CN109262111B - 双丝堆焊装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双丝堆焊装置及方法，属于堆焊技术领域，包括非熔化极焊枪、非熔化极焊接电源、第一焊丝、第二焊丝、第一熔化极焊接电源和第二熔化极焊接电源；非熔化极焊枪、非熔化极焊接电源及待焊接的工件串联成主回路，用于熔化工件形成熔池；非熔化极焊枪、第一熔化极焊接电源和第一焊丝串联成第一旁路，用于熔化第一焊丝；非熔化极焊枪、第二熔化极焊接电源和第二焊丝串联成第二旁路，用于熔化所述第二焊丝。本发明提供的双丝堆焊装置，用两种能够形成合金的材料同时进行堆焊工作，两种材料通过两个单独的回路焊接，可以单独控制两种材料的熔敷率，调整堆焊层金属成分。

Description

双丝堆焊装置及方法

技术领域

本发明属于堆焊技术领域，更具体地说，是涉及一种双丝堆焊装置及方法。

背景技术

随着现代工业的快速发展，机械零部件经常处于异常复杂和苛刻的条件下工作,大量的机械装备往往因磨损或磨蚀而报废，因此对材料提出了更高的要求。在零部件的表面熔敷一层耐磨性较高的金属层,可以有效提高其使用寿命。堆焊作为表面工程的一种重要技术手段，是减缓工程部件磨损的一种有效手段，近年来被越来越广泛地应用于机械零部件的修复和表面改性工作，并且已经取得了良好的经济效益。堆焊技术对于磨损而失效的机械零部件是一种经济有效的修复方法。常用的堆焊方法包括电弧堆焊、等离子堆焊、激光堆焊等可以获得高性能(如耐磨性、耐腐蚀性能、抗氧化性能、抗气蚀和冲蚀磨损等)的合金堆焊层,在工业应用上展现了广阔的应用前景。在冶金、石化、汽车、模具等行业工件的修复、强化以及制造中应用堆焊技术，已经成为绿色节能、节材的再制造工程上关键部分。

堆焊层性能多取决于焊丝材料，现有的堆焊均是用单一材料在工件表面进行熔敷，难以实现不同金属的堆焊，对于堆焊材料为复杂合金的工件，不能与工件进行较好的熔敷，在焊接工艺下不能控制堆焊层金属成分的改变，堆焊层成分单一，性能难以满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双丝堆焊装置及方法，以解决现有技术中存在的堆焊层材料单一的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双丝堆焊装置，包括非熔化极焊枪、非熔化极焊接电源、第一焊丝、第二焊丝、第一熔化极焊接电源和第二熔化极焊接电源；所述非熔化极焊枪、所述非熔化极焊接电源及待焊接的工件串联成主回路，用于熔化工件形成熔池；所述非熔化极焊枪、所述第一熔化极焊接电源和所述第一焊丝串联成第一旁路，用于熔化所述第一焊丝；所述非熔化极焊枪、所述第二熔化极焊接电源和所述第二焊丝串联成第二旁路，用于熔化所述第二焊丝。

进一步地，所述非熔化极焊枪垂直设置于所述工件的上方，所述第一焊丝和所述第二焊丝均设置于所述非熔化极焊枪的旁侧。

进一步地，所述第一焊丝的设置延长线与所述工件的表面成夹角α设置，所述第二焊丝的设置延长线与所述工件的表面成夹角β设置。

进一步地，所述夹角α和所述夹角β均为10°～80°。

进一步地，所述第一焊丝的设置延长线与所述第二焊丝的设置延长线成夹角γ设置。

进一步地，所述夹角γ设为10°～160。

进一步地，所述第一旁路设有第一熔化极焊枪，用于第一焊丝设于所述第一熔化极焊枪内，所述第二旁路设有第二熔化极焊枪所述第二焊丝设于所述第二熔化极焊枪内；所述第一熔化极焊枪和所述第二熔化极焊枪均为氩弧焊枪。

进一步地，所述第一熔化极焊枪的尾部设有与所述第一熔化极焊枪固定连接的第一送丝机；所述第二熔化极焊枪的尾部设有与所述第二熔化极焊枪固定连接的第二送丝机。

进一步地，所述非熔化极焊接电源、所述第一熔化极焊接电源和所述第二熔化极焊接电源均为直流电源。

本发明提供的双丝堆焊装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明双丝堆焊装置，用两种能够形成合金的材料同时进行堆焊工作，形成与合金工件材料相近的合金堆焊层，增强堆焊层与工件的融合度。两种材料通过两个单独的回路焊接，可以单独控制两种材料的熔敷率，调整堆焊层金属成分。

本发明还提供一种双丝堆焊方法，包括按顺序进行的以下步骤：

(1)将所述非熔化极焊枪垂直设于所述工件的上方，将所述第一焊丝和所述第二焊丝分别设置于所述工件的旁侧；

(2)接通所述主回路，在所述非熔化极焊枪和所述工件之间形成非熔化极电弧；

(3)接通所述第一旁路，在所述非熔化极焊枪和所述第一焊丝之间形成用于熔化所述第一焊丝的第一旁路电弧，接通第二旁路，在所述非熔化极焊枪和所述第二焊丝之间形成用于熔化所述第二焊丝的第二旁路电弧；

(4)分别调整所述第一旁路和所述第二旁路的电流大小，进而调整第一焊丝和第二焊丝的熔化量，控制堆焊层金属成分，在调整所述第一旁路和所述第二旁路的电流大小的同时，调整所述主回路的电流大小，保证所述工件的热输入量，进而保证熔池的稳定状态。

本发明提供的双丝堆焊方法的有益效果在于：通过分别控制第一焊丝和第二焊丝两种材料的熔敷率，调整对焊层中两种材料的占比，使堆焊层与工件之间具备良好的熔敷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的双丝堆焊装置的结构示意图；

图2为图1中的A处的放大图；

其中，图中各附图标记：

1-非熔化极焊接电源；2-第一熔化极焊接电源；3-第二熔化极焊接电源；4-非熔化极焊枪；5-非熔化极电弧；6-工件；7-堆焊层；8-第一焊丝；9-第一熔化极焊枪；10-第一送丝机；11-第二焊丝；12-第二熔化极焊枪；13-第二送丝机；14-第一旁路电弧；15-第二旁路电弧。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的双丝堆焊装置进行说明。双丝堆焊装置，包括一个焊接主回路和两个焊接旁路，主回路用于熔化工件6形成熔池，所以主回路采用非熔化极焊枪4，主回路中设有一个非熔化极焊接电源1，非熔化极焊接电源1的正极通过导线连接工件6，非熔化极焊接电源1的负极通过导线连接非熔化极焊枪4，主回路接通后，非熔化极焊枪4的钨极与工件6之间形成非熔化极电弧5，非熔化极电弧5的热量作用在工件6上，熔化工件6形成熔池，需要说明的是，主回路的非熔化极焊枪4采用的是惰性气体保护焊，即非熔化极电弧5为柔性自由电弧，柔性自由电弧对于工件6的作用力较小，形成的熔池深度便于控制。

在主回路的旁侧设有两个焊接旁路，两个焊接旁路为独立的焊接回路，分为第一旁路和第二旁路，第一旁路设有第一熔化极焊接电源2，第一熔化极焊接电源的正极连接熔敷用的焊丝，第一熔化极焊接电源的负极连接主回路中的非熔化极焊枪4；第二旁路设有第二熔化极焊接电源3，第二熔化极焊接电源3的正极连接熔敷用的焊丝，第二熔化极焊接电源3的负极连接主回路中的非熔化极焊枪4。需要说明的是，第二旁路的焊丝与第一旁路中的焊丝为两种不同的材质，此处命名第一旁路的焊丝为第一焊丝8，第二旁路的焊丝为第二焊丝11，第一焊丝8和第二焊丝11均与主回路中的非熔化极电弧5接触，所以第一旁路和第二旁路都形成通路。

主回路和两条旁路都形成通路后，主回路中的非熔化极电弧5的弧柱分为三部分，第一部分是施加到工件6的电弧，第二部是分流经第一焊丝8的第一旁路电弧14，第三部分是流经第二焊丝11的第二旁路电弧15，其中，第一旁路电弧14用于熔化第一焊丝8，第二旁路电弧15用于熔化第二焊丝11，第一焊丝8和第二焊丝11同时熔化在熔池内，两种不同的金属融合后形成合金堆焊层7。又因为第一旁路和第二旁路都有其自带的电源，可以独自调节流经第一旁路和流经第二旁路的电流，进而可以单独调节第一焊丝8和第二焊丝11的熔敷量，控制堆焊层7两种熔敷金属的比例。

本发明提供的双丝堆焊装置，与现有技术相比，用两种能够形成合金的材料同时进行堆焊工作，形成与合金工件材料相近的合金堆焊层，增强堆焊层与工件的融合度。两种材料通过两个单独的回路焊接，可以单独控制两种材料的熔敷率，调整堆焊层金属成分。

可选地，作为本发明提供的双丝堆焊装置的一种具体实施方式，非熔化极焊枪4垂直设置在工件6的上方，与工件6的间距可以调节，有利于在非熔化极焊枪4的钨极与工件6之间形成稳定的非熔化极电弧5。第一焊丝8和第二焊丝11都设置在非熔化极焊枪4的旁侧。

可选地，作为本发明提供的双丝堆焊装置的一种具体实施方式，第一焊丝8和第二焊丝11都与工件6成一定的夹角设置，其中第一焊丝8与工件6的夹角为α，第二焊丝11与工件6的夹角为β，α和β在10°～80°的范围内可调，并且两个夹角的角度值不一定相同，即第一焊丝8的倾斜角度与第二焊丝11的倾斜角度不一定相同。

可选地，作为本发明提供的双丝堆焊装置的一种具体实施方式，为了保证第一焊丝8和第二焊丝11在堆焊规程中不互相影响，两个焊丝在也成一定的夹角设置，第一焊丝8和第二焊丝11的夹角γ在10°～160°的范围内可调，也保证了第一焊丝8和第二焊丝11在焊接过程中始终是偏向焊接行进方向的一侧。

可选地，作为本发明提供的双丝堆焊装置的一种具体实施方式，第一旁路中设有第一熔化极焊枪9，第一焊丝8安装在第一熔化极焊枪9的内部，第二旁路中设有第二熔化极焊枪12，第二焊丝11安装在第二熔化极焊枪12的内部，第一熔化极焊枪9和第二熔化极焊枪12都是氩弧焊枪，在第一焊丝8和第二焊丝11熔敷过程中形成氩气保护层。在第一熔化极焊枪9的尾部安装第一送丝机10，第二熔化极焊枪12的尾部安装第二送丝机13，在堆焊过程中，第一送丝机10恒速输送第一焊丝8，第二送丝机13恒速输送第二焊丝11，两个送丝机的输送速度根据所需的熔敷量，配合两个旁路的电流量调整。第一送丝机10与第一熔化极焊枪9固定连接，第二送丝机13与第二熔化极焊枪12固定连接，调整第一熔化极焊枪9和第二熔化极焊枪12的位置时，第一送丝机10和第二送丝机13的位置相应调整，保证第一焊丝8和第二焊丝11的输送稳定性。

可选地，作为本发明提供的双丝堆焊装置的一种具体实施方式，为了保证整个堆焊焊接过程的稳定性，非熔化极焊接电源1、第一熔化极焊接电源2和第二熔化极焊接电源3都用直流电源。

现对本发明提供的双丝堆焊方法进行说明，双丝堆焊方法，包括以下步骤：

(1)将非熔化极焊枪4垂直设置在工件6的上方，将第一焊丝8和第二焊丝11分别设置于工件6的旁侧；

(2)接通主回路，在非熔化极焊枪4和工件6之间形成非熔化极电弧5；

(3)接通第一旁路，在非熔化极焊枪4和第一焊丝8之间形成用于熔化第一焊丝8的第一旁路电弧14，接通第二旁路，在非熔化极焊枪4和第二焊丝11之间形成用于熔化第二焊丝11的第二旁路电弧15；

(4)分别调整第一旁路和第二旁路的电流大小，进而调整第一焊丝8和第二焊丝11的熔化量，控制堆焊层7金属成分，在调整第一旁路和第二旁路的电流大小的同时，调整主回路的电流大小，保证工件6的热输入量，进而保证熔池的稳定状态。

焊接完成后，同时关闭主回路和两个旁路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.双丝堆焊装置，其特征在于：包括非熔化极焊枪、非熔化极焊接电源、第一焊丝、第二焊丝、第一熔化极焊接电源和第二熔化极焊接电源；所述非熔化极焊枪、所述非熔化极焊接电源及待焊接的工件串联成主回路，用于熔化工件形成熔池；所述非熔化极焊枪、所述第一熔化极焊接电源和所述第一焊丝串联成第一旁路，用于熔化所述第一焊丝；所述非熔化极焊枪、所述第二熔化极焊接电源和所述第二焊丝串联成第二旁路，用于熔化所述第二焊丝；所述第一焊丝和所述第二焊丝为两种不同的材质；所述第一焊丝和所述第二焊丝均偏向焊接行进方向的一侧；

所述非熔化极焊枪垂直设置于所述工件的上方，所述第一焊丝和所述第二焊丝均设置于所述非熔化极焊枪的旁侧；

所述第一焊丝的设置延长线与所述工件的表面成夹角α设置，所述第二焊丝的设置延长线与所述工件的表面成夹角β设置；

所述第一焊丝的设置延长线与所述第二焊丝的设置延长线成夹角γ设置。

2.如权利要求1所述的双丝堆焊装置，其特征在于：所述夹角α和所述夹角β均为10°～80°。

3.如权利要求1所述的双丝堆焊装置，其特征在于：所述夹角γ设为10°～160°。

4.如权利要求1所述的双丝堆焊装置，其特征在于：所述第一旁路设有第一熔化极焊枪，用于第一焊丝设于所述第一熔化极焊枪内，所述第二旁路设有第二熔化极焊枪所述第二焊丝设于所述第二熔化极焊枪内；所述第一熔化极焊枪和所述第二熔化极焊枪均为氩弧焊枪。

5.如权利要求4所述的双丝堆焊装置，其特征在于：所述第一熔化极焊枪的尾部设有与所述第一熔化极焊枪固定连接的第一送丝机；所述第二熔化极焊枪的尾部设有与所述第二熔化极焊枪固定连接的第二送丝机。

6.如权利要求1所述的双丝堆焊装置，其特征在于：所述非熔化极焊接电源、所述第一熔化极焊接电源和所述第二熔化极焊接电源均为直流电源。

7.利用权利要求1-6任一项所述的双丝堆焊装置的双丝堆焊方法，其特征在于：包括按顺序进行的以下步骤：

(1)将所述非熔化极焊枪垂直设于所述工件的上方，将所述第一焊丝和所述第二焊丝分别设置于所述工件的旁侧；

(2)接通所述主回路，在所述非熔化极焊枪和所述工件之间形成非熔化极电弧；

(3)接通所述第一旁路，在所述非熔化极焊枪和所述第一焊丝之间形成用于熔化所述第一焊丝的第一旁路电弧，接通第二旁路，在所述非熔化极焊枪和所述第二焊丝之间形成用于熔化所述第二焊丝的第二旁路电弧；

(4)分别调整所述第一旁路和所述第二旁路的电流大小，进而调整第一焊丝和第二焊丝的熔化量，控制堆焊层金属成分，在调整所述第一旁路和所述第二旁路的电流大小的同时，调整所述主回路的电流大小，保证所述工件的热输入量，进而保证熔池的稳定状态。

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