CN104227195A - 具有介入性机械扰动特征的压铸件焊接方法及焊枪 - Google Patents

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李滋亮
马小黎
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杨永攀
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
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Abstract

本发明公开了一种具有介入性机械扰动特征的压铸件焊接方法，在对压铸件进行熔化焊焊接时，将振动或旋转中的耐热扰动针插入熔池内，相比现有技术，本发明中作为扰动介质的扰动针可深入到熔池内部，可对熔池进行更充分的搅拌，能够有效的将熔池内部尤其是较深部位的气体充分逸出，焊接质量更好。作为可应用于本发明焊接方法的扰动装置，具有微型的振动或旋转机构，其输出端连接有可插入焊接熔池内部的耐热扰动针，焊接过程中扰动针随焊枪同步移动，扰动针对熔池的搅拌效果更好，可以大量减少焊缝中气孔的含量，获得良好的焊接接头。

Description

具有介入性机械扰动特征的压铸件焊接方法及焊枪
技术领域
本发明涉及材料加工领域，特别涉及一种具有介入性机械扰动特征的压铸件焊接方法及可应用该方法的焊枪。 
背景技术
压力铸造是目前成型有色金属锌、铝、镁、铜等合金铸件的重要成型工艺方法。压铸的工艺特点是铸件的强度和硬度较高，形状较为复杂且铸件壁较薄，而且生产率极高。目前压铸件被大量运用于各个行业中，例如铝压铸件产品被大量使用在汽车行业，由于其强度，耐用性，重量轻和可回收性等。镁合金压铸产品广泛应用于交通运输，手电动工具，航空航天及3C领域等。但受到压铸工艺的影响，压铸件内部往往含有较多的气体，这些气体成为了压铸件在焊接(主要为熔化焊)工艺过程中形成气孔的主要原因，压铸件焊接后在接头处形成大量的宏观和微观气孔，严重影响接头质量。由此，在工程应用中通常认为压铸件是不宜进行熔化焊，这在很大程度上限制了有色合金压铸件后续加工工艺的选择，如不能进行焊补和焊接连接，也在一定程度上影响了其在工程领域中的应用和推广。因此，解决压铸件焊接气孔问题具有重要的工程意义。 
公布号为CN102794542A和CN101239415A的两篇专利文件均公开了一种在焊接过程中利用外界振源使焊丝振动以减少焊接气孔的焊接方法，虽然焊丝振动可以在一定程度上减少焊接气孔，但存在如下两个问题：1)在焊接过程中焊丝会熔化，难以深入熔池底部，其振动只能使熔池表面得到一定的振动，使熔池内靠近表面部分的气孔逸出，而熔池内部尤其是较深部位的气孔无法从熔池内逸出；2)焊丝需要在保持稳定给进的同时对熔池施加振动，其控制难度较大。 
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种能够有效的使熔池内部尤其是较深部位气孔逸出、并且简单可靠的减少焊接气孔的压铸件焊接方法。 
与此相应，本发明另一个要解决的技术问题是提供一种可以有效减少熔池内部气孔的焊枪。 
就焊接方法而言，对压铸件进行熔化焊焊接，焊接过程中将振动或偏心旋转中的扰动针插入熔池内部对熔池进行搅拌。相比焊丝振动，本发明中作为扰动介质的扰动针可深入到熔池内部，可对熔池进行更充分的搅拌，能够有效的将熔池内部尤其是较深部位的气体充分逸出，焊接质量更好。 
作为本方法的优化，在焊接过程中扰动针随焊枪同步移动，扰动针对熔池的搅拌效果更好，可以大量减少焊缝中气孔的含量，获得良好的焊接接头。 
就可应用于上述方法的焊枪，包括焊枪本体，焊枪本体上安装有搅拌驱动装置，搅拌驱动装置的输出端连接有可插入焊接熔池内部的扰动针。 
优选的，所述搅拌驱动装置为微型振动电机。 
优选的，搅拌驱动装置为旋转电机，所述旋转电机输出轴偏心旋转。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 
图1为本发明的焊枪结构示意图； 
图2为本发明的扰动针的示意图。 
具体实施方式
一、焊接方法的实施例 
采用实施例1-6与对照例1-2进行对比，对本发明的焊接方法作进一步详细说明。 
特别说明的是，所有实施例及对照例中的以下参数均一致：块状试样几何尺 寸为70mm×50mm×6mm，焊机型号为欧地希(OTC)AVP-360，钨极氩弧焊焊接参数为：焊接电流100A、电压25V，焊接速率280mm/min，保护气体为纯度为99.99％的氩气；实施例中选用钨针作扰动针3，钨针直径为1.5mm，插入熔池端被打磨成楔型(如图2所示)。焊接具体步骤为：焊接时将被焊试样固定，在引弧板上引弧后启动焊接小车，使焊枪1以一定的速度移动，完成焊接。 
对照例1： 
对象为压铸态块状AZ91D镁合金，焊接时不加入扰动装置。 
实验结果：计算得焊缝气孔率为0.283。 
对照例2： 
对象为压铸态块状A356铝合金，焊接时不加入扰动装置。 
实验结果：计算得焊缝气孔率为0.276。 
实施例1： 
对象为压铸态块状AZ91D镁合金，钨极氩弧焊焊接压铸镁合金的同时，钨针插入至熔池内部并与焊枪1同步移动，振动电机带动钨针振动，振动频率20Hz，对焊接熔池进行振动扰动，钨针倾斜角为30°，以有利于熔池中气体的逸出。 
实验结果：计算得焊缝气孔率为0.172，与对照例1相比焊缝气孔率下降39.2％。 
实施例2： 
对象为压铸态块状A356铝合金，钨极氩弧焊焊接压铸铝合金的同时，钨针插入至熔池内部并与焊枪1同步移动，振动电机带动钨针振动，振动频率1000Hz，对焊接熔池进行振动扰动，钨针倾斜角为30°，以有利于熔池中气体的逸出。 
实验结果：计算的焊缝气孔率为0.148，与对照例2相比气孔率下降46.4％。 
实施例3： 
对象为压铸态块状AZ91D镁合金，钨极氩弧焊焊接压铸镁合金的同时，钨针插入至熔池内部并与焊枪1同步移动，振动电机带动钨针振动，振动频率 3000Hz，对焊接熔池进行振动扰动，钨针倾斜角为30°，以有利于熔池中气体的逸出。 
实验结果：计算的焊缝气孔率为0.134，与对照例1相比气孔率下降52.7％。 
实施例4： 
对象为压铸态块状A356铝合金，钨极氩弧焊焊接压铸铝合金的同时，钨针插入至熔池内部并与焊枪1同步移动，旋转电机带动钨针偏心旋转，偏心旋转即扰动针绕自身轴线以外的转轴旋转，旋转速率为10r/s，对焊接熔池进行搅拌扰动，钨针倾斜角为30°，以有利于熔池中气体的逸出。 
实验结果：计算的焊缝气孔率为0.175，与对照例2相比气孔率下降36.6％。 
实施例5： 
对象为压铸态块状AZ91D镁合金，钨极氩弧焊焊接压铸镁合金的同时，钨针插入至熔池内部并与焊枪1同步移动，旋转电机带动钨针偏心旋转，旋转速率为500r/s，对焊接熔池进行搅拌扰动，钨针倾斜角为30°，以有利于熔池中气体的逸出。 
实验结果：计算的焊缝气孔率为0.151，与对照例1相比气孔率下降46.6％。 
实施例6： 
对象为压铸态块状A356铝合金，钨极氩弧焊焊接压铸铝合金的同时，钨针插入至熔池内部并与焊枪1同步移动，旋转电机带动钨针偏心旋转，旋转速率为1000r/s，对焊接熔池进行搅拌扰动，钨针倾斜角为30°，以有利于熔池中气体的逸出。 
实验结果：计算的焊缝气孔率为0.137，与对照例2相比气孔率下降50.4％。 
结果对比： 
1、实验结果汇总见下表： 
表1  实验结果汇总表 
  实验对象 熔池搅拌方式 搅拌参数 焊缝气孔率
对照例1 AZ91D镁合金 无 无 0.283
对照例2 A356铝合金 无 无 0.276
 
  实验对象 熔池搅拌方式 搅拌参数 焊缝气孔率
实施例1 AZ91D镁合金 振动 频率20Hz 0.172
实施例2 A356铝合金 振动 频率1000Hz 0.148
实施例3 AZ91D镁合金 振动 频率3000Hz 0.134
实施例4 A356铝合金 旋转 转速10r/s 0.175
实施例5 AZ91D镁合金 旋转 转速500r/s 0.151
实施例6 A356铝合金 旋转 转速1000r/s 0.137
2、实验对象为AZ91D镁合金的各实验结果对比，如下表 
表2  实验对象为AZ91D镁合金的实验结果对比 
3、实验对象为A356铝合金的各实验结果对比，如下表 
表3实验对象为A356铝合金的实验结果对比 
综上，由表1-3可以看出，本发明的焊接方法，由于采用扰动针伸入熔池内搅拌的方法，使得焊缝气孔率大大降低。 
二、焊枪的实施例 
本发明的焊枪可以应用于上述焊接方法，包括焊枪本体1，在焊枪本体1上安装有搅拌驱动装置2，所述搅拌驱动装置输出端连接有可插入焊接熔池内部的扰动针3。优选的，所述搅拌驱动装置2为微型振动电机，使扰动针对熔池内进行振动搅拌；搅拌驱动装置2也可以是旋转电机，所述旋转电机输出轴偏心旋转，是扰动针偏心旋转对熔池进行搅拌。 
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (7)

1.一种具有介入性机械扰动特征的压铸件焊接方法，其特征在于：在对压铸件进行熔化焊焊接时，将扰动针插入熔池内，对熔池进行搅拌。
2.根据权利要求1所述的具有介入性机械扰动特征的压铸件焊接方法，其特征在于：所述扰动针对熔池内部采用振动搅拌。
3.根据权利要求1所述的具有介入性机械扰动特征的压铸件焊接方法，其特征在于：所述扰动针对熔池内部采用偏心旋转搅拌。
4.根据权利要求2或3所述的具有介入性机械扰动特征的压铸件焊接方法，其特征在于：焊接过程中耐热扰动针随焊枪同步移动。
5.一种可应用于上述焊接方法的焊枪，包括焊枪本体（1），其特征在于：所述焊枪本体（1）上安装有搅拌驱动装置（2），所述搅拌驱动装置输出端连接有可插入焊接熔池内部的扰动针（3）。
6.根据权利要求5所述的焊枪，其特征在于：所述搅拌驱动装置（2）为微型振动电机。
7.根据权利要求5所述的焊枪，其特征在于：所述搅拌驱动装置（2）为旋转电机，所述旋转电机输出轴偏心旋转。
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