CN105269124A - 一种熔丝钨极氩弧焊方法 - Google Patents

Abstract

一种熔丝钨极氩弧焊方法，采用直流熔丝钨极氩弧焊时，熔丝钨极氩弧焊枪与直流熔丝钨极氩弧焊电源的负极连接；熔丝供给器通过熔丝电流调节器与直流熔丝钨极氩弧焊电源的正极连接；工件通过焊接电流调节器与熔丝供给器、熔丝电流调节器并联，连接到直流熔丝钨极氩弧焊电源的正极。可以通过调节熔丝电流调节器、焊接电流调节器分别设定熔丝电流和焊接电流。熔丝钨极氩弧焊的熔滴过渡方式可以为滴状过渡、亚射流过渡、射流过渡中的一种。本发明的方法可以用于焊接钢材及各种有色金属材料。

Description

一种熔丝钨极氩弧焊方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种以熔化的液态金属作为填充材料的高效钨极氩弧焊方法。

背景技术

钨极氩弧焊(TIG焊)采用不熔化的钨极作为电极和工件之间建立电弧进行焊接，电弧燃烧非常稳定，具有电弧稳定、无飞溅、焊接质量高、几乎可以焊接任何金属和合金的特点，是一种应用非常广泛的焊接方法。但这种焊接方法的焊接效率较低，通常只用于薄板焊接和厚板的打底焊接。TIG焊可以不填丝进行焊接，也可以填丝进行焊接。填丝方式可以是手工填丝，也可以自动送丝。所填焊丝在电弧中熔化，进入熔池金属，凝固后形成焊缝。焊丝受弧柱区加热，难以快速熔化，焊接效率难以大幅度提高。

随着焊接技术的发展，工业生产中焊接结构所占的比例不断增加，特别是大量厚板焊接结构的出现，导致对高效焊接技术的需求与日俱增。

熔化极气体保护焊(MIG/MAG焊)采用熔化的金属丝作为电极和工件之间建立电弧进行焊接，焊丝作为电弧的一极在电弧作用下快速熔化，进入熔池金属，凝固后形成焊缝。MIG/MAG焊中焊丝熔化速度快，属于高效焊接方法。但这种焊接方法中电弧建立在动态熔化的焊丝端部和工件之间，焊丝的熔化速度、熔滴过渡方式直接影响焊接电弧的长度和稳定性。任何条件的波动都会造成电弧的不稳定。因此这种方法和TIG焊相比，存在电弧稳定性不好、有飞溅、焊接质量不够好的缺点。为了进一步提高MIG/MAG焊的焊接效率，研究工作者还开发了各种高效焊接方法，如双丝焊、4元混合气体保护MAG焊、磁控大电流焊、激光-MIG复合焊、旁路耦合电弧GMAW焊(此为MIG/MAG焊的另一种缩写方式)等。这些方法进一步提高了MIG/MAG焊的焊接效率，但并没有解决电弧稳定性、飞溅、焊接质量等问题。

热丝TIG焊是为提高TIG焊的焊接效率而开发的一种焊接方法。这种焊接方法开发于1956年，在二十世纪八十年代首先在美国的焊接生产中获得成功应用。热丝TIG焊是一种填丝TIG方法。在这种方法中，在焊丝被送入熔池前，采用独立的电源以电阻加热的方式对焊丝进行加热。送入熔池的焊丝是高温的热焊丝，加快了焊丝的熔化速度，从而提高了焊接效率。与普通冷丝TIG焊相比，热丝TIG焊的熔敷效率可以提高近1倍，与MIG/MAG焊接近，同时又有传统TIG焊的优点，电弧稳定性高、焊接过程无飞溅，焊缝质量好、成形美观。但热丝TIG焊由于采用电阻加热焊丝，比较适合于电阻率大的材料，如碳钢、低合金钢的焊接，而不适合于铝合金、铜合金等电阻率低的合金的焊接。为进行低电阻率合金的热丝TIG焊，研究工作者又开发了高频感应热丝TIG焊、电弧热丝TIG焊等方法。但由于需要利用工件接负时的阴极清理作用，焊接铝合金需要使用交流电源。要想采用电弧热丝TIG焊焊接铝合金，加热电源也要采用交流电源，并且要和焊接电源波形严格同步。控制上的复杂性，导致到目前为止，热丝TIG焊中还只有高频感应热丝TIG焊在铝合金焊接上获得了成功的尝试。

发明内容

本发明是为了克服TIG焊焊接效率低，MIG/MAG焊电弧稳定性不好、有飞溅、焊接质量不如TIG焊好的缺点，开发出的一种熔丝钨极氩弧焊方法。

采用的技术方案是：

一种熔丝钨极氩弧焊方法，包括下述步骤：

步骤一：焊机的选用及装配方法：

选用的焊机为本申请人开发的熔丝钨极氩弧焊机。

熔丝钨极氩弧焊机的组成如图1所示。主要功能单元包括：高频引弧器，熔丝钨极氩弧焊电源，熔丝钨极氩弧焊枪，熔丝供给器，送丝机，熔丝电流调节器和焊接电流调节器。

上述熔丝钨极氩弧焊电源为直流熔丝钨极氩弧焊电源或交流熔丝钨极氩弧焊电源。上述功能单元的装配关系有以下两种方式。

其一是：熔丝钨极氩弧焊枪与直流熔丝钨极氩弧焊电源的负极连接，熔丝供给器通过熔丝电流调节器与直流熔丝钨极氩弧焊电源的正极连接，工件通过焊接电流调节器与熔丝供给器、熔丝电流调节器并联，连接到直流熔丝钨极氩弧焊电源的正极。这种装配方法适用于进行直流熔丝钨极氩弧焊接。

其二是：熔丝钨极氩弧焊枪与交流熔丝钨极氩弧焊电源的一极连接，熔丝供给器通过熔丝电流调节器与交流熔丝钨极氩弧焊电源的另外一极连接，工件通过焊接电流调节器与熔丝供给器、熔丝电流调节器并联。这种装配方法适用于进行交流熔丝钨极氩弧焊接。

上述二种装配关系中的熔丝供给器与熔丝钨极氩弧焊枪为刚性固定。熔丝供给器与熔丝钨极氩弧焊枪间夹角为60-90°，熔丝供给器中的焊丝端部与熔丝钨极氩弧焊枪中钨极的端部距离为1-5mm，并且钨极的端部位于焊丝送进路线上。

步骤二，调节熔丝电流调节器、焊接电流调节器，设定熔丝电流和焊接电流。调整熔丝钨极氩弧焊枪到达焊接位置。

步骤三，启动焊机，高频引弧器送出引弧脉冲，在熔丝供给器中的焊丝端部与熔丝钨极氩弧焊枪中的钨极端部建立熔丝电弧；在熔丝钨极氩弧焊枪中的钨极端部和工件之间建立焊接电弧。焊接电弧熔化工件的焊道部位，形成熔池；焊丝在熔丝电弧中熔化，熔滴在重力和电磁力的联合作用下过渡到熔池中。焊丝在送丝机的驱动下不断送进，送丝速度可以根据熔丝电流的大小自动调节。根据熔丝电流的不同，熔滴过渡方式可以为滴状过渡、亚射流过渡、射流过渡。

步骤四，熔丝钨极氩弧焊枪移动，形成连续焊道，直至焊接完成。

上述直流电源还可以选用脉冲直流焊接电源；上述交流电源还可以选用方波交流焊接电源。

有益效果：

本发明将熔化后的焊丝作为钨极氩弧焊的填充材料，是一种高效焊接方法。

1.和传统冷丝TIG焊相比，焊接效率更高。焊接过程中可以使用的总电流大小取决于焊接电源和钨极直径，完全可以达到MIG/MAG焊的焊接效率。

2.本发明利用焊接电源在焊丝和钨极之间建立熔丝电弧来熔化焊丝，和需要独立加热电源的传统热丝TIG焊相比，设备更加简单、加热效率更高，不仅可以焊接碳钢、不锈钢等电阻率高的材料，而且可以焊接低电阻率的铝合金、铜合金。

3.熔滴在熔丝电弧中产生，却不会过渡到熔丝电弧的阴极上，也就是熔滴的状态不影响熔丝电弧的稳定性，在滴状过渡状态下也不产生飞溅。和MIG/MAG焊相比，焊接过程更稳定，无飞溅；可以在小电流滴状过渡状态下焊接，也可以在大电流射流过渡状态下焊接，焊接工艺调节范围更宽。

4.熔丝电流和焊接电流可以单独调节，熔合比可控，可以焊接出熔合比很低的焊道，保证焊缝成分。

5.本发明中熔丝电弧和焊接电弧严格同步，不需要额外控制，使用交流电源，即可进行铝合金的焊接。

附图说明

图1是直流熔丝钨极氩弧焊系统示意图。

图2是铝合金交流熔丝钨极氩弧焊系统示意图。

具体实施方式

实施例一：参见图1，本实施方式由以下步骤组成：

步骤一，连接直流熔丝钨极氩弧焊电源2，熔丝钨极氩弧焊枪3，熔丝供给器4，工件8。进行直流熔丝钨极氩弧焊时，熔丝钨极氩弧焊枪3与直流熔丝钨极氩弧焊电源2的负极连接，熔丝供给器4通过熔丝电流调节器6与直流熔丝钨极氩弧焊电源2的正极连接，工件8通过焊接电流调节器7与熔丝供给器4、熔丝电流调节器6并联，连接到直流熔丝钨极氩弧焊电源2的正极。熔丝供给器4与熔丝钨极氩弧焊枪3为刚性固定。熔丝供给器4与熔丝钨极氩弧焊枪3间夹角为60-90°，熔丝供给器4中的焊丝端部与熔丝钨极氩弧焊枪3中钨极的端部距离为1-5mm，并且钨极的端部位于焊丝送进路线上。

步骤二，调节熔丝电流调节器6、焊接电流调节器7，设定熔丝电流和焊接电流。调整熔丝钨极氩弧焊枪3到达焊接位置。

步骤三，启动焊机，高频引弧器1送出引弧脉冲，在熔丝供给器4中的焊丝端部与熔丝钨极氩弧焊枪3中的钨极端部建立熔丝电弧；在熔丝钨极氩弧焊枪3中的钨极端部和工件8之间建立焊接电弧。焊接电弧熔化工件8的焊道部位，形成熔池；焊丝在熔丝电弧中熔化，熔滴在重力和电磁力的联合作用下过渡到熔池中。焊丝在送丝机5的驱动下不断送进，送丝速度可以根据熔丝电流的大小自动调节。根据熔丝电流的不同，熔滴过渡方式可以为滴状过渡、亚射流过渡、射流过渡。

步骤四，熔丝钨极氩弧焊枪3移动，形成连续焊道，直至焊接完成。

本实施方式为直流熔丝钨极氩弧焊。可以用于除铝合金、镁合金的其它黑色金属和有色金属的水平位置焊接。在上述步骤中，所焊工件8为平板工件，熔丝钨极氩弧焊枪3可以由操作机带动水平移动。如果所焊工件8为圆筒状或轴类工件，也可以保持熔丝钨极氩弧焊枪3不动，由滚轮架带动工件8转动，实现焊接。

实施例二：本实施方式是进行铝合金交流熔丝钨极氩弧焊的实施例，参见图2：

步骤一，连接交流熔丝钨极氩弧焊电源2，熔丝钨极氩弧焊枪3，熔丝供给器4，工件8。熔丝钨极氩弧焊枪3与交流熔丝钨极氩弧焊电源2的一极连接，熔丝供给器4通过熔丝电流调节器6与交流熔丝钨极氩弧焊电源2的另外一极连接，工件8通过焊接电流调节器7与熔丝供给器4、熔丝电流调节器6并联。熔丝供给器4与熔丝钨极氩弧焊枪3为刚性固定。熔丝供给器4与熔丝钨极氩弧焊枪3间夹角为60-90°，熔丝供给器4中的焊丝端部与熔丝钨极氩弧焊枪3中钨极的端部距离为1-5mm，并且钨极的端部位于焊丝送进路线上。

步骤二，调节熔丝电流调节器6、焊接电流调节器7，设定熔丝电流和焊接电流。调整熔丝钨极氩弧焊枪3到达焊接位置。

步骤三，启动焊机，高频引弧器1送出引弧脉冲，在熔丝供给器4中的焊丝端部与熔丝钨极氩弧焊枪3中的钨极端部建立熔丝电弧；在熔丝钨极氩弧焊枪3中的钨极端部和工件8之间建立焊接电弧。焊接电弧熔化工件8的焊道部位，形成熔池；焊丝在熔丝电弧中熔化，熔滴在重力和电磁力的联合作用下过渡到熔池中。焊丝在送丝机5的驱动下不断送进，送丝速度可以根据熔丝电流的大小自动调节。

步骤四，熔丝钨极氩弧焊枪3移动，形成连续焊道，直至焊接完成。

Claims (2)

1.一种熔丝钨极氩弧焊方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一：焊机的选用及装配方法：

选用的焊机为熔丝钨极氩弧焊机；

熔丝钨极氩弧焊机的组成，主要功能单元包括：高频引弧器，熔丝钨极氩弧焊电源，熔丝钨极氩弧焊枪，熔丝供给器，送丝机，熔丝电流调节器和焊接电流调节器；

上述熔丝钨极氩弧焊电源为直流熔丝钨极氩弧焊电源或交流熔丝钨极氩弧焊电源；上述功能单元的装配关系有以下两种方式；

其一是：熔丝钨极氩弧焊枪与直流熔丝钨极氩弧焊电源的负极连接，熔丝供给器通过熔丝电流调节器与直流熔丝钨极氩弧焊电源的正极连接，工件通过焊接电流调节器与熔丝供给器、熔丝电流调节器并联，连接到直流熔丝钨极氩弧焊电源的正极，这种装配方法适用于进行直流熔丝钨极氩弧焊接；

其二是：熔丝钨极氩弧焊枪与交流熔丝钨极氩弧焊电源的一极连接，熔丝供给器通过熔丝电流调节器与交流熔丝钨极氩弧焊电源的另外一极连接，工件通过焊接电流调节器与熔丝供给器、熔丝电流调节器并联；这种装配方法适用于进行交流熔丝钨极氩弧焊接；

上述二种装配关系中的熔丝供给器与熔丝钨极氩弧焊枪为刚性固定，且钨极的端部位于焊丝送进路线上；

步骤二，调节熔丝电流调节器、焊接电流调节器，设定熔丝电流和焊接电流，调整熔丝钨极氩弧焊枪到达焊接位置；

步骤三，启动焊机，高频引弧器送出引弧脉冲，在熔丝供给器中的焊丝端部与熔丝钨极氩弧焊枪中的钨极端部建立熔丝电弧；在熔丝钨极氩弧焊枪中的钨极端部和工件之间建立焊接电弧，焊接电弧熔化工件的焊道部位，形成熔池；焊丝在熔丝电弧中熔化，熔滴在重力和电磁力的联合作用下过渡到熔池中，焊丝在送丝机的驱动下不断送进，送丝速度可以根据熔丝电流的大小自动调节；根据熔丝电流的不同，熔滴过渡方式可以为滴状过渡、亚射流过渡、射流过渡；

步骤四，熔丝钨极氩弧焊枪移动，形成连续焊道，直至焊接完成。

2.根据权利要求1所述的一种熔丝钨极氩弧焊方法，其特征在于：熔丝供给器与熔丝钨极氩弧焊枪间夹角为60-90°，熔丝供给器中的焊丝端部与熔丝钨极氩弧焊枪中钨极的端部距离为1-5mm。