CN108941854A - 低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于焊接设备技术领域，公开了低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法，包括焊枪、与焊枪连接的气罩、钨极、连接钨极与焊枪的连接件、与钨极连接的导杆、导杆另一端连接的声波发生器，焊枪设有电气连接口，气罩设有进气口。本技术方案将声波与钨极氩弧焊相结合，声波发生器产生的声波经导杆传递给钨极，由钨极带动电弧作钟摆运动。通过钨极的摆动有利于电弧对侧壁的加热，改善了原有窄间隙焊接技术难以克服的冷壁缺陷及侧壁融合不良的问题，同时简化了原有窄间隙焊接设备的复杂结构，降低了设备成本，减小了飞溅，克服了窄间隙GMAW焊缝成形不良的问题，实现高效率焊接及高焊缝成形率。本发明用于窄间隙焊接。
Description
技术领域
本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法。
背景技术
随着现代工业日趋大型化,厚板、超厚板结构的应用愈来愈广泛。在舰艇、压力容器、锅炉、铁轨等金属结构产品的制造和大型工程建造现场作业中,厚板接头的传统自动焊接方法普遍采用大坡口多层多道焊或埋弧焊, 焊接效率低、焊材消耗大、焊接成本高，已经不能满足现代工业对焊接的要求。窄间隙焊接是一种高效节能的焊接方法，采用窄坡口，能够大量地减少焊材使用量，不仅能够降低焊接成本，而且能够提高焊接效率，节约能源，已经成功应用于压力容器、船身等厚件的焊接。窄间隙焊接在核电、航天、造船、桥梁、建筑等领域有着广阔的应用前景，但其也存在着许多问题需要解决，包括坡口两侧冷壁缺陷、侧壁熔合不良，焊接飞溅，需要特殊焊接设备成本高等，限制了其实际应用。因此，提供一种实现侧壁熔合优良、避免焊接飞溅的焊接装置及方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法，通过以下技术方案实现。
低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置包括连接件、钨极氩弧焊焊枪、气罩、钨极、声波发生器、导杆，摆动电弧，冷却水通道，导电通道及气体通道。连接件由钨极氩弧焊焊枪内部的凹台和螺纹旋压固定，钨极与连接件之间通过螺纹连接，导杆穿过气罩上的孔与两端的声波发生器及钨极通过螺纹连接，气罩通过螺纹和顶丝共同作用锁紧在钨极氩弧焊焊枪上。由声波发生器发生声波，经导杆传递给钨极，进而带动电弧摆动，使得带电粒子在声波激励下，运动的幅度不同，产生相互碰撞，合成更大的颗粒；同时，钨极随声波做往复运动，带电粒子被甩来甩去，电弧在不同相位时速度不同，但相位中心点速度不变，保证了电弧以恒定的振幅摆动。
钨极上方存在连接件，电弧以其为摆动中心作钟摆运动。
声波发生器产生的声波为低频正弦波，频率为1-50hz。
连接件为特制的“8”字形联轴器或弹簧联轴器，用以连接钨极氩弧焊焊枪枪体及下方的钨极。
声波发生器由电源、控制电路、振荡电路及电声转换器组成，其中电源给控制电路、振荡电路及电声转换器供电，由控制电路、振荡电路及电声转换器控制输出声波的强度和频率。
钨极及电弧的摆动幅度由声波发生器输出声波的强度决定，摆动频率由输出声波的频率决定。
导杆材质为高强度绝缘材料。
低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接方法步骤如下：焊前依次确认冷却水通道循环、导电通道连通、气体通道效果；焊接时依次建立水、电、气连接，开启冷却水循环系统、气路阀门开关，启动电源，设定参数，进行多层多道焊；开启声波发生器电源，将声波频率和声波强度调至合适参数，使焊丝做钟摆运动；开启焊接开关，实现摆动电弧状态下稳定的窄间隙钨极氩弧焊。通过钨极的左右摆动实现电弧对侧壁的加热，改善了原有窄间隙焊接技术难以克服的冷壁缺陷及侧壁融合不良的问题，同时简化了原有窄间隙焊接设备的复杂结构，降低了设备成本。
本技术方案将声波与钨极氩弧焊相结合，声波发生器产生的声波经导杆传递给钨极，由钨极带动电弧作钟摆运动。通过钨极的摆动有利于电弧对侧壁的加热，改善了原有窄间隙焊接技术难以克服的冷壁缺陷及侧壁融合不良的问题，同时简化了原有窄间隙焊接设备的复杂结构，降低了设备成本，减小了飞溅，克服了窄间隙GMAW焊缝成形不良的问题，实现高效率焊接及高焊缝成形率。本发明用于窄间隙焊接。
附图说明
图1：一种低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法的结构示意图。
其中：1.焊枪；2. 气罩；3. 连接件；4.导杆；5.声波发生器；6.钨极；7.摆动电弧；8.工件；9.进气口；10.电气连接口；11.水循环通道。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，焊接厚度为40mm的5A06铝合金，焊接接头形式为对接接头，焊接装置包括钨极氩弧焊焊枪1、连接件2、气罩3、导杆4、声波发生器5、钨极6、摆动电弧7、待焊工件8、气体通道9、导电通道10、冷却水通道11。连接件2由钨极氩弧焊焊枪1内部的凹台和螺纹旋压固定，钨极6与连接件2之间通过螺纹连接，导杆4穿过气罩上的孔与两端的声波发生器5及钨极6通过螺纹连接，气罩3通过螺纹和顶丝共同作用锁紧在钨极氩弧焊焊枪1。其中由声波发生器5发生声波，经导杆4传递给钨极6，进而带动电弧摆动，使得带电粒子在声波激励下，运动的幅度不同，产生相互碰撞，合成更大的颗粒；同时，钨极6随声波做往复运动，带电粒子被甩来甩去，电弧在不同相位时速度不同，但相位中心点速度不变，保证了电弧以恒定的振幅摆动。
钨极6上方存在连接件2，电弧以其为摆动中心作钟摆运动。
声波发生器5产生的声波为低频正弦波，频率为1-50hz。
连接件2为特制的8字形联轴器或弹簧联轴器，用以连接钨极氩弧焊焊枪1及下方的钨极6。
声波发生器5由电源、控制电路、振荡电路及电声转换器组成，其中电源给控制电路、振荡电路及电声转换器供电，由控制电路、振荡电路及电声转换器控制输出声波的强度和频率。
钨极6及电弧的摆动幅度由声波发生器5输出声波的强度决定，摆动频率由输出声波的频率决定。
导杆4材质为高强度绝缘材料。
焊前依次确认冷却水通道11循环、导电通道10连通、气体通道9效果；焊接时依次建立水、电、气连接，开启冷却水循环系统、气路阀门开关，启动电源，设定焊接电流200A，保护气流量15L/min，焊接高度5mm，进行多层多道焊；开启声波发生器电源，将声波频率和声波强度调至合适参数，使焊丝做钟摆运动；开启焊接开关，实现摆动电弧状态下稳定的窄间隙钨极氩弧焊。通过钨极6的左右摆动实现电弧对侧壁的加热，改善了原有窄间隙焊接技术难以克服的冷壁缺陷及侧壁融合不良的问题，同时简化了原有窄间隙焊接设备的复杂结构，降低了设备成本。
实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其进行任何限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：包括焊枪1、与焊枪1连接的气罩2、钨极6、连接钨极6与焊枪1的连接件3、与钨极6连接的导杆4、导杆4另一端连接的声波发生器5，焊枪1设有电气连接口10，气罩2设有进气口9。
2.根据权利要求1所述的低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：导杆4设置在钨极6两侧，两导杆4各连接一个声波发生器5。
3.根据权利要求1或2任一所述的低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：声波发生器5设置在气罩2外。
4.根据权利要求3所述的低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：导杆4的材质为高强度绝缘材料。
5.根据权利要求1或2或4任一所述的低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：连接件3为柔性材料。
6.根据权利要求5所述的低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：连接件3为“8”字形联轴器或弹簧联轴器。
7.根据权利要求5所述的低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：声波发生器5产生的声波为低频正弦波，频率为1-50hz。
8.低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）建立水连接、电连接和气连接；
（2）开启冷却水循环系统、气路阀门开关、启动电源；
（3）设置焊接电流、保护气流量和焊接高度；
（4）开启声波发生器5，调节声波频率和强度；
（5）开启焊接开关；
（6）操作焊接；
（7）完成焊接。
9.根据权利要求8所述的低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：步骤（2）中依次开启冷却水循环系统、气路阀门和电源。
10.根据权利要求8或9任一所述的低频声场调控式摆动电弧钨极氩弧焊焊接装置，其特征在于：步骤（3）中设置焊接电流为200A，保护气流量12L/min，焊接高度5mm。
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