丝4-4通入220V交流电，电热丝4-4产生的热量首先对内层陶瓷管4-5进行加热，然后通过热传导和热辐射的方式对焊丝7进行预热，内层陶瓷管4-5一方面起到输送焊丝7的作用，另一方面将焊丝7与内层陶瓷管4-5外壁的电热丝4-4绝缘，这样，焊丝7中不会有电流存在，也就不会产生磁偏吹的现象。云母层4-2由多个云母片叠加组成，缠绕在外层陶瓷管4-3的外表面，电热丝4-4产生的热量被云母层4-2和外层陶瓷管4-3有效的保护，减少向外传递，防止热量向外的释放产生热量损耗。冷却水套4-1设置在云母层4-2的外表面，即最外层，进水管4-6通入冷水，并从出水管4-7排出进行循环水冷，防止热量由预热焊丝温控电阻套4内部传出，对操作带来的不便和对周围线路或其它构件的影响。
进水管4-6和出水管4-7设置在冷却水套4-1的外壁上，具体的位置以适于冷水循环冷却为原则，图1给出一种位置，进水管4-6和出水管4-7设置在冷却水套4-1径向圆截面的直径两端。
电热丝4-4采用铁铬铝合金电炉丝，焊丝7采用铜、铜合金、铝或铝合金等电阻率较低的焊丝。
具体实施方式二：本实施方式与实施方式一的不同之处在于，它还包括热电偶4-8和PID温度控制仪4-9，热电偶4-8贯穿冷却水套4-1、云母层4-2、外层陶瓷管4-3和内层陶瓷管4-5，热电偶4-8的测温端探出内层陶瓷管4-5内壁，热电偶4-8的冷端通过补偿导线与PID温度控制仪4-9连接，其它组成和连接关系与实施方式一相同。
热电偶4-8监测内层陶瓷管4-5内腔通过的焊丝7的温度，并反馈给PID温度控制仪4-9。
PID温度控制仪4-9的温度控制范围为50～400℃，控制精度在±5℃，即预热焊丝温控电阻套4预热焊丝7的温度范围为50～400℃，控制精度在±5℃。
具体实施方式三：本实施方式与实施方式二的不同之处在于，它还包括用于显示热电偶4-8监测到的温度的显示屏4-10和用于设定温度的温度设定装置4-11，温度设定装置4-11的输出端与PID温度控制仪4-9的输入端相连，PID温度控制仪4-9的输出端与显示屏4-10相连，其它组成和连接关系与实施方式二相同。
本发明通过PID温度控制仪4-9对焊丝7预热的温度进行控制，通过温度设定装置4-11对焊丝7预热的温度进行设定；焊丝7的温度被热电偶4-8的测温端监测到，并反馈给PID温度控制仪4-9，由显示屏4-10实时显示，当焊丝7的温度超过上限时，PID温度控制仪4-9输出关断信号，停止对电热丝4-4通交流电，当焊丝7的温度低于下限时，PID温度控制仪4-9输出闭合信号，对电热丝4-4通交流电，将焊丝7控制在一定范围内，保持焊丝7的温度的稳定。
本实施方式中，温度设定装置4-11采用在PID温度控制仪4-9上设置旋钮来实现，通过调旋钮来调节设定温度的数值。
本实施方式给一个具体的实施例，电热丝4-4采用直径1.5mm，功率4kW的铁铬铝合金电炉丝，焊丝7采用直径为1.6mm的铜焊丝，送丝机3的送丝速度为2000mm/min，焊丝7的预热温度控制在320℃附近，预热温度的上限为325℃，下限为315℃。
预热焊丝温控电阻套4也可用于热丝MIG焊接系统。

Claims (4)

1.预热焊丝温控电阻套，其特征在于：它包括冷却水套(4-1)、云母层(4-2)、外层陶瓷管(4-3)、电热丝(4-4)、内层陶瓷管(4-5)、进水管(4-6)和出水管(4-7)，内层陶瓷管(4-5)和外层陶瓷管(4-3)之间设置有电热丝(4-4)，电热丝(4-4)缠绕在内层陶瓷管(4-5)的外表面，外层陶瓷管(4-3)的外表面设置有云母层(4-2)，云母层(4-2)的外表面设置有圆筒形的冷却水套(4-1)，冷却水套(4-1)的外壁上设置有与外界连通的进水管(4-6)和出水管(4-7)；
它还包括热电偶(4-8)和PID温度控制仪(4-9)，热电偶(4-8)贯穿冷却水套(4-1)、云母层(4-2)、外层陶瓷管(4-3)和内层陶瓷管(4-5)，热电偶(4-8)的测温端探出内层陶瓷管(4-5)内壁，热电偶(4-8)的冷端通过补偿导线与PID温度控制仪(4-9)连接；
它还包括用于显示热电偶(4-8)监测到的温度的显示屏(4-10)和用于设定温度的温度设定装置(4-11)，温度设定装置(4-11)的输出端与PID温度控制仪(4-9)的输入端相连，PID温度控制仪(4-9)的输出端与显示屏(4-10)相连；
PID温度控制仪(4-9)的温度控制范围为50～400℃，控制精度在±5℃。
2.根据权利要求1所述的预热焊丝温控电阻套，其特征在于：云母层(4-2)由多个云母片叠加组成。
3.根据权利要求1所述的预热焊丝温控电阻套，其特征在于：电热丝(4-4)的两端接220V交流电。
4.根据权利要求1所述的预热焊丝温控电阻套，其特征在于：电热丝(4-4)采用铁铬铝合金电炉丝。
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