CN102848054A - 一种单电源双丝交替脉冲燃弧焊接系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单电源双丝交替脉冲燃弧焊接系统及其使用方法，包括第一焊枪、第二焊枪、焊机，其中所述焊机用于向第一焊枪和第二焊枪输出电信号，所述第一焊枪和第二焊枪并联在焊机的正极上，所述焊机的负极与工件相连。在整个焊接过程中，两焊丝并联于一台焊机上而实现了交替燃弧，通过控制两把焊枪的距离角度，焊机预设值和送丝速度，来调整焊接过程，通过最优控制，实现稳定的焊接过程，由于使用双丝，大大提高了焊接效率，而双丝保持交替燃弧，极大的减小了两丝之间的相互作用力，保证了焊接过程的稳定，改善了焊缝成形。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接系统，更具体地说，涉及一种单电源双丝交替脉冲燃弧焊接系统及其使用方法。
背景技术
双丝（双弧）焊是多丝多弧焊接工艺的基础。在国内外已经开展了广泛的研究。早在1948年，为了提高生产效率，就有人开始研究双丝埋弧焊技术，并且该项技术很快为人们所接受，并出现了多种双丝埋弧焊方法，如纵列式、横列双丝串联式、横列双丝并联式等，近十年，双丝（多丝）气保焊技术更是得到了迅速的发展。双丝焊接在高效、高速焊接方面有相当的优势，但是这种方法虽然提高了焊接的熔敷率和焊接速度，而两个电弧之间却存在相互作用力，导致两个焊枪的熔滴过渡很不正常，从而影响了焊缝成形和焊接的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的现有技术中的不足，提供一种单电源双丝交替脉冲燃弧焊接系统，既能保持双丝脉冲焊接的优点，有效的充分利用系统的能量，提高熔敷效率和焊接速度，又能够极大的减小两个电弧之间的作用力，从而获得良好的焊接质量。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现：
一种单电源双丝交替脉冲燃弧焊接系统，包括第一焊枪、第二焊枪、焊机，其中所述焊机用于向第一焊枪和第二焊枪输出电信号，所述第一焊枪和第二焊枪并联在焊机的正极上，所述焊机的负极与工件相连；第一焊枪、第二焊枪在XOZ平面、YOZ平面和YOX平面的投影位置关系如下：
（1）在XOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角α范围为0°~10°第二焊枪与Z方向的夹角β范围为0°~10°；沿X轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离R1为0~1mm；
（2）在YOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角δ范围为15°~60°第二焊枪与Z方向的夹角γ范围为15°~60°；沿Y轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离Q1为0~5mm；
（3）在YOX平面中，第一焊枪的投影与X方向的夹角和第二焊枪的投影与X方向的夹角θ相等，均为80°~90°。
上述位置参数优选如下：
（1）在XOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角α范围为0°~5°，第二焊枪与Z方向的夹角β范围为0°~5°；沿X轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离R1为0mm；
（2）在YOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角δ范围为15°~30°，第二焊枪与Z方向的夹角γ范围为15°~30°；沿Y轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离Q1为4~5mm；
（3）在YOX平面中，第一焊枪的投影与X方向的夹角
和第二焊枪的投影与X方向的夹角θ相等，均为85°~90°。
在使用本发明的焊接系统进行双丝焊接时，首先按照上述位置关系调整并安装第一焊枪和第二焊枪，然后预设焊机和送丝参数，最后施焊，具体焊接参数如下：
焊机预设值：120Amps-400Amps焊接电压：25V-40V焊接电流50A-130A
焊接速度：3mm/s-6mm/s 双丝间距：3mm-7mm 焊丝干伸长：15-25mm
气体流量15L/min-25L/min
优选如下：焊机预设值：120Amps-240Amps 焊接电压：25V-30V 焊接电流70A-100A焊接速度：3mm/s-5mm/s双丝间距：3mm-7mm焊丝干伸长：15-20mm气体流量20L/min-25L/min
在整个焊接过程中，两焊丝并联于一台焊机上而实现了交替燃弧，通过控制两把焊枪的距离角度，焊机预设值和送丝速度，来调整焊接过程，通过最优控制，实现稳定的焊接过程，由于使用双丝，大大提高了焊接效率，而双丝保持交替燃弧，极大的减小了两丝之间的相互作用力，保证了焊接过程的稳定，改善了焊缝成形。
附图说明
图1本发明的焊接系统的示意图。
图2本发明的焊接系统的三视图，即焊接系统沿着图1所示Y轴方向在XOZ平面的投影视图、沿图1中所示的X轴方向在YOZ平面的投影视图、沿图1中所示Z轴方向在YOX平面的投影视图。
图3本发明的交替燃弧的整体电信号波形。
图4本发明的交替燃弧交替瞬间的电信号波形图。
图5本发明交替燃弧的高速摄像图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
选择使用一台林肯INVERTECTMV350-PRO焊机、两台S-86A型半自动送丝机、加持和调整焊枪角度和位置的夹具、一个用于摆放工件的直线工作台，此外还包括气瓶、气阀、遥控盒等焊接辅助设备。
林肯INVERTECTMV350-PRO焊机提供恒压恒流直流等多种输出方式，其额定输出为电流350A，电压34V，60%的负载持续率，能进行手工焊接、直流TIG焊接、MIG焊接、脉冲MIG焊接、药芯焊丝焊接和碳弧气刨。输出电流范围为5A~425A之间，输入电压范围为208V~575V之间。
在本焊接系统中，按照附图2所示的双电弧焊接系统进行组装并调整两个焊枪在XOZ平面、YOZ平面和YOX平面的投影位置关系，以使其满足如下的位置参数：
（1）在XOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角α范围为0°~10°，第二焊枪与Z方向的夹角β范围为0°~10°；沿X轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离R1为0～1mm
（2）在YOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角δ范围为15°~60°第二焊枪与Z方向的夹角γ范围为15°~60°；沿Y轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离Q1为0~5mm
（3）在YOX平面中，第一焊枪的投影与X方向的夹角
和第二焊枪的投影与X方向的夹角θ相等，均为80°~90°。
在利用本发明的焊接系统进行焊接时，按照附图1所示位置连接设备，接入频率为工率50Hz的电源；调节V350电焊机参数，交流电压有效值取值范围35~90V；调节两送丝机的送丝速度，范围1~15m/min；然后调整两把焊枪的位置，达到上述的各自预定位置。
采用下列基本参数，对低碳钢Q235的工件进行焊接。
| 名称 | 试验参数 |
| 工件 | 低碳钢Q235 |
| 工件板厚（mm） | 8 |
| 焊丝 | H08Mn2SiA |
| 焊丝直径（mm） | 1.2 |
| 保护气体 | 100%Ar |
| 气体流量（每焊枪） | 20L/min |
| 接线方式 | 直流反接 |
| 焊接方式 | 平板堆焊 |
| 焊丝干伸长 | 20 |
| 焊接速度（mm/s） | 5 |
| 第一焊枪送丝速度（m/min） | 2.0 |
| 第二焊枪送丝速度（m/min） | 2.0 |
| 焊机预设值（Amps） | 240 |
实验结果显示，调整两个焊枪处在不同的位置：
（1）α=10°、β=10°、γ=60°、δ=60°、
R1=1mm、Q1=5mm
（2）α=5°、β=5°、γ=45°、δ=45°、
R1=1mm、Q1=5mm
（3）α=0°、β=0°、γ=30°、δ=30°、
R1=1mm、Q1=5mm
（4）α=0°、β=0°、γ=15°、δ=15°、
R1=0mm、Q1=5mm
（5）α=0°、β=0°、γ=30°、δ=30°、
R1=0mm、Q1=5mm
（6）α=0°、β=0°、γ=30°、δ=30°、
R1=0mm、Q1=3mm
在没有对系统进行交替控制时，通过高速摄像可以看到，两个电弧相互吸引，导致熔滴过渡困难，焊接过程和焊接质量很差，而采用交替控制之后，通过高速摄像可以看到，两个电弧相互作用大大减弱，焊接过程交替明显。焊接质量明显提高。图3为交替燃弧的整体电信号波形，图4为交替燃弧交替瞬间的电信号波形图，其中电压1和电流1为第一焊枪的电信号，电压2和电流2为第二焊枪的电信号。图5为相应的高速摄像图片。
双丝没有交替的情况下，焊缝熔深H（平均值）0.7706mm、熔宽B（平均值）为10.2435mm、余高h（平均值）2.3561mm；采用双丝交替情况下，焊缝熔深H（平均值）10.3283mm、熔宽B（平均值）11.6835mm、余高h（平均值）2.5632mm。双丝交替焊接的焊缝成形更好，对于堆焊焊缝熔深可以增加25%~35%，熔宽增加20%~25%，余高增加5%~8%。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种单电源双丝交替脉冲燃弧焊接系统，包括第一焊枪、第二焊枪、焊机，其中所述焊机用于向第一焊枪和第二焊枪输出电信号，其特征在于，所述第一焊枪和第二焊枪并联在焊机的正极上，所述焊机的负极与工件相连；第一焊枪、第二焊枪在XOZ平面、YOZ平面和YOX平面的投影位置关系如下：
（1）在XOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角α范围为0°~10°，第二焊枪与Z方向的夹角β范围为0°~10°；沿X轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离R1为0~1mm；
（2）在YOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角δ范围为15°~60°，第二焊枪与Z方向的夹角γ范围为15°~60°；沿Y轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离Q1为0~5mm；
（3）在YOX平面中，第一焊枪的投影与X方向的夹角
和第二焊枪的投影与X方向的夹角θ相等，均为80°~90°。
2.根据权利要求1所述的一种单电源双丝交替脉冲燃弧焊接系统，其特征在于，上述位置参数优选如下：
（1）在XOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角α范围为0°~5°，第二焊枪与Z方向的夹角β范围为0°~5°；沿X轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离R1为0mm；
（2）在YOZ平面中，第一焊枪与Z方向的夹角δ范围为15°~30°，第二焊枪与Z方向的夹角γ范围为15°~30°；沿Y轴方向，第一焊枪在工件上的作用点与第二焊枪在工件上的作用点的距离Q1为4~5mm；
（3）在YOX平面中，第一焊枪的投影与X方向的夹角
和第二焊枪的投影与X方向的夹角θ相等，均为85°~90°。
3.一种使用如权利要求1所述的单电源双丝交替脉冲燃弧焊接系统进行焊接的方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
首先调整并安装第一焊枪和第二焊枪，然后预设焊机和送丝参数，最后施焊，具体焊接参数如下，以实现双丝保持交替燃弧，极大的减小了两丝之间的相互作用力：
焊机预设值：120Amps-400Amps、焊接电压：25V-40V、焊接电流50A-130A、焊接速度：3mm/s-6mm/s、双丝间距：3mm-7mm、焊丝干伸长：15-25mm、气体流量15L/min-25L/min。
4.根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，焊接参数优选如下：焊机预设值：120Amps-240Amps、焊接电压：25V-30V、焊接电流70A-100A、焊接速度：3mm/s-5mm/s、双丝间距：3mm-7mm、焊丝干伸长：15-20mm、气体流量20L/min-25L/min。
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