CN103273177A - 一种针对厚板件的双tig焊接系统及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对厚板的双TIG焊接系统及其焊接方法，在焊机上安装有设置第一钨极的第一焊枪和设置第二钨极的第二焊枪，第一焊枪和第二焊枪沿焊接方向前后排列，第一焊枪和第二焊枪通过导轨相连，每个焊枪上分别设置有焊枪姿态调整装置、保护气体系统、水冷系统和焊接电源。本发明通过两个焊枪的空间排布，以及两个钨极的焊接参数匹配，使得第一钨极起到初始形成焊接熔池的作用，第二钨极起到增加熔深的作用，实现厚板工件的一次焊透。

Description

一种针对厚板件的双TIG焊接系统及其焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术，更加具体的说，涉及TIG焊接技术领域，针对厚板件的双TIG焊接系统及其焊接方法。
背景技术
非熔化极气体保护焊（TIG焊）在现代焊接方法中很普及，它的优点是焊缝质量好，一般用于精密焊接及高质量的焊接。其主要缺点是焊接效率低、钨极承载电流能力有限，电弧功率受到制约，熔敷率低，焊缝较浅，对于厚度较大的板材或管材焊接，需开坡口并采用多层焊接。
双TIG高效焊接工艺是近几年出现的一种新型焊接工艺。该工艺沿焊接方向前后列置两个TIG焊枪，可显著提高焊接速度，增加熔敷率，但由于两焊枪距工件距离基本保持一致，其对于增加焊接熔深效果并不显著，对于厚度较大的板材仍需开坡口。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，要解决的是TIG焊时由于钨极承载电流能力有限，电弧功率受到制约，导致的焊缝较浅问题，提出一种显著增加焊接熔深的双TIG焊接系统及其焊接方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种针对厚板件的双TIG焊接系统，包括焊机，所述焊机上安装有设置第一钨极的第一焊枪、设置第二钨极的第二焊枪，所述第一焊枪和所述第二焊枪利用导轨相连，所述第一焊枪和所述第二焊枪上分别设置有焊枪姿态调整装置，所述第一焊枪和所述第二焊枪上分别配有焊接电源、保护气体装置和水冷系统。
其中，所述焊枪姿态调整装置包括垂直伸缩装置和角度调整装置。
一种针对厚板件的双TIG焊接系统的焊接工艺，包括以下步骤：
（1）沿焊接方向使所述第一焊枪位于前端，使所述第二焊枪位于后端，利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪和所述第二焊枪的焊枪姿态，使所述第一钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角为0°～45°之间，使所述第二钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角为0°～15°之间；
（2）利用所述导轨使得所述第一钨极与所述第二钨极的尖端距离为20～60mm；
（3）利用所述枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪和所述第二焊枪的焊枪姿态，使第一钨极和第二钨极与待焊平面的间距为2～6mm之间，且两钨极与待焊平面间距保持一致；
（4）引弧，两钨极同时引弧，其中所述第一钨极的焊接电流为100～300A，焊接电压为14～22V，气体流量为10～30L/min，焊接电源为直流正接，所述第二钨极的焊接电流均为300～500A，焊接电压为26～34V，气体流量为30～50L/min，焊接电源为直流正接；
（5）形成熔池后，利用所述垂直伸缩装置调整所述第二焊枪上下位置，使所述第二钨极插入熔池为2～8mm；
（6）开始施焊，其中所述第一钨极的焊接电流为300～500A，焊接电压为22～30V，焊接速度为6～12cm/min，气体流量为10～30L/min，焊接电源为直流正接；所述第二钨极的焊接电流为500～600A，焊接电压为30～34V，焊接速度为6～12cm/min，气体流量为30～50L/min，焊接电源为直流正接。
各个步骤中参数优选如下：
（1）沿焊接方向使所述第一焊枪位于前端，使所述第二焊枪位于后端，利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪和所述第二焊枪的焊枪姿态，使所述第一钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角为10°～35°之间，使所述第二钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角为5°～10°之间；
（2）利用所述导轨使得所述第一钨极与所述第二钨极的尖端距离为30～50mm；
（3）利用所述枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪和所述第二焊枪的焊枪姿态，使第一钨极和第二钨极与工件表面的间距为3～5mm之间，且两钨极与工件表面间距保持一致；
（4）引弧，两钨极同时引弧，其中所述第一钨极的焊接电流为200～300A，焊接电压为15～20V，气体流量为20～30L/min，焊接电源为直流正接，所述第二钨极的焊接电流均为350～450A，焊接电压为26～34V，气体流量为30～50L/min，焊接电源为直流正接；
（5）形成熔池后，利用所述垂直伸缩装置调整所述第二焊枪上下位置，使所述第二钨极插入熔池2～5mm；
（6）开始施焊，其中所述第一钨极的焊接电流为350～500A，焊接电压为22～28V，焊接速度为6～10cm/min，气体流量为20～30L/min，焊接电源为直流正接；所述第二钨极的焊接电流为500～600A，焊接电压为30～34V，焊接速度为6～12cm/min，气体流量为30～40L/min，焊接电源为直流正接。
选用焊接领域常用保护气体进行气体保护即可，如惰性气体，氮气、氦气或者氩气。
本发明的有益效果是：本发明通过第一钨极对工件进行预热，形成初步熔池，利用第二钨极插入熔池，显著提高焊接熔深，实现厚板件（10～16mm）不开坡口一次焊透。
附图说明
图1是本发明所提供的针对厚板的双TIG焊接系统的结构示意图。
图2是本发明所提供的针对厚板的双TIG焊接工艺引弧阶段示意图。
图3是本发明所提供的针对厚板的双TIG焊接工艺施焊阶段示意图。
图中：11、第一钨极，12、第一焊枪，21、第二钨极，22、第二焊枪，3、导轨，4、焊枪姿态调整装置，5、保护气体系统，6、水冷系统，7、焊接电源，8、待焊工件、第一钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角α，第二钨极与待焊平面的夹角β，第一钨极、第二钨极与工件表面的间距d2，第一钨极与第二钨极尖端距离d1，第二钨极插入熔池中距离d3。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述：
如图1所示，一种针对厚板的双TIG焊接系统，在焊机上安装有两个个焊枪，分别称之为第一焊枪12、第二焊枪22，其上分别设置第一钨极11、第二钨极21。第一焊枪12与第二焊枪22由导轨3相连，其中导轨选用现有的可以实现焊枪滑动的导轨。
第一焊枪12、第二焊枪22上分别设置有焊枪姿态调整装置4，选用焊枪姿态调整装置4具体包括垂直伸缩装置和角度调整装置，垂直伸缩装置和角度调整装置选用现有焊接设备上通用的调整装置。
第一焊枪12、第二焊枪22上分别配有保护气体系统5、水冷系统6和焊接电源7。
如图2、3所示，一种针对厚板的双TIG焊接方法，该焊接方法采用双焊枪非熔化极气体保护焊接方法，焊接方法为单道焊，引弧阶段形成一个初始熔池，施焊阶段，第二钨极插入焊接熔池一段距离，形成一个深熔熔池。
选用奥氏体不锈钢进行焊接实施例。
实施例1
本焊接工艺特别针对于厚度10mm的焊接工件，不开坡口。
沿焊接方向使第一焊枪12位于前端，使第二焊枪22位于后端。焊接时，第一钨极11起到初步形成焊接熔池的作用，第二钨极起到增加熔深，实现板件熔透的作用。
焊接之前，利用焊枪姿态调整装置4分别调整第一焊枪12、第二焊枪22，第一钨极11与待焊平面的垂直线之间的夹角为α，第二钨极21与待焊平面的夹角为β，第一钨极、第二钨极与工件表面的间距为d2。使夹角α为0°，使夹角β为15°，使间距d2为4mm。利用导轨3调整第一钨极11与第二钨极21尖端距离为d1，使d1为60mm。
引弧，其中第一钨极11的焊接电流为100～160A，焊接电压为14～16V，气体流量为10～16L/min，焊接电源为直流正接；第二钨极21的焊接电流为300～360A，焊接电压为22～24V，气体流量为30～36L/min，焊接电源为直流正接。
引弧后，利用焊枪姿态调整装置调整第二钨极21，第二钨极插入熔池中距离为d3，使d3为2mm；第一钨极11的焊接电流为300～360A，焊接电压为22～24V，焊接速度为10～12cm/min，为气体流量10～16L/min，焊接电源为直流正接；第二钨极21的焊接电流为500～530A，焊接电压为30～31V，焊接速度为10～12cm/min，气体流量为30～36L/min，焊接电源为直流正接。
实施例2
本焊接工艺特别针对于厚度14mm的焊接工件，不开坡口。
沿焊接方向使第一焊枪12位于前端，使第二焊枪22位于后端。焊接时，第一钨极11起到初步形成焊接熔池的作用，第二钨极起到增加熔深，实现板件熔透的作用。
焊接之前，利用焊枪姿态调整装置4分别调整第一焊枪12、第二焊枪22，第一钨极11与待焊平面的垂直线之间的夹角为α，第二钨极21与待焊平面的夹角为β，第一钨极、第二钨极与工件表面的间距为d2。使夹角α为0°，使夹角β为15°，使间距d2为3mm。利用导轨3调整第一钨极11与第二钨极21尖端距离为d1，使d1为40mm。
引弧，其中第一钨极11的焊接电流为160～230A，焊接电压为16～19V，气体流量为16～23L/min，焊接电源为直流正接；第二钨极21的焊接电流为360～430A，焊接电压为24～27V，气体流量为36～43L/min，焊接电源为直流正接。
引弧后，利用焊枪姿态调整装置调整第二钨极21，第二钨极插入熔池中距离为d3，使d3为5mm；第一钨极11的焊接电流为360～430A，焊接电压为24～27V，焊接速度为8～10cm/min，为气体流量16～23L/min，焊接电源为直流正接；第二钨极21的焊接电流为530～560A，焊接电压为31～32V，焊接速度为8～10cm/min，气体流量为36～43L/min，焊接电源为直流正接。
实施例3
本焊接工艺特别针对于厚度16mm的焊接工件，不开坡口。
沿焊接方向使第一焊枪12位于前端，使第二焊枪22位于后端。焊接时，第一钨极11起到初步形成焊接熔池的作用，第二钨极起到增加熔深，实现板件熔透的作用。
焊接之前，利用焊枪姿态调整装置4分别调整第一焊枪12、第二焊枪22，第一钨极11与待焊平面的垂直线之间的夹角为α，第二钨极21与待焊平面的夹角为β，第一钨极、第二钨极与工件表面的间距为d2。使夹角α为0°，使夹角β为15°，使间距d2为2mm。利用导轨3调整第一钨极11与第二钨极21尖端距离为d1，使d1为20mm。
引弧，其中第一钨极11的焊接电流为230～300A，焊接电压为19～22V，气体流量为23～30L/min，焊接电源为直流正接；第二钨极21的焊接电流为430～500A，焊接电压为27～30V，气体流量为43～50L/min，焊接电源为直流正接。
引弧后，利用焊枪姿态调整装置调整第二钨极21，第二钨极插入熔池中距离为d3，使d3为8mm；第一钨极11的焊接电流为430～500A，焊接电压为27～30V，焊接速度为6～8cm/min，为气体流量23～30L/min，焊接电源为直流正接；第二钨极21的焊接电流为560～600A，焊接电压为32～34V，焊接速度为6～8cm/min，气体流量为43～50L/min，焊接电源为直流正接。
继续按照发明内容公开的工艺参数调整焊接工艺进行焊接，焊接完成之后进行清理及检测，具体包括：1.焊后仔细清除焊缝焊渣及飞溅物；2.焊后按照相关标准对焊缝进行无损检测；3.对于有缺陷需返修的焊缝，根据实际情况进行修复，修复后再进行无损检测；4.焊缝质量应符合相关验收标准的要求。
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 (7)

1.一种针对厚板的双TIG焊接系统，包括焊机，其特征在于，所述焊机上安装有设置第一钨极的第一焊枪和设置第二钨极的第二焊枪，所述第一焊枪和所述第二焊枪沿焊接方向前后排列，所述第一焊枪和所述第二焊枪通过导轨相连，所述第一焊枪和所述第二焊枪上分别设置有焊枪姿态调整装置、保护气体系统、水冷系统和焊接电源。
2.根据权利要求1所述的一种针对厚板的双TIG焊接系统，其特征在于，所述焊枪姿态调整装置应包括垂直伸缩装置和角度调整装置。
3.一种基于如权利要求1所述针对厚板的双TIG焊接系统的进行焊接的方法，其特征在于，通过第一钨极对工件进行预热，形成初步熔池，利用第二钨极插入熔池，显著提高焊接熔深，实现厚板件在不开坡口条件下一次焊透，按照下述步骤进行：
（1）沿焊接方向使所述第一焊枪位于前端，使所述第二焊枪位于后端，利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪和所述第二焊枪的焊枪姿态，使所述第一钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角为0°～45°之间，使所述第二钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角为0°～15°之间；
（2）利用所述导轨使得所述第一钨极与所述第二钨极的尖端距离为20～60mm；
（3）利用所述枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪和所述第二焊枪的焊枪姿态，使第一钨极和第二钨极与工件表面的间距为2～6mm之间，且两钨极与工件表面间距保持一致；
（4）引弧，两钨极同时引弧，其中所述第一钨极的焊接电流为100～300A，焊接电压为14～22V，气体流量为10～30L/min，焊接电源为直流正接，所述第二钨极的焊接电流均为300～500A，焊接电压为26～34V，气体流量为30～50L/min，焊接电源为直流正接；
（5）形成熔池后，利用所述垂直伸缩装置调整所述第二焊枪上下位置，使所述第二钨极插入熔池2～8mm；
（6）开始施焊，其中所述第一钨极的焊接电流为300～500A，焊接电压为22～30V，焊接速度为6～12cm/min，气体流量为10～30L/min，焊接电源为直流正接；所述第二钨极的焊接电流为500～600A，焊接电压为30～34V，焊接速度为6～12cm/min，气体流量为30～50L/min，焊接电源为直流正接。
4.根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，各个步骤优选参数如下：
（1）沿焊接方向使所述第一焊枪位于前端，使所述第二焊枪位于后端，利用所述焊枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪和所述第二焊枪的焊枪姿态，使所述第一钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角为10°～35°之间，使所述第二钨极与待焊平面的垂直线之间的夹角为5°～10°之间；
（2）利用所述导轨使得所述第一钨极与所述第二钨极的尖端距离为30～50mm；
（3）利用所述枪姿态调整装置分别调整所述第一焊枪和所述第二焊枪的焊枪姿态，使第一钨极和第二钨极与工件表面的间距为3～5mm之间，且两钨极与工件表面间距保持一致；
（4）引弧，两钨极同时引弧，其中所述第一钨极的焊接电流为200～300A，焊接电压为15～20V，气体流量为20～30L/min，焊接电源为直流正接，所述第二钨极的焊接电流均为350～450A，焊接电压为26～34V，气体流量为30～50L/min，焊接电源为直流正接；
（5）形成熔池后，利用所述垂直伸缩装置调整所述第二焊枪上下位置，使所述第二钨极插入熔池2～5mm；
（6）开始施焊，其中所述第一钨极的焊接电流为350～500A，焊接电压为22～28V，焊接速度为6～10cm/min，气体流量为20～30L/min，焊接电源为直流正接；所述第二钨极的焊接电流为500～600A，焊接电压为30～34V，焊接速度为6～12cm/min，气体流量为30～40L/min，焊接电源为直流正接。
5.根据权利要求3或者4所述的焊接方法，其特征在于，所述气体保护选用焊接领域常用保护气体进行气体保护即可，如惰性气体，氮气、氦气或者氩气。
6.如权利要求3或者4所述的焊接方法在实施厚板双TIG焊接中的应用，其特征在于，所述厚板的厚度为10～16mm。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述厚板材料选用奥氏体不锈钢。
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