CN102069265B - 双丝动态三电弧焊接方法 - Google Patents

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Abstract

双丝动态三电弧焊接方法，属于焊接技术领域。它解决了现有电弧焊接方法中在提高熔敷率和降低热输入之间存在矛盾的问题。它采用送丝机构将第一焊丝和第二焊丝分别自动送进两个焊丝导电嘴，并使所述两焊丝之间的夹角α为0°-90°，第一可变极性电源的一个输出端连接一个焊丝导电嘴，第二可变极性电源的一个输出端连接另一个焊丝导电嘴，第一可变极性电源的另一个输出端与第二可变极性电源的另一个输出端连接后与待焊接工件连接，第一可变极性电源和第二可变极性电源输出信号的相位相差180°。本发明为一种高效焊接方法。

Description

双丝动态三电弧焊接方法
技术领域
本发明涉及一种双丝动态三电弧焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术
由于现代能源、建筑及交通等关系社会发展的重点行业对金属结构、特别是大型金属结构的用量高速增加，使得制造业对焊接技术的依赖度越来越高，其中主要涉及的是电弧焊接技术。这造成了焊接工作量的加大和焊接生产劳动力成本的增加，因此对焊接生产效率提出了越来越高的要求，高效焊接已成为目前制造业最为关心的关键技术之一。目前，由于高强钢材料的广泛使用、对金属结构尺寸精度要求的提高及其它特殊应用需求的增加，对焊接热输入提出了越来越严格的要求，低焊接热输入已成为金属结构焊接中的必要条件之一。
对于电弧焊接，衡量其工作效率的一个主要技术指标是焊丝熔敷率，熔敷率是指焊丝的熔化速度。众所周知，焊丝的熔化速度与流经焊丝的电流成正比，增加焊接电流即可以有效地提高熔敷率。采用双丝或多丝电弧焊接方法，可以更大幅度地增加熔敷率。如双丝MIG焊就是一种很有效的高效电弧焊接方法，其熔敷率可以达到普通单丝MIG焊的两倍。但是目前所有电弧焊焊接方法，包括各种高效电弧焊接方法，在增加熔敷率的同时都必然地增加了焊接热输入。在电弧焊接方法中，如果降低焊接电流，特别是利用短路过渡方式来降低焊接电流能够很有效的降低焊接热输入，例如CMT(冷金属过度)法就是一种很成功的低热输入电弧焊接方法，但它的熔敷率同样很低。由此，现有技术中的各种电弧焊接方法在提高熔敷率和降低热输入的技术效果之间总是相互矛盾的。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有电弧焊接方法中在提高熔敷率和降低热输入之间存在矛盾的问题，提供一种双丝动态三电弧焊接方法。
本发明所述的焊接方法采用送丝机构将第一焊丝和第二焊丝分别自动送进两个焊丝导电嘴，并使所述两焊丝之间的夹角α为0°-90°，第一可变极性电源的一个输出端连接一个焊丝导电嘴，第二可变极性电源的一个输出端连接另一个焊丝导电嘴，第一可变极性电源的另一个输出端与第二可变极性电源的另一个输出端连接后与待焊接工件连接，第一可变极性电源和第二可变极性电源输出信号的相位相差180°，
第一可变极性电源、第一焊丝和待焊接工件形成第一焊接电流回路，所述第一焊丝的末端和待焊接工件之间形成第一焊接电弧；
第二可变极性电源、第二焊丝和待焊接工件形成第二焊接电流回路，所述第二焊丝的末端和待焊接工件之间形成第二焊接电弧；
第一可变极性电源、第一焊丝、第二焊丝和第二可变极性电源形成熔化焊丝电流回路，第一焊丝和第二焊丝之间形成非转移电弧。
本发明的优点是：本发明是一种高单位电流焊丝熔敷率的电弧焊接方法，具有设计新颖、工作可靠及易于在焊接领域大范围推广实施的优点。本发明方法中由于作用于两根焊丝之间的非转移电弧的存在，使得施加在焊丝上的加热电流大于流入第一焊接电弧或第二焊接电弧的电流，也就是用于熔化焊丝的电流大于用于熔化待焊接工件的电流，从而实现了在提高熔敷率的同时降低待焊接工件的焊接热输入的目的。第一焊接电弧和第二焊接电弧这两种转移电弧的交替工作方式，彻底消除了双电弧之间的电磁干扰。本发明方法同时适用于气体保护焊和埋弧焊方法中。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图；
图2为第一可变极性电源为正极性时，此时以待焊接工件为参考点，产生的电流路径示意图；
图3为第二可变极性电源为正极性时，此时以待焊接工件为参考点，产生的电流路径示意图；
图4为本发明方法产生的各电流的波形与时序关系图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式采用送丝机构将第一焊丝5和第二焊丝6分别自动送进两个焊丝导电嘴，并使所述两焊丝之间的夹角α为0°-90°，第一可变极性电源1的一个输出端连接一个焊丝导电嘴，第二可变极性电源2的一个输出端连接另一个焊丝导电嘴，第一可变极性电源1的另一个输出端与第二可变极性电源2的另一个输出端连接后与待焊接工件8连接，第一可变极性电源1和第二可变极性电源2输出信号的相位相差180°，
第一可变极性电源1、第一焊丝5和待焊接工件8形成第一焊接电流回路，所述第一焊丝5的末端和待焊接工件8之间形成第一焊接电弧3；
第二可变极性电源2、第二焊丝6和待焊接工件8形成第二焊接电流回路，所述第二焊丝6的末端和待焊接工件8之间形成第二焊接电弧4；
第一可变极性电源1、第一焊丝5、第二焊丝6和第二可变极性电源2形成熔化焊丝电流回路，第一焊丝5和第二焊丝6之间形成非转移电弧7。
一个工作周期内的焊接原理：
以待焊接工件8为参考点，控制第一可变极性电源1和第二可变极性电源2输出的极性相反，
当第一可变极性电源1为正极性时，第二可变极性电源2为负极性，将第一焊丝5的末端靠近待焊接工件8，使得在第一可变极性电源1的作用下，第一焊丝5的末端与待焊接工件8的待焊接表面之间产生第一焊接电弧3，同时，在第二可变极性电源2的作用下，在第一焊丝5的末端与第二焊丝6的末端之间产生非转移电弧7；
当第二可变极性电源2为正极性时，第一可变极性电源1为负极性，将第二焊丝6的末端靠近待焊接工件8，使得在第二可变极性电源2的作用下，第二焊丝6的末端与待焊接工件8的待焊接表面之间产生第二焊接电弧4，同时，在第一可变极性电源1的作用下，在第二焊丝6的末端与第一焊丝5的末端之间产生非转移电弧7；
上述两个过程交替进行，实现焊接。
本实施方式中第一焊接电弧3和第二焊接电弧4所产生的热量同时作用于焊丝的熔化和对待焊接工件8的加热，而非转移电弧7所产生的热量仅作用于焊丝的熔化。按照电弧焊接方法中对电弧的分类，第一焊接电弧3和第二焊接电弧4是转移电弧，第一焊丝5的末端与第二焊丝6的末端之间产生的是非转移电弧7，其中第一焊接电弧3和第二焊接电弧4是交替工作的，而非转移电弧7是连续工作的。因此在每一瞬时只有一个转移电弧和非转移电弧7在工作，但是对于连续的动态焊接过程，有三个电弧的存在，所以将其称为双丝动态三电弧。
图2所示，第一可变极性电源1的电流为I1，第二可变极性电源2的电流为I2，由第一可变极性电源1流入第一焊丝5的电流为I1，在第一焊丝5的末端与待焊接工件8之间产生的第一焊接电弧3的电流为I3，同时在第一焊丝5的末端与第二焊丝6的末端之间产生的非转移电弧7的电流也为I2。由此可知，在此种方式下，用于熔化第一焊丝5的电流为I1，用于熔化第二焊丝6的电流为I2，作用于待焊接工件8热输入的电流为I3，由于I1＝I2+I3，可知总的用于熔化焊丝的电流为2×I2+I3，所以只要I2＞0，则作用于熔化焊丝的电流就大于作用于焊接热输入的电流。由此验证了本发明的发明目的。
同理，图3所示，第一可变极性电源1的电流为I1，第二可变极性电源2的电流为I2，由第二可变极性电源2流向第二焊丝6的电流为I2，在第二焊丝6的末端与待焊接工件8之间产生的第二焊接电弧4的电流为I4，同时在第一焊丝5的末端与第二焊丝6的末端之间产生的非转移电弧7的电流也为I1。由此可知，在此种方式下，用于熔化第二焊丝6的电流为I2，用于熔化第一焊丝5的电流为I1，作用于待焊接工件8热输入的电流为I4，由于I2＝I1+I4，可知总的用于熔化焊丝的电流为2×I1+I4，所以只要I1＞0，则作用于熔化焊丝的电流就大于作用于焊接热输入的电流。
第一可变极性电源1和第二可变极性电源2的极性转换频率、正负半周的时间和幅值均可调节。
图4所示，I1所对应的为第一可变极性电源1的电流波形图，I2所对应的为第二可变极性电源2的电流波形图，I3所对应的为第一焊接电弧3的电流波形图，I4所对应的为第二焊接电弧4的电流波形图，IX所对应的为非转移电弧7的电流波形图，IX的极性是以非转移电弧7的电流由第一焊丝5流向第二焊丝6的方向为正，由第二焊丝6流向第一焊丝5的方向为负，可以看出，第一焊接电弧3和第二焊接电弧4产生的电流是相位互差180°的脉冲电流，脉冲基值为0，因此第一焊接电弧3和第二焊接电弧4互不干扰。图中t0、t1和t2表示时间。
本发明方法中，非转移电弧7的电流波形为方波交流，每个焊丝都有一半时间处于焊丝接负极DCEN状态，这对焊丝表面有阴极清理作用；同时在另一半时间焊丝接正极DCEP状态下，对提高焊丝熔化速度有进一步提高的作用。
具体实施方式二：本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述第一可变极性电源1为频率、正负半周的时间和幅值可调的恒流电源或恒压电源，第二可变极性电源2为频率、正负半周的时间和幅值可调的恒流电源或恒压电源。

Claims (2)

1.一种双丝动态三电弧焊接方法，其特征在于：该焊接方法采用送丝机构将第一焊丝(5)和第二焊丝(6)分别自动送进两个焊丝导电嘴，并使所述两焊丝之间的夹角α为0°-90°，第一可变极性电源(1)的一个输出端连接一个焊丝导电嘴，第二可变极性电源(2)的一个输出端连接另一个焊丝导电嘴，第一可变极性电源(1)的另一个输出端与第二可变极性电源(2)的另一个输出端连接后与待焊接工件(8)连接，第一可变极性电源(1)和第二可变极性电源(2)输出信号的相位相差180°，
第一可变极性电源(1)、第一焊丝(5)和待焊接工件(8)形成第一焊接电流回路，所述第一焊丝(5)的末端和待焊接工件(8)之间形成第一焊接电弧(3)；
第二可变极性电源(2)、第二焊丝(6)和待焊接工件(8)形成第二焊接电流回路，所述第二焊丝(6)的末端和待焊接工件(8)之间形成第二焊接电弧(4)；
第一可变极性电源(1)、第一焊丝(5)、第二焊丝(6)和第二可变极性电源(2)形成熔化焊丝电流回路，第一焊丝(5)和第二焊丝(6)之间形成非转移电弧(7)。
2.根据权利要求1所述的双丝动态三电弧焊接方法，其特征在于：所述第一可变极性电源(1)为频率、正负半周的时间和幅值可调的恒流电源或恒压电源，第二可变极性电源(2)为频率、正负半周的时间和幅值可调的恒流电源或恒压电源。
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