CN108672897A - 一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法 - Google Patents

一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法 Download PDF

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刘黎明
赵坤民
毕瀚文
宋刚
张兆栋
常颖
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Abstract

本发明提供一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法，其特征在于包括如下步骤：S1、根据焊枪的形状及尺寸，在焊枪的前端或焊枪的喷嘴中增设用于形成稳定气旋的发生器；焊接前在发生器中通入保护气体，调节气体流量和流速及其他预设参数，使焊枪前端形成稳定的气旋；S2、接通焊接电源，使焊枪电极与被焊板材形成电弧，在保护气体的作用下电弧发生旋转，形成气旋状电弧等离子体；S3、利用气旋状电弧等离子体对被焊板材进行焊接，结束后关闭保护气体及焊接电源。本发明通过外加气流的方式对保护气体形态进行控制，利用流体的切应力以及压差等途径，提高电弧的能量密度，增加熔深；提高等离子体流力，提升气体保护焊的稳定性和焊接效率。

Description

一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法。
背景技术
利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。气体保护焊主要由焊接电源、焊枪、供气系统和冷却水系统、以及控制系统等组成。
电弧焊的原理是通过电弧放电(俗称电弧燃烧)所产生的热量将被焊金属熔化并在冷凝后形成焊缝的焊接方法。通常按照电极是否熔化和保护气体不同，分为非熔化极(钨极)气体保护焊和熔化极气体保护焊。电弧在电极与被焊金属之间燃烧，其形态松散，呈钟罩形，能量密度较低，因此焊接熔深小，熔滴过渡慢。为了提高电弧能量密度，目前有技术提出通过对电弧进行压缩形成等离子弧焊等方法，以提高焊接熔深及效率。同时为了改善侧壁熔合的问题，现有技术中也已经提出了旋转电弧焊接技术，通过电磁控制、焊丝旋转等方法提高了焊接效率和熔深。
电弧焊接技术在不断改进，其核心之一就是压缩电弧以提高电弧的能量密度。那么如何改进以达到最优的效果是目前亟待解决的问题。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法。本发明主要通过外加气流的方式对保护气体形态进行控制，利用流体的切应力以及压差等途径，改变熔化被焊金属的能量来源—电弧的形状，从而进一步提高电弧的能量密度，增加熔深；同时提高等离子体流力，在熔滴的生成过程中实现对熔滴的控制，提升气体保护焊的稳定性和焊接效率。
本发明采用的技术手段如下：
一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、根据焊枪的形状及尺寸，在焊枪的前端或焊枪的喷嘴中增设用于形成稳定气旋的发生器；焊接前在发生器中通入保护气体，调节气体流量和流速及其他预设参数，使焊枪前端形成稳定的气旋；
S2、接通焊接电源，使焊枪电极与被焊板材形成电弧，在保护气体的作用下电弧发生旋转，形成气旋状电弧等离子体；
S3、利用气旋状电弧等离子体对被焊板材进行焊接，结束后关闭保护气体及焊接电源。
进一步地，所述发生器为在焊枪前端布置多个气体导管，所述气体导管与所述焊枪的喷嘴之间根据焊接需求呈一定角度设置。
进一步地，所述气体导管为6-20个。
进一步地，所述发生器为在焊枪的喷嘴中放置预旋喷嘴。
现有技术中，旋转电弧主要通过两种途径实现：(1)使电极发生旋转带动电弧旋转；(2)通过外加电磁作用使电弧发生旋转。而本发明是以自然界中的龙卷风为参考，通过外加环形保护气流，利用气体产生的切应力以及压差而改变电弧形式，从而使电弧等离子体随之发生旋转，以达到改变电弧形态的目的。
本发明在非熔化极气体保护焊时，压缩电弧形态，增加电弧等离子体流力，以达到提高熔深，改善侧壁熔合的作用；熔化极气体保护焊时，在提高熔深的基础上，还可促进熔滴过渡，形成更稳定的焊接过程，提升焊接效率。
基于上述理由本发明可在焊接技术领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统的气体保护焊的示意图。
图2为本发明的气体保护焊的示意图。
图3为本发明气旋电弧的剖视图。
图中：1、焊枪喷嘴枪身；2、电极；3、直喷式保护气体；4、钟罩形电弧；5、保护气旋；6、电弧气旋。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2、3所示，一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法，包括如下步骤：
S1、根据焊枪的形状及尺寸，在焊枪的前端或焊枪的喷嘴中增设用于形成稳定气旋的发生器；焊接前在发生器中通入保护气体，调节气体流量和流速及其他预设参数，使焊枪前端形成稳定的气旋；
发生器可为两种形式：一种为在焊枪前端布置多个气体导管，所述气体导管与所述焊枪的喷嘴之间根据焊接需求呈一定角度设置。优选地，气体导管可设置6-20个，气体导管的孔径根据焊接需求设定；另一种为所述发生器为在焊枪的喷嘴中放置预旋喷嘴，当通入保护气体时，调节气体流量同样可以形成稳定的气旋。保护气体通常采用CO2、Ar、N2、H2、O2或He。
S2、接通焊接电源，使焊枪电极与被焊板材形成电弧，在保护气体的作用下电弧发生旋转，形成气旋状电弧等离子体；
S3、利用气旋状电弧等离子体对被焊板材进行焊接，结束后关闭保护气体及焊接电源。
如图1所示，为现有技术中的旋转电弧的示意图，焊枪喷嘴枪身1内部设置电极2，通过直喷式保护气体3在电极2端部形成钟罩形电弧4，从而实现旋转电弧的效果；而本发明(如图2所示)通过外加环形保护气流形成保护气旋5，利用气体产生的切应力以及压差而改变电弧形式，即形成电弧气旋6，从而使电弧等离子体随之发生旋转，以达到改变电弧形态的目的。
实施例1
采用钨极氩弧焊对铝合金进行焊接，包括以下步骤：
在焊枪喷嘴前端分布12个气体导管，气体导管与喷嘴轴线呈80°角。焊接前在喷嘴和气体导管中分别通入Ar气作为保护气体，导管气流的作用使焊枪喷嘴前端形成气旋，随后接通电源引燃电弧形成气旋状电弧等离子体，并开始焊接；焊接结束后关闭电源及保护气体。气旋作用使电弧收缩、等离子体流力增加，提高焊接熔深。
实施例2
采用熔化极气体保护焊对镁合金进行焊接，如图2所示，包括以下步骤：
在焊枪喷嘴内部放置带有6片叶片的预旋喷嘴，焊接开始前通入Ar气作为保护气体，以在喷嘴中形成气旋。随后接通电源引燃电弧形成气旋状电弧等离子体，并开始焊接；气旋的作用可以提高等离子流力，促进镁合金熔滴形成后更快脱离焊丝尖端，使熔滴过渡形式有大颗粒过渡转化为射滴过渡，改善焊接过程稳定性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种气旋状态电弧的气体保护焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、根据焊枪的形状及尺寸，在焊枪的前端或焊枪的喷嘴中增设用于形成稳定气旋的发生器；焊接前在发生器中通入保护气体，调节气体流量和流速及其他预设参数，使焊枪前端形成稳定的气旋；
S2、接通焊接电源，使焊枪电极与被焊板材形成电弧，在保护气体的作用下电弧发生旋转，形成气旋状电弧等离子体；
S3、利用气旋状电弧等离子体对被焊板材进行焊接，结束后关闭保护气体及焊接电源。
2.根据权利要求1所述的气旋状态电弧的气体保护焊接方法，其特征在于，所述发生器为在焊枪前端布置多个气体导管，所述气体导管与所述焊枪的喷嘴之间根据焊接需求呈一定角度设置。
3.根据权利要求2所述的气旋状态电弧的气体保护焊接方法，其特征在于，所述气体导管为6-20个。
4.根据权利要求1所述的气旋状态电弧的气体保护焊接方法，其特征在于，所述发生器为在焊枪的喷嘴中放置预旋喷嘴。
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