CN101941113B - 一种超窄间隙焊枪 - Google Patents

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Abstract

一种超窄间隙焊枪，焊枪的两块板式导电嘴上均开有弧形槽，焊丝3被夹在两块板式导电嘴的弧形槽内，电极连接块(17)上安装有轴承(16)，轴承(16)安装在固定在绝缘板(19)的转轴上，电极连接块(17)能绕轴承(16)的轴心线相对绝缘板(19)进行转动，在电极连接块(17)上安装有调力弹簧(18)，其一端安装在电极连接块(2)的上部，在板式导电嘴(4)一侧的绝缘板上安装有焊剂加入管(5)，在板式导电嘴(15)一侧的绝缘板上安装有焊剂收集管(14)，在焊剂加入管(5)与焊剂收集管(14)附近分别安装一导向杆(13)。

Description

一种超窄间隙焊枪
技术领域
本发明涉及电弧焊接技术。
背景技术
中国专利“用于超窄间隙电弧焊的焊枪”(ZL2006100428221)的导丝管安装在焊枪支座上，焊丝经送丝轮、进入导丝管，两条焊剂带经送带轮进入导带管，两片板式导电嘴的横截面均为楔形面，分别通过弹簧片安装在焊枪支座上，在板式导电嘴上开有焊丝通行的V形通槽，两条焊剂带经过导带管后由板式导电嘴的楔形面分开，在两个板式导电嘴外侧的绝缘板上分别安装有一个导向杆。
以上技术的不足之处在于：V形通槽使焊丝与板式导电嘴的接触面积减小，电弧的稳定性不更高。依靠弹簧片自身的弹性变形力夹紧焊丝的方法，存在弹簧片易产生塑性变形而使弹性变形力显著减小的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超窄间隙焊枪。
本发明是一种超窄间隙焊枪，其焊枪是由第一电极连接块2与第二电极连接块17组成焊枪支座，焊枪的两块板式导电嘴上均开有弧形槽，焊丝3被夹在两块板式导电嘴的弧形槽内，第二电极连接块17上安装有轴承16，轴承16安装在固定在绝缘板19的转轴上，第二电极连接块17能绕轴承16的轴心线相对绝缘板19进行转动，在第二电极连接块17上安装有调力弹簧18，调力弹簧18的一端安装在第一电极连接块2的上部，在第一板式导电嘴4一侧的绝缘板上安装有焊剂加入管5，在第二板式导电嘴15一侧的绝缘板上安装有焊剂收集管14，在焊剂加入管5与焊剂收集管14附近分别安装一导向杆13。
本发明的超窄间隙焊接方法，焊接时采用间隙宽度小于6mm、大于1.6mm的“I”形坡口，将颗粒尺寸小于2mm的超细颗粒焊剂置于超窄间隙中，并对间隙中的焊剂颗粒进行衬垫，利用电弧热将焊剂熔化并形成对电弧具有良好约束作用的熔渣壁，在熔渣壁的约束下电弧被限制在间隙底部的一定空间范围内对间隙两侧壁及其底部有效加热，从而实现焊接过程稳定、焊缝成形良好的超窄间隙焊接。
本发明的有益之处在于电弧约束良好、焊接过程稳定，而且可获得成形良好的超窄间隙焊缝。
附图说明
图1是本发明的焊枪主视图，图2是焊枪的左视图，图3是图1中的A-A向剖视图，图4是图1中的B-B向剖视图，图5是金属丝网衬垫23的放置方式图，其中图5(a)是“V”形丝网，图5(b)是梯形丝网，图5(c)是“U”形丝网，图5(d)是半圆形丝网，图6是本发明的焊接原理图。
具体实施方式
本发明是一种超窄间隙焊枪，如图1所示，其焊枪是由第一电极连接块2与第二电极连接块17组成焊枪支座，焊枪的两块板式导电嘴上均开有弧形槽，焊丝3被夹在两块板式导电嘴的弧形槽内，第二电极连接块17上安装有轴承16，轴承16安装在固定在绝缘板19的转轴上，第二电极连接块17能绕轴承16的轴心线相对绝缘板19进行转动，在第二电极连接块17上安装有调力弹簧18，调力弹簧18的一端安装在第一电极连接块2的上部，在第一板式导电嘴4一侧的绝缘板上安装有焊剂加入管5，在第二板式导电嘴15一侧的绝缘板上安装有焊剂收集管14，在焊剂加入管5与焊剂收集管14附近分别安装一导向杆13。
本发明的超窄间隙焊接方法，焊接时采用间隙宽度小于6mm、大于1.6mm的“I”形坡口，将颗粒尺寸小于2mm的超细颗粒焊剂置于超窄间隙中，并对间隙中的焊剂颗粒进行衬垫，利用电弧热将焊剂熔化并形成对电弧具有良好约束作用的熔渣壁，在熔渣壁的约束下电弧被限制在间隙底部的一定空间范围内对间隙两侧壁及其底部有效加热，从而实现焊接过程稳定、焊缝成形良好的超窄间隙焊接。
如图6所示，本发明采用直流反接进行焊接，在间隙宽度小于6mm的“丨”形对接坡口间隙内，加入超细颗粒焊剂8并形成一定的焊剂堆积高度。当电弧引燃后，靠近电弧附近的超细颗粒焊剂8被电弧热熔化后形成了对电弧具有强烈约束作用的熔渣壁，其中把熔渣壁6最下端与焊丝3端头之间的长度Lc称为约束长度，在长度为Lc的熔渣壁6约束下电弧被有效限制在间隙底部的一定空间范围内对间隙的三个方向集中加热，由于此时电弧的能量密度较高，随着焊丝3的连续送入及电弧的移动，间隙两侧壁22及其根部被有效加热熔化。通过调整相关焊接参数使之合理匹配，可确保熔化的焊丝3在超窄间隙中的填充高度与电弧在侧壁的加热熔化高度Lm相等。每焊完一道焊缝后，将厚度为2-4mm且高速旋转的砂轮片伸入超窄间隙内进行清渣处理，之后再进行下一道焊接，直至将超窄间隙完全填满。
如图1、图2、图4所示，焊丝3在焊机送丝机构的推动下经导丝管1进入第二板式导电嘴15与第一板式导电嘴4的弧型槽内，第二板式导电嘴15、第一板式导电嘴4分别固定在第二电极连接块17与第一电极连接块2上，其中第二电极连接块17上安装有轴承16，第二电极连接块17可绕轴承16中心与绝缘板19发生相对转动，而第一电极连接块4因与绝缘板19固定在一起，故不能与绝缘板发生相对运动；在弹簧力的作用下，焊丝3被第二板式导电嘴15的弧形槽CDE与第一板式导电嘴4的弧形槽FGH夹紧而准确送入超窄间隙中，且在焊丝3送入过程中，第一板式导电嘴4、第二板式导电嘴15对焊丝3的夹紧力可借助于弹簧力自动调节，这使焊接过程中焊丝3与板式导电嘴的弧形槽得以良好接触，保证了焊接过程中的电弧稳定性；焊剂加入管用于向超窄间隙中加入焊剂，而焊剂收集管用于收集焊完后的剩余焊剂；导向杆13主要用于为进入超窄间隙中的焊枪部分导向，从而以避免因板式导电嘴与超窄间隙侧壁发生接触而被烧损。焊丝3的直径为1.6mm，板式导电嘴的厚度为2mm。焊枪的两块板式导电嘴上均开有弧形槽CDE和弧形槽FGH的横截面圆弧曲率半径为0.8mm，两弧形槽的最大深度为0.6mm。
如图3所示，20为接线电极，21为固定轴。
如图5所示，对超窄间隙焊接的焊剂进行衬垫时，如图5(a)所示，金属丝网衬垫23形状采用有“V”形，如图5(b)所示，金属丝网衬垫23为梯形，如图5(c)所示，金属丝网衬垫23为“U”形，如图5(d)所示，金属丝网衬垫23或者半圆形，金属丝网衬垫的高度h为3～10mm。
焊接时采用多层单道焊接，每焊完一道焊缝则需用厚度为2～4mm的高速旋转砂轮片清理焊渣，而后才可进行下一道焊缝的焊接。
在所用焊丝直径为1.6mm时，电弧电压范围为20～36V、电弧电流范围为200～400A、焊接速度范围为3～18mm/s、焊丝伸出长度为10～30mm、焊剂在间隙中的堆放高度为15～40mm；当选用焊丝直径大于1.6mm时，焊接工艺参数范围的上限与下限均应在1.6mm焊丝的焊接工艺参数范围的基础上适当增加，其中电弧电压增加3～10V、电弧电流增加20～150A、焊速增加2～10mm/s、焊丝伸出长度增加5～15mm、焊剂在间隙中的堆放高度增加5～15mm；当选用焊丝直径小于1.6mm时，焊接工艺参数范围的上限与下限均应在1.6mm焊丝的焊接工艺参数范围的基础上适当增减小，其中电弧电压减小1～5V、电弧电流减小20～80A、焊速减小0～1mm/s、焊丝伸出长度减小0～3mm、焊剂在间隙中的堆放高度减小0～5mm。
本发明的一个更为具体的实施例为：焊接试件板厚20mm，试件材质为低碳钢；焊剂为SJ101，焊剂颗粒尺寸为0.25～0.3mm；焊丝直径为1.6mm，焊丝牌号为H08Mn2Si；间隙宽度5.5mm，间隙中采用“V”形金属丝网衬垫超细颗粒焊剂，且“V”形金属丝网的高度为9mm；间隙中焊剂的堆积高度为18mm；焊丝伸出长度为20mm；焊接电压25V，焊接电流260A，焊速7.3mm/s。采用上述试件、焊接材料及焊接工艺参数进行多层单道焊时，不仅电弧约束良好、焊接过程稳定，而且获得了成形良好的超窄间隙焊缝。

Claims (3)

1.一种超窄间隙焊枪，由第一电极连接块(2)与第二电极连接块(17)组成焊枪支座，其特征在于焊枪的两块板式导电嘴上均开有弧形槽，焊丝(3)被夹在两块板式导电嘴的弧形槽内，第二电极连接块(17)上安装有轴承(16)，轴承(16)安装在固定在绝缘板(19)的转轴上，第二电极连接块(17)能绕轴承(16)的轴心线相对绝缘板(19)进行转动，在第二电极连接块(17)上安装有调力弹簧(18)，调力弹簧(18)的一端安装在第一电极连接块(2)的上部，在第一板式导电嘴(4)一侧的绝缘板上安装有焊剂加入管(5)，在第二板式导电嘴(15)一侧的绝缘板上安装有焊剂收集管(14)，在焊剂加入管(5)与焊剂收集管(14)附近分别安装一导向杆(13)。
2.根据权利要求1所述的超窄间隙焊枪，其特征还在于焊丝(3)的直径为1.6mm，板式导电嘴的厚度为2mm。
3.根据权利要求1所述的超窄间隙焊枪，其特征在于焊枪的第二板式导电嘴(15)上开有第一弧形槽(CDE)，焊枪的第一板式导电嘴(4)上开有第二弧形槽(FGH)，并且两弧形槽横截面的圆弧曲率半径均为0.8mm，两弧形槽最大深度均为0.6mm。
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