CN102489849B - 一种合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪，配合合金粉末填充钨极氩弧焊接方法使用。该焊枪送粉通道与保护气体通道各自独立，枪体内部采用切向进粉模式，合金粉末填充材料以与电弧轴向同轴的方式送入电弧加热区，送粉喷嘴配置多种系列。使用该焊枪进行合金粉末填充钨极氩弧焊接时，可以在焊接过程中获得稳定的送粉，合金粉末流汇聚效果好，且能满足填充焊接大送粉量的要求，焊接过程稳定，熔敷效率高，适用范围广。

Description

一种合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪

技术领域

    本发明涉及自动氩弧焊枪。

背景技术

合金粉末填充钨极氩弧焊以合金粉末代替传统的焊丝作为填充材料，以电弧为热源，利用电弧产生的热量使填充的合金粉末与待焊材料熔化，形成完整的焊缝，从而达成材料的连接。这种焊接方法可以用于各种金属材料的焊接，尤其适用于铝合金、镁合金等轻合金材料的熔化焊接。基于这种焊接方法的工艺特点，对作为填充材料的合金粉末在焊接过程中的送进提出了较高的要求。为了适应自动焊接工艺，既要求焊接过程中合金粉末能够连续不断稳定地准确送入焊接区，又要求合金粉末能充分熔化后填充待焊接区域，从而形成连续的焊缝，并且成形美观。显然，普通钨极氩弧焊枪无法进行合金粉末的稳定填充送进，也无法满足焊接工艺对送粉精度、送粉流量以及焊接控制时序的要求。因此，在合金粉末填充钨极氩弧焊接时，普通钨极氩弧焊枪并不能作为完全满足工艺要求的电弧热源工具。

普通钨极氩弧焊枪适用于常规钨极氩弧焊接方法，在使用这种焊枪的过程中常常存在以下问题：

1、焊接效率低，熔深小。由于钨电极承载电流的能力有限，且自由电弧形态较为扩展，电弧的功率密度较小，使形成的焊缝熔深浅，焊接速度和熔敷效率不高，在焊接中厚板时生产效率较低。

2、无填充材料送进系统，在利用送丝机构进行自动送丝焊接时，送丝系统较为复杂，且送丝精度要求较高；采用手工送丝焊接时，送丝效率低下，不能进行长焊缝的连续焊接生产。

3、由于钨电极在焊接过程中容易烧损，在一定程度上限制了常规钨极氩弧焊接方法进行高效率的焊接生产。

针对普通钨极氩弧焊枪的上述问题，为了满足合金粉末填充钨极氩弧焊接的需要，迫切需要一种既可以实现自动焊接，又可以使合金粉末以足够的填充量稳定可靠地送进的钨极氩弧焊枪，配套合金粉末填充钨极氩弧焊接方法以较低的或相近的生产成本来弥补常规钨极氩弧焊接方法的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现稳定可靠送进合金粉末，并使合金粉末具有较高熔敷效率的钨极氩弧自动焊枪，从而充分发挥合金粉末填充钨极氩弧焊接方法高效率的焊接工艺特点。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪，其包括送粉喷嘴、保护气喷嘴、电极夹紧套筒、套筒体、枪体、电极帽、钨电极、送粉通道、保护气体通道、手柄、送粉接口、氩气接口、起弧按钮开关、送粉按钮开关。

所述钨电极由电极夹紧套筒夹紧并传导电，套筒体连接在电极夹紧套筒后端，固定电极夹紧套筒和钨电极，电极帽连接在套筒体上，将钨电极、电极夹紧套筒和套筒体固定于焊枪体轴向位置上；所述枪体由内筒和外筒构成，内筒的后端与套筒体固定，前端连接保护气喷嘴，外筒的后端与电极帽相接，前端连接送粉喷嘴，所述内筒与电极夹紧套筒之间形成保护气体腔，所述外筒与内筒之间形成送粉腔；在所述枪体的外筒上垂直连接有手柄，手柄内有送粉接口和氩气接口，手柄上有起弧按钮开关和送粉按钮开关；所述送粉接口沿与枪体的送粉腔相切的方向接入送粉腔，氩气接口接入保护气体腔。

所述送粉喷嘴以螺纹紧固的方式安装在焊枪外筒3的前端，送粉喷嘴开口为直孔，或为逐渐缩小的锥形口，角度分为15°、30°、45°，在使用时，夹角越大的送粉喷嘴具有更强的合金粉末流会聚效果。

本发明的创新在于同轴送粉自动氩弧焊枪将合金粉末以切向进粉模式稳定地送进，并使合金粉末汇聚成流状进入电弧热源充分熔化，配合合金粉末填充钨极氩弧焊接方法实现高效率、高质量的金属材料焊接；另外，也可以作为普通氩弧焊枪用于常规钨极氩弧焊接场合。为了实现这一目标，其技术关键在于：

1、焊枪中气、粉隔离，即具有独立的送粉通道和送粉腔、保护气体通道和保护气体腔，使保护气体、合金粉末可以通过各自独立的通路送进到焊接区，在枪体内的送进过程中最大限度地减少两种流体的相互干扰，从而在焊接过程中具有稳定的焊接电弧，也不影响保护气体对焊接加热区的保护效果；由于枪体中气、粉通路的独立，当不使用合金粉末填充焊接时，关闭送粉通路，即可使焊枪适用于常规钨极氩弧焊接。

2、合金粉末在送粉通道中通过的工作气体的气压作用下以切向进粉模式进入枪体中的送粉腔。合金粉末在工作气体的辅助作用下以与腔体相切的方向进入送粉腔，在一定的传输距离内，使合金粉末以近似旋涡状沿送粉腔体壁送进，最后由送粉喷嘴以流状喷出，从而既能使合金粉末能稳定地大量送进，又能使由送粉喷嘴喷射而出的合金粉末流减小对电弧稳定性及保护气流流型的影响，从而不影响焊接过程的稳定性和保护气体对焊接区的保护效果。

3、合金粉末以与电弧热源同轴的方式进入焊接加热区，有利于电弧弧柱的稳定燃烧，也有利于合金粉末在与电弧热源的相互作用过程中充分接触、熔融，进而形成对待焊区的高质量填充焊接效果。

4、送粉喷嘴出粉口与喷嘴轴线成一定夹角，不同的送粉喷嘴，夹角大小各不相同，通过更换送粉喷嘴，可以改变合金粉末入射角，实现不同的合金粉末流会聚效果，从而满足不同的焊接工艺需求；在不需要填充合金粉末的焊接场合，取下送粉喷嘴，即可使焊枪适用于常规钨极氩弧焊接。

在上述关键技术条件下，同轴送粉自动氩弧焊枪满足合金粉末填充焊接的工艺需求，可实现高效率、高质量的金属材料焊接。

本发明提出一种合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪，和常规钨极氩弧焊枪相比，具体有以下优点和效果：

1、合金粉末与电弧热源同轴送进，电弧稳定性和合金粉末的熔化率高，使焊接过程稳定，熔敷效率高；

2、焊枪中合金粉末切向进粉，使合金粉末能稳定送进，且可以满足填充焊接工艺对较大送粉量的要求；

3、操作控制方便，起弧按钮开关与送粉按钮开关均位于焊枪手柄上，便于单手控制送粉、起弧、停粉、熄弧等时序动作；

4、多功能。通过更换不同的送粉喷嘴，既可以使焊枪用于合金粉末填充钨极氩弧焊接，也可用于以合金粉末为添加介质的表面喷焊、表面合金化等热加工工艺，还可以用于无填充材料或送丝填充的常规钨极氩弧焊接场合；

5、适用性广。既适用于全自动连续焊接生产，也适用于半自动焊接生产。

本发明主要用于铝合金、镁合金等金属材料的合金粉末填充钨极氩弧焊接方法，也可用于以合金粉末为添加介质的表面喷焊、表面合金化等热加工工艺，还可以作为常规钨极氩弧焊枪使用。

附图说明

图1是合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪整体结构剖视示意图。

图2是合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪切向进粉结构示意图。

图3是0度夹角同轴送粉喷嘴示意图。

图4是15度夹角同轴送粉喷嘴示意图。

图5是30度夹角同轴送粉喷嘴示意图。

图6是45度夹角同轴送粉喷嘴示意图。

图7是合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪作为常规钨极氩弧焊枪使用示意图

图中：1送粉喷嘴、2保护气喷嘴、3焊枪外筒、4电极夹紧套筒、5焊枪内筒、6保护气体腔、7送粉腔、8套筒体、9电极帽、10钨电极、11送粉接口、12起弧按钮开关、13氩气接口、14送粉按钮开关、15保护气体通道、16送粉通道、17手柄。

具体实施方式

    下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

同轴送粉自动氩弧焊枪整体结构如图1所示。钨电极10由电极夹紧套筒4夹紧并传导电，套筒体8固定电极夹紧套筒和钨电极10，电极帽9将钨电极10、电极夹紧套筒4和套筒体8固定于焊枪体轴向位置上。保护气体氩气由氩气接口13沿着保护气体通道15进入焊枪保护气体腔6，并经由保护气喷嘴2喷出，对钨电极10和焊接区域形成保护。另一方面，合金粉末由送粉接口11进入焊枪，在工作气体氩气的气压作用下，合金粉末经由送粉通道16以与送粉腔7相切的方向进入枪体送粉腔7，切向进粉结构示意图如图2所示。进入送粉腔7的合金粉末以近似旋涡状流动的方式沿着送粉腔7壁送进，并在送粉喷嘴1的汇聚作用下以一定的速度成粉末流喷出。送粉喷嘴1为紫铜材料制成，为了便于更换，以螺纹紧固的方式安装在焊枪外体3的前端。送粉喷嘴1分为0°、15°、30°、45°等多种系列，如图3、图4、图5、图6所示。喷嘴角度越大，在使用时获得的粉末汇聚作用越强。且喷嘴角度越大，喷嘴开口越小，这也会加强对送粉的汇聚效果。在不需要合金粉末填充材料进行焊接的情况下，可取下送粉喷嘴1，如图7所示，此时关闭送粉接口11，则焊枪可作为常规钨极氩弧焊枪使用。

以典型的合金粉末填充钨极氩弧焊接为例，安装45°送粉喷嘴1于焊枪外体3前端。使焊枪对准待焊区域，按下送粉按钮开关14，焊枪提前送粉。当合金粉末流稳定后，按下起弧按钮开关12，焊枪提前送保护气体，并随后起弧，焊接开始。待焊区焊接完后，首先关闭送粉按钮开关14，待电弧继续维持燃烧短暂时间后，关闭起弧按钮开关12，使熄弧，并滞后停气，焊接结束。

Claims (2)

1. 一种合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪，其特征在于：所述焊枪包括送粉喷嘴（1）、保护气喷嘴（2）、电极夹紧套筒（4）、套筒体（8）、枪体、电极帽（9）、钨电极（10）、送粉通道、保护气体通道、手柄（17）、送粉接口（11）、氩气接口（13）、起弧按钮开关（12）和送粉按钮开关（14）；

所述钨电极（10）由电极夹紧套筒（4）夹紧并传导电，套筒体（8）连接在电极夹紧套筒（4）后端，固定电极夹紧套筒和钨电极（10），电极帽（9）连接在套筒体（8）上，将钨电极（10）、电极夹紧套筒（4）和套筒体（8）固定于焊枪体轴向位置上；所述枪体由内筒（5）和外筒（3）构成，内筒（5）的后端与套筒体（8）固定，前端连接保护气喷嘴（2），外筒（3）的后端与电极帽(9)相接，前端连接送粉喷嘴(1)，所述内筒（5）与电极夹紧套筒（4）之间形成保护气体腔（6），所述外筒（3）与内筒（5）之间形成送粉腔（7）；在所述枪体的外筒（3）上垂直连接有手柄（17），手柄内有送粉接口（11）和氩气接口（13），手柄上有起弧按钮开关（12）和送粉按钮开关（14）；所述送粉接口（11）沿与枪体的送粉腔（7）相切的方向接入送粉腔，氩气接口（13）接入保护气体腔（6）；

所述送粉喷嘴（1）以螺纹紧固的方式安装在焊枪外筒（3）的前端，送粉喷嘴（1）开口为直孔，或为逐渐缩小的锥形口，角度分为15°、30°、45°；

合金粉末在送粉通道中通过的工作气体的气压作用下以切向进粉模式进入枪体中的送粉腔；

合金粉末采用氩气作为工作气体辅助送进，且送粉气路独立于焊接时的惰性保护气体气路。

2.根据权利要求1所述的合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪，其特征在于：焊枪既可以作为合金粉末填充焊接用同轴送粉自动氩弧焊枪使用，也可以作为常规钨极氩弧焊枪使用。

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