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Abstract

<b>本发明提供一种汽车钎焊装置，装置包括焊接热源、焊枪、送丝机构、机器人和控制器，焊枪设置在机器人上，控制器分别与焊接热源、焊枪、送丝机构和机器人相连并控制它们的运转，焊接热源包括前端等离子电源和后端等离子电源，焊枪端部设置有前端等离子喷嘴、后端等离子喷嘴和导丝嘴，前端等离子喷嘴通过线缆与前端等离子电源相连，后端等离子喷嘴通过线缆与后端等离子电源相连，导丝嘴与送丝机构相连，送丝机构送出的焊丝从导丝嘴中伸出。这种汽车钎焊装置具有焊缝强度高、焊缝窄、无飞溅、焊接效率高等特点，同时这种钎焊制造可以比激光钎焊制造大幅度降低投资，降低使用成本，从而获得更为广泛的应用。</b>

Description

一种汽车钎焊装置
技术领域
本发明涉及一种焊接方法及装置，尤其涉及一种用于汽车焊接的焊接方法及装置。
背景技术
钎焊与熔焊方法不同之处在于：钎焊时母材不熔化，钎料的熔化温度低于母材，加热温度低于母材固相线而高于钎料液相线，钎料受热熔化后将母材连接。汽车领域使用的钎焊工艺的主要要求是：效率高、焊缝强度高、焊缝光滑、不破坏镀锌层。
目前在汽车制造领域使用最为广泛和常见的，主要有两种钎焊工艺装置，即激光钎焊和CMT（冷钎焊）钎焊技术。
第一种钎焊装置即激光钎焊也称之为激光填丝钎焊，这种激光钎焊技术的工艺装置主要由激光发生器、光纤、焊接头、送丝机构和机器人组成，以激光作为热源，由激光发生器发出的、具有一定功率的激光将焊丝熔化，焊丝与激光束和焊缝呈一定角度，然后利用机器人的牵引将熔化的焊料浸润被焊零件，最终熔化的焊丝填充到所需焊接的工件之间，从而完成焊接加工。（发明人：W·乌里希，瑞士焊接技术有限公司，专利号:200580024040，国际公布号WO2005/118196，国际公布日：2005年12月15日，用于硬钎焊的方法和设备）
激光钎焊的优势是效率高、焊缝窄、无飞溅、焊缝表面光滑、回复斜度高、保护镀锌层等，由于焊缝表面质量好，一般激光钎焊后可以直接进行涂漆。
第二种钎焊工艺装置是CMT冷钎焊技术。CMT是COLDMETALTRANSFER的缩写，所谓的冷钎焊技术是由福纽斯（FRONIUS）公司发明并率先在汽车焊接领域应用的。CMT钎焊技术是以熔化极气体保护焊为基本原理、在焊丝与被焊金属表面短路时通过焊丝的回抽运动帮助焊丝与熔滴分离，因此具有焊接热输入低、无飞溅等显著优势。CMT钎焊装置由CMT电源、CMT送丝机构、机器人、CMT焊枪（带推拉丝装置）、CMT控制器等组成（发明人：约瑟夫·莱布,约瑟夫·阿特尔斯梅尔，专利公开号：CN101421068A，公开日2009年4月29日，一种工件焊接方法Methodofweldingaworkpiece）。
还有一种与本发明相关的钎焊技术—自动TIG钎焊，即使用钨极氩弧焊电源为热源的自动填丝钎焊装置，焊丝则使用了钎焊丝。自动TIG钎焊装置包括机器人和自动送丝机构。等离子弧将焊丝熔化并填充到焊缝里实现钎焊连接。自动TIG钎焊装置的优势在于焊接变形小、焊缝质量最好（无气孔）、焊缝美观等。
近十年以来，以所述的激光钎焊装置在汽车焊接领域的应用最为广泛，但激光钎焊仍然存在诸多局限性，这主要指：激光钎焊的热源是激光束，由于激光束斑很小因此要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移，否则很容易造成焊接缺陷；激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资相对较大；激光焊接技术复杂，技术难度大，防护等级高，系统占地面积较大等，也是一种运行成本较高的焊接工艺技术。
所述CMT钎焊装置在汽车焊接加工领域的应用局限从一开始就凸显出来，这主要指：虽然CMT钎焊解决了MIG电弧钎焊热变形大、热飞溅的问题，但因为其主要原理是冷金属过渡技术，虽然热输入量低，但也因此使得焊缝强度较低，无法根本性地提高焊接零件的强度和刚度，这使其应用受到局限。
所述自动TIG钎焊装置目前也在逐步扩大在汽车焊接领域的应用。但其最大的应用局限是生产效率低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种汽车钎焊方法，采用如下技术方案：
一种汽车钎焊的方法，使用单独控制的两个等离子弧作为焊接电源，前端的等离子弧主要用于对被焊工件焊缝位置进行局部预热，后端等离子弧主要用于熔化焊丝。
本发明的另一个目的是提供一种低变形的连续汽车钎焊装置，这种汽车钎焊装置具有焊缝强度高、焊缝窄、无飞溅、焊接效率高等特点，同时这种钎焊制造可以比激光钎焊制造大幅度降低投资，降低使用成本，从而获得更为广泛的应用。
为了实现该目的，本发明的技术方案如下：
一种汽车钎焊装置，包括焊接热源、焊枪、送丝机构、机器人和控制器，焊枪设置在机器人上，控制器分别与焊接热源、焊枪、送丝机构和机器人相连并控制它们的运转，其特征在于：
焊接热源包括前端等离子电源和后端等离子电源，焊枪端部设置有前端等离子喷嘴、后端等离子喷嘴和导丝嘴，前端等离子喷嘴通过线缆与前端等离子电源相连，后端等离子喷嘴通过线缆与后端等离子电源相连，导丝嘴与送丝机构相连，送丝机构送出的焊丝从导丝嘴中伸出。
所述焊枪端部设置有保护罩，前端等离子喷嘴、后端等离子喷嘴和导丝嘴被包覆在其中，保护罩中还有具有与保护气气瓶相通的管路开口。
所述前端等离子喷嘴、后端等离子喷嘴和导丝嘴沿焊接方向前后依次排列。
所述导丝嘴与后端等离子喷嘴之间具有一个35°~55°的夹角。
所述前端等离子喷嘴、导丝嘴和后端等离子喷嘴沿焊接方向前后依次排列。
所述导丝嘴和后端等离子喷嘴之间具有20°~40°的夹角。
所述前端等离子喷嘴产生的电弧电流要小于后端等离子喷嘴产生的电弧电流。
所述前端等离子喷嘴产生的电弧电流为40-60A，所述后端等离子喷嘴产生的电弧电流为80A~120A。
本发明具有如下的技术效果：
1、使用单独控制的两个等离子弧作为焊接电源，使其中前端的等离子弧主要用于对被焊工件焊缝位置进行局部预热，其后端等离子弧主要用于熔化焊丝，可以提高焊丝熔化效率和毛细浸润效果，从而提高钎焊质量。
2、前端等离子弧主要用于对焊缝进行局部预热，后端等离子与导丝嘴组成一个与TIG自动钎焊相似的焊接单元，因此可以得到接近TIG钎焊效果的焊缝质量，并且不破坏焊接工件的镀锌层。
3、在前端等离子弧和后端等离子弧的共同作用下，本发明装置可以在更高的送丝速度下完成高质量的钎焊，与TIG自动钎焊相比，焊接效率可以提高数倍，焊接速度达到与激光钎焊接近的水平。
4、使用一把焊枪，其操作更为简便。
附图说明
图1为本发明的结构整体示意图；
图2为本发明实施例1的焊枪示意图；
图3为本发明实施例2的焊枪示意图。
具体实施方式
以下将结合所附的附图对本发明的一个优选实施例进行描述。
实施例1
图1和图2展示的是所述汽车钎焊装置的一个实施例，一种汽车钎焊装置，包括前端等离子电源1、后端等离子电源2、钎焊焊枪3、送丝机构4、机器人5和控制器6，所述前端等离子电源1和后端等离子电源2共同组成焊接热源、焊枪3设置在机器人的自动臂上，焊枪3包括前端等离子喷嘴7、后端等离子喷嘴8和导丝嘴9，前端等离子喷嘴7、后端等离子喷嘴8和导丝嘴9依次排列，焊枪3端头设置有保护罩10，前端等离子喷嘴7、后端等离子喷嘴8和导丝嘴9都被包裹在其中。焊枪3上还包括有管路与气瓶相通，气瓶中装有保护气体，保护气体从气瓶中通过管路进入到保护罩10内，充当焊接保护气体，本发明采用氩气作为焊接保护气体。
前端等离子喷嘴7通过线缆与前端等离子电源1相连，后端等离子喷嘴8通过线缆与后端等离子电源2相连，导丝嘴9与送丝机构4相连，送丝机构4送出的焊丝从导丝嘴9中伸出。
控制装置6分别与前端等离子电源1、后端等离子电源2、送丝机构4和机器人5相连，由控制装置控制上述构件的运转。
这里的前后端指的是沿钎焊的焊接方向，前端指的是沿焊接方向排列位于前端，后端指的是沿焊接方向排列与后端，前端的等离子弧主要用于对被焊母材预热，位于沿焊接方向排列在后端的等离子弧则主要用于熔化焊丝。在本实施例1中，前端等离子喷嘴7、后端等离子喷嘴8和导丝嘴9沿焊接方向前后依次排列。
导丝嘴9与后端等离子喷嘴8之间具有一个45°的夹角（填丝角度）,可以在35°~55°范围内调节，其效果是可以获得稳定的焊接过程。填丝角度过小时焊丝熔化点距离焊缝较远，影响焊缝质量；填丝角度过大时，则会增加送丝阻力，焊接过程中容易造成顶丝。
本发明所述的汽车钎焊装置的工作原理为：在焊接工作中，等离子电源1通过等离子喷嘴7、等离子电源2通过等离子喷嘴8产生的压缩等离子弧具有能量密度高、能量集中、电弧稳定等特点，前端等离子喷嘴7的电弧（电流为40-60A）对母材焊缝区域进行局部加热但不破坏镀锌层，从导丝嘴9伸出的钎焊焊丝连续送入后端等离子喷嘴8的电弧（电流80A~120A）的中心，焊丝被熔化并浸入焊缝中。
所述汽车钎焊装置，在前端等离子弧和后端等离子弧的共同作用下，焊丝的熔化效率增加，因此可以使用更快的送丝速度，能够大幅度提高钎焊效率，钎焊速度接近于激光钎焊，达到2m/s或者更高。
实施例2
如图3所示，与实施例1不同的是，导丝嘴9位于前端等离子喷嘴7、后端等离子喷嘴8之间，后端等离子喷嘴8与导丝嘴9之间具有一个30°左右的夹角（填丝角度）,可以在20°~40°范围内调节，其效果是可以获得稳定的焊接过程。填丝角度过小会影响后端等离子弧对填丝的熔化效果，填丝角度过大时，则会增加后端等离子喷嘴8的倾角，会增加焊枪尺寸。

Claims (8)

1.一种汽车钎焊装置，包括焊接热源、焊枪、送丝机构、机器人和控制器，焊枪设置在机器人上，控制器分别与焊接热源、焊枪、送丝机构和机器人相连并控制它们的运转，其特征在于：
焊接热源包括前端等离子电源和后端等离子电源，焊枪端部设置有前端等离子喷嘴、后端等离子喷嘴和导丝嘴，前端等离子喷嘴通过线缆与前端等离子电源相连，后端等离子喷嘴通过线缆与后端等离子电源相连，导丝嘴与送丝机构相连，送丝机构送出的焊丝从导丝嘴中伸出。
2.如权利要求1所述的一种汽车钎焊装置，其特征在于，所述焊枪端部设置有保护罩，前端等离子喷嘴、后端等离子喷嘴和导丝嘴被包覆在其中，保护罩中还有具有与保护气气瓶相通的管路开口。
3.如权利要求2所述的一种汽车钎焊装置，其特征在于，所述前端等离子喷嘴、后端等离子喷嘴和导丝嘴沿焊接方向前后依次排列。
4.如权利要求3所述的一种汽车钎焊装置，其特征在于，所述导丝嘴与后端等离子喷嘴之间具有一个35°~55°的夹角。
5.如权利要求3所述的一种汽车钎焊装置，其特征在于，所述前端等离子喷嘴、导丝嘴和后端等离子喷嘴沿焊接方向前后依次排列。
6.如权利要求5所述的一种汽车钎焊装置，其特征在于，所述导丝嘴和后端等离子喷嘴之间具有20°~40°的夹角。
7.如权利要求4或6所述的一种汽车钎焊装置，其特征在于，所述前端等离子喷嘴产生的电弧电流要小于后端等离子喷嘴产生的电弧电流。
8.如权利要求7所述的一种汽车钎焊装置，其特征在于，所述前端等离子喷嘴产生的电弧电流为40-60A，所述后端等离子喷嘴产生的电弧电流为80A~120A。
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