CN104625338A - 微振动焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接工艺技术领域，具体地说是一种能够有效加快熔滴过渡，提高熔敷率，改善焊缝组织的微振动焊接装置及方法，设有弧焊电源、导电杆、导线、电极夹持体、焊丝供给机构、喷嘴，其特征在于还设有与电极夹持体相连接的微振动机构，所述微振动机构包括振动发生部件、振动传递部件和振动用电源，其中振动发生部件与振动传递部件相连接，振动传递部件采用与振动发生部件相连接的导杆、缓冲体，缓冲体设在导杆末端，并与电极夹持体相抵触，导杆前端与振动发生部件相连接，本发明与现有技术相比，能够显著提高焊接质量。

Description

微振动焊接装置及方法

技术领域：

本发明涉及焊接工艺技术领域，具体地说是一种能够有效加快熔滴过渡，提高熔敷率，改善焊缝组织的微振动焊接装置及方法。

背景技术：

传统及新兴的机械制造业中，熔化极气体保护焊(MIG)、埋弧焊(SAW)、钨极氩弧焊(TIG)等熔敷效率高或者操作方便的弧焊技术在压力容器制造、汽车航天等领域有较为广泛的应用，采用此类弧焊技术进行焊接作业时，要提高焊接生产效率必然要增加焊接热输入，热输入的增加使得焊缝凝固金属晶粒粗大、变形严重，极大地降低了焊接接头的力学性能及加工质量。

发明内容：

本发明针对目前存在的缺点和不足，提出了一种能够有效加快熔滴过渡，提高熔敷率，改善焊缝组织的微振动焊接装置及方法。

本发明通过以下措施达到：

一种微振动焊接装置，设有弧焊电源、导电杆、导线、电极夹持体、焊丝供给机构、喷嘴，其特征在于还设有与电极夹持体相连接的微振动机构，所述微振动机构包括振动发生部件、振动传递部件和振动用电源，其中振动发生部件与振动传递部件相连接，振动传递部件采用与振动发生部件相连接的导杆、缓冲体，缓冲体设在导杆末端，并与电极夹持体相抵触，导杆前端与振动发生部件相连接。

本发明的振动传递部件上设有冷却机构，冷却机构可以采用冷却水袋。

本发明中焊丝供给机构包括所述送丝机构包括安装在机座上的丝轮架、经穿轴安装在丝轮架上的丝轮、固定在机座上的导丝轮架、经穿轴安装在导丝轮架上的导丝轮、经支架固定在机座上的夹丝对轮、固定在机座前端的送丝管支架、与送丝管支架经万向节相连接的送丝管，其中导丝轮架位于丝轮架前方，送丝管采用喇叭状，送丝管的出口端管径小于入口端管径。

本发明中微振动机构还可以与焊丝供给机构中的送丝管相连接，使振动信号传递至焊丝，使焊丝在熔池内产生微振动，提高焊缝组织结构。

本发明振动发生部件采用振动马达，振动马达的工作频率在150KHZ-200KHZ。

一种微振动焊接方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：微振动源将电能转换为振动能，经振动导杆传递到导电嘴上，使导电嘴处于微振动状态，

步骤二：焊接电流从导电杆经导线传递至导电嘴，保证焊接回路导通，

步骤三：接通焊接主回路，在引弧板上引燃电弧，打开水冷机构。

步骤四：待电弧稳定后，启动振动源，待电极或者焊丝处于良好的微振状态，焊枪转移到工件上，

步骤五：电极或者焊丝在微振动作用下，电弧力以及熔滴对熔池的作用方式发生相应的变化，从而引起熔池的有序震荡，进而细化晶粒，提高焊接质量，

步骤六：焊接过程完毕后，先关闭弧焊电源，再关闭振动电源。

本发明提供的微振动辅焊接装置可以根据焊丝的材料、尺寸以及焊接要求进行频率的调节。当要求的频率较低时，可以采用马达振动或者气动直线振动，电磁振动由于频率范围较宽，所以也可以用于低频率范围的振动。当要求的频率较高时，可以采用超声振动或者电磁振动。振动导杆和电极夹持体、焊丝供给部件或外部喷嘴之间用螺纹连接，这样可以保证振动的有效传递。本发明提供的电极或填充材料推挽式微振动辅助弧焊装置还可与热丝装置结合使用，更能进一步提高效率。

本发明相对于普通弧焊方法具有以下显著效果：(1)减小了熔滴的尺寸，降低了熔滴对焊接熔池的冲击。由于熔滴以细小颗粒形式进入熔池，有利于减少气孔、未熔合等缺陷，焊缝组织细密，组织均匀性好。(2)避免了熔滴过多吸收电弧能量而使熔滴过热，使电弧热量主要用于加热母材，加热效率明显提高。(3)在频率可调的微振动作用下，熔滴过渡频率加快，同时熔滴具有了垂直于填充材料轴线的动能，可以促进熔池流动，改善焊缝结晶组织。(4)设备简单，可用于焊接平台或者手工操作，适用性强，相比沿焊丝轴向振动的TIP TIG等设备，成本大大降低，便于工业推广。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图标记：电极夹持体1、振动发生部件2、振动传递部件3、振动用电源4、丝轮架5、机座6、导丝轮架7、夹丝对轮8、送丝管支架9、万向节10、送丝管11。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图1所示，本发明提出了一种微振动焊接装置，设有弧焊电源、导电杆、导线、电极夹持体1、焊丝供给机构、喷嘴，其特征在于还设有与电极夹持体1相连接的微振动机构，所述微振动机构包括振动发生部件2、振动传递部件3和振动用电源4，其中振动发生部件2与振动传递部件3相连接，振动传递部件3采用与振动发生部件2相连接的导杆、缓冲体，缓冲体设在导杆末端，并与电极夹持体1相抵触，导杆前端与振动发生部件相连接。

本发明的振动传递部件3上设有冷却机构，冷却机构可以采用冷却水袋。

本发明中焊丝供给机构包括所述送丝机构包括安装在机座6上的丝轮架5、经穿轴安装在丝轮架5上的丝轮、固定在机座6上的导丝轮架7、经穿轴安装在导丝轮架7上的导丝轮、经支架固定在机座6上的夹丝对轮8、固定在机座1前端的送丝管支架9、与送丝管支架9经万向节10相连接的送丝管11，其中导丝轮架位于丝轮架前方，送丝管采用喇叭状，送丝管11的出口端管径小于入口端管径。

本发明中微振动机构还可以与焊丝供给机构中的送丝管11相连接，使振动信号传递至焊丝，使焊丝在熔池内产生微振动，提高焊缝组织结构。

本发明振动发生部件采用振动马达，振动马达的工作频率在150KHZ-200KHZ。

一种微振动焊接方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：微振动源将电能转换为振动能，经振动导杆传递到导电嘴上，使导电嘴处于微振动状态，

步骤二：焊接电流从导电杆经导线传递至导电嘴，保证焊接回路导通，

步骤三：接通焊接主回路，在引弧板上引燃电弧，打开水冷机构。

步骤四：待电弧稳定后，启动振动源，待电极或者焊丝处于良好的微振状态，焊枪转移到工件上，

步骤五：电极或者焊丝在微振动作用下，电弧力以及熔滴对熔池的作用方式发生相应的变化，从而引起熔池的有序震荡，进而细化晶粒，提高焊接质量，

步骤六：焊接过程完毕后，先关闭弧焊电源，再关闭振动电源。

本发明提供的微振动辅焊接装置可以根据焊丝的材料、尺寸以及焊接要求进行频率的调节。当要求的频率较低时，可以采用马达振动或者气动直线振动，电磁振动由于频率范围较宽，所以也可以用于低频率范围的振动。当要求的频率较高时，可以采用超声振动或者电磁振动。振动导杆和电极夹持体、焊丝供给部件或外部喷嘴之间用螺纹连接，这样可以保证振动的有效传递。本发明提供的电极或填充材料推挽式微振动辅助弧焊装置还可与热丝装置结合使用，更能进一步提高效率。

本发明相对于普通弧焊方法具有以下显著效果：(1)减小了熔滴的尺寸，降低了熔滴对焊接熔池的冲击。由于熔滴以细小颗粒形式进入熔池，有利于减少气孔、未熔合等缺陷，焊缝组织细密，组织均匀性好。(2)避免了熔滴过多吸收电弧能量而使熔滴过热，使电弧热量主要用于加热母材，加热效率明显提高。(3)在频率可调的微振动作用下，熔滴过渡频率加快，同时熔滴具有了垂直于填充材料轴线的动能，可以促进熔池流动，改善焊缝结晶组织。(4)设备简单，可用于焊接平台或者手工操作，适用性强，相比沿焊丝轴向振动的TIP TIG等设备，成本大大降低，便于工业推广。

Claims (6)

1.一种微振动焊接装置，设有弧焊电源、导电杆、导线、电极夹持体、焊丝供给机构、喷嘴，其特征在于还设有与电极夹持体相连接的微振动机构，所述微振动机构包括振动发生部件、振动传递部件和振动用电源，其中振动发生部件与振动传递部件相连接，振动传递部件采用与振动发生部件相连接的导杆、缓冲体，缓冲体设在导杆末端，并与电极夹持体相抵触，导杆前端与振动发生部件相连接。

2.根据权利要求1所述的一种微振动焊接装置，其特征在于振动传递部件上设有冷却机构，冷却机构采用冷却水袋。

3.根据权利要求1所述的一种微振动焊接装置，其特征在于焊丝供给机构包括所述送丝机构包括安装在机座上的丝轮架、经穿轴安装在丝轮架上的丝轮、固定在机座上的导丝轮架、经穿轴安装在导丝轮架上的导丝轮、经支架固定在机座上的夹丝对轮、固定在机座前端的送丝管支架、与送丝管支架经万向节相连接的送丝管，其中导丝轮架位于丝轮架前方，送丝管采用喇叭状，送丝管的出口端管径小于入口端管径。

4.根据权利要求1所述的一种微振动焊接装置，其特征在于微振动机构还与焊丝供给机构中的送丝管相连接。

5.根据权利要求1所述的一种微振动焊接装置，其特征在于振动发生部件采用振动马达，振动马达的工作频率在150KHZ-200KHZ。

6.一种微振动焊接方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：微振动源将电能转换为振动能，经振动导杆传递到导电嘴上，使导电嘴处于微振动状态，

步骤二：焊接电流从导电杆经导线传递至导电嘴，保证焊接回路导通，

步骤三：接通焊接主回路，在引弧板上引燃电弧，打开水冷机构。

步骤四：待电弧稳定后，启动振动源，待电极或者焊丝处于良好的微振状态，焊枪转移到工件上，

步骤五：电极或者焊丝在微振动作用下，电弧力以及熔滴对熔池的作用方式发生相应的变化，从而引起熔池的有序震荡，进而细化晶粒，提高焊接质量，

步骤六：焊接过程完毕后，先关闭弧焊电源，再关闭振动电源。