CN109465526A - 一种小角度填丝等离子焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小角度填丝等离子焊接装置及方法，包括钨针、枪体、喷嘴；钨针位于枪体中，喷嘴连接在枪体底端；喷嘴中设置有送丝通道，送丝通道一端开口位于喷嘴的外侧壁，另一端开口位于喷嘴的下端面，用于通过送丝通道将焊丝从喷嘴的下端面送出；送丝通道与钨针中轴线之间的夹角范围为20°~50°。该焊接方法将焊丝从喷嘴外侧壁送入后再从喷嘴底部端面送出，以较小的角度直接进入弧柱区。起弧时，与母材接触的焊丝直接降低了引弧距离，使得等离子弧在大弧长条件下也容易引燃转移弧；焊接时，弧柱区的高温可增大焊丝的熔化速度，在较高的焊接速度下仍能有效填充焊缝。

Description

一种小角度填丝等离子焊接装置及方法

技术领域

本发明属于等离子焊接技术领域，涉及一种适用于角焊缝或者大坡口对接焊缝中的小角度填丝等离子焊接装置及方法。

背景技术

等离子焊接方法是一种高效焊接方法，其高度集中的电弧可以实现7mm碳钢或10mm不锈钢单面焊双面成型。

但是，由于等离子焊枪的体积较大，填丝焊时焊丝熔敷效率较低，所以目前主要应用于对接焊缝；在角焊缝方面，填丝等离子焊接方法应用较为不便，主要原因为过大弧长导致的起弧困难以及焊丝熔敷率较低导致的焊接效率低下；以上两点直接限制了等离子焊接方法在角焊缝或大坡口对接焊缝中的应用。

现有填丝等离子焊接装置在角焊缝或大坡口焊缝焊接过程中存在以下缺点：

（1）现有等离子焊枪的喷嘴直径较大，一般为12~15mm，较大的尺寸会导致等离子焊枪在角焊缝焊接时因弧长过大而无法引燃转移弧。另外，喷嘴一旦跟焊件接触便会引发双弧，直接影响喷嘴的寿命。

（2）等离子弧的能量主要集中在弧柱中心区域，因此当焊丝从侧面底部进入电弧时，只有少部分的电弧热量用于加热焊丝，导致熔敷效率低，这在角焊缝或者坡口较大的焊缝焊接过程中会限制焊接速度的提升。

（3）现有焊丝送入方式中，焊丝与等离子焊枪之间的夹角接近90度，导致焊枪整体结构占据空间大，定位可靠性差，同时也限制了操作的灵活性，只能应用与焊缝两端无遮挡的简单直焊缝中。

（4）现有送丝方式中，一般送丝嘴距离等离子弧较远，由于焊丝自带变形，所以其进入电弧的具体位置难以控制。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种小角度填丝等离子焊接装置及方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种等离子焊接装置，其特征在于，包括钨针、枪体、喷嘴；

所述钨针位于枪体中，所述喷嘴连接在所述枪体底端；

所述喷嘴中设置有送丝通道，所述送丝通道一端开口位于喷嘴的外侧壁，另一端开口位于喷嘴的下端面，用于通过所述送丝通道将焊丝从喷嘴的下端面送出；

所述送丝通道与钨针中轴线之间的夹角范围为20°~50°。

进一步的，所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述枪体包括上枪体、下枪体，上枪体与下枪体之间通过绝缘片绝缘并连接，所述喷嘴顶端连接到下枪体底端。

进一步的，所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述喷嘴内部设置有第一水冷通道，用于与枪体内部的第二水冷通道相连通；

所述下枪体内部设置第二水冷通道；所述第一水冷通道位置与下枪体的第二水冷通道的位置相对应并连通。

进一步的，所述第一水冷通道的斜面平行于喷嘴的内侧面。

进一步的，所述送丝通道与第一水冷通道的斜面相平行，

进一步的，所述的等离子焊接装置，其特征在于：还包括保护气罩，所述保护气罩位于下枪体和喷嘴外；所述保护气罩上对应位置设置有导丝孔，用于焊丝穿过。

进一步的，所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述枪体外围通过注塑形成连接体。

更为优选，所述保护气罩上部连接在连接体上。

进一步的，所述导丝孔内壁上设置有绝缘装置，用于对位于导丝孔中的焊丝进行绝缘保护；

所述送丝通道内壁上设置有绝缘装置，用于对位于送丝通道中的焊丝进行绝缘保护。

进一步的，所述的等离子焊接装置，其特征在于：还包括导丝管；所述导丝管固定在等离子焊接装置上。

进一步的，所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述钨针位于枪体的中心，所述钨针的中轴线与枪体的中轴线重合；钨针内缩距离与喷嘴孔径相同。

本发明还提供一种等离子焊接方法，其特征在于，采用上述的等离子焊接装置，方法包括：

将焊丝通过送丝通道从等离子焊接装置的喷嘴外侧壁送入后再从喷嘴底部端面送出，以较小的角度直接进入弧柱区。

进一步的，在角焊缝或大坡口对接焊缝焊接时，先将焊丝通过送丝通道送出并触及焊板，然后依次引燃非转移弧和转移弧，转移弧稳定后再连续送入焊丝。

有益效果：本发明提供的小角度填丝等离子焊接装置及方法，将焊丝从等离子喷嘴外侧壁送入后再从喷嘴底部端面送出，以较小的角度直接进入弧柱区。起弧时，与母材接触的焊丝相当于直接降低了引弧距离，使得等离子弧在大弧长条件下也容易引燃转移弧；焊接时，弧柱区的高温可以增大焊丝的熔化速度，在较高的焊接速度下仍能有效填充焊缝。另外，该送丝方式缩小了送丝机构的空间，有效提升了焊枪的可达性。本发明可以通过在现有设备的基础上直接改进来实现，具有起弧容易、熔敷效率高、焊枪可达性好的特点，能够有效改善角焊缝或大坡口对接焊缝的焊接效率，扩大等离子焊接方法在钢结构焊接领域的应用范围。具有以下优点：（1）由于焊丝与板材接触后处于导通状态，因此，焊丝的存在可以有效缩短等离子焊枪转移弧的引弧距离，使得转移弧引弧十分顺利。（2）由于焊丝离开喷嘴端面的位置距离电弧很近，所以焊丝的填充位置可以精确控制。（3）极大缩小填丝等离子弧焊接时设备占用的空间，可以在专机及焊接机器人上方便使用。（4）焊丝离开喷嘴后可以直接进入弧柱区域，由于弧柱区域温度最高，加热面积大，所以焊丝的熔敷效率可以明显提高，在应用于角焊缝时可以提升焊接速度。（5）绝缘装置陶瓷管可以保证各电路之间互不干扰，避免引发双弧，保证喷嘴的使用寿命。（6）特殊的水冷通道可以保证喷嘴的冷却效果，同时也为送丝通道提供了空间。

附图说明

图1为实施例的等离子焊接装置结构示意图；

图2为实施例的小角度填丝等离子焊接方法示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1、图2所示，为一种等离子焊接装置，包括钨针1、枪体、喷嘴6；

所述钨针1位于枪体中，所述喷嘴6连接在所述枪体底端；

所述喷嘴内部设置有第一水冷通道7-1，用于与枪体内部的第二水冷通道7-2相连通；

所述喷嘴6中设置有送丝通道8，所述送丝通道8与第一水冷通道7-1的斜面相平行，所述送丝通道8一端开口位于喷嘴6的外侧壁，另一端开口位于喷嘴6的下端面，用于通过所述送丝通道8将焊丝9从喷嘴6的下端面送出；

所述送丝通道8与钨针1中轴线之间的夹角范围为20°~50°。

进一步的，在一些实施例中，如图1所示，所述枪体包括上枪体2、下枪体3，上枪体2与下枪体3之间通过绝缘片4绝缘并连接，外围通过注塑形成连接体5，喷嘴6上端通过螺纹连接到下枪体3底端。

所述下枪体3内部设置有第二水冷通道7-2；所述喷嘴6内部通过铣削加工有第一水冷通道7-1，所述第一水冷通道7-1位置与下枪体3的第二水冷通道7-2的位置相对应并连通。

为了达到更好的冷却效果，第一水冷通道7-1的斜面平行于喷嘴的内侧面，钨针1位于枪体的中心，钨针1内缩距离与喷嘴孔径相同。进一步的，所述钨针1的中轴线与枪体的中轴线重合。

进一步的，所述枪体外围通过注塑形成连接体5。

所述送丝通道8与钨针1中轴线之间的夹角范围为20°~50°。

进一步的，所述的等离子焊接装置，还包括保护气罩10，所述保护气罩10位于下枪体3和喷嘴6外。进一步的，所述保护气罩10上部连接在连接体5上。

在保护气罩10上按照相同的角度在对应位置上设有导丝孔11，用于焊丝9穿过，焊丝9可以通过送丝通道8从喷嘴6的侧壁进入，从喷嘴6的下端面送出，进一步的，所述导丝孔11内壁上设置有绝缘装置，用于对位于导丝孔中的焊丝进行绝缘保护；所述送丝通道8内壁上设置有绝缘装置，用于对位于送丝通道中的焊丝进行绝缘保护。

本实施例中，绝缘装置采用毛细陶瓷管12；焊丝9与喷嘴6、保护气罩10之间通过毛细陶瓷管12对焊丝进行绝缘保护。

进一步的，为了缩小填丝设备占据的空间，将导丝管13固定在焊枪上。

在角焊缝或大坡口对接焊缝焊接时，可以先将焊丝送出并触及焊板，然后依次引燃非转移弧和转移弧，即焊丝的存在相当于降低了引弧距离，使得转移弧顺利引燃。

实施例2

如图2所示，一种等离子焊接方法，过程如下：将焊丝9通过送丝通道8从等离子喷嘴外侧壁送入后再从喷嘴底部端面送出，以较小的角度直接进入弧柱区。起弧时，与母材接触的焊丝相当于直接降低了引弧距离，使得等离子弧在大弧长条件下也容易引燃转移弧；焊接时，弧柱区的高温可以增大焊丝的熔化速度，在较高的焊接速度下仍能有效填充焊缝。另外，该送丝方式缩小了送丝机构的空间，有效提升了焊枪的可达性。

在角焊缝或大坡口对接焊缝焊接时，可以先将焊丝送出并触及焊板，然后依次引燃非转移弧和转移弧，转移弧稳定后再连续送入焊丝。

本发明可以通过在现有设备的基础上直接改进来实现，具有起弧容易、熔敷效率高、焊枪可达性好的特点，能够有效改善角焊缝或大坡口对接焊缝的焊接效率，扩大等离子焊接方法在钢结构焊接领域的应用范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种等离子焊接装置，其特征在于，包括钨针、枪体、喷嘴；

所述钨针位于枪体中，所述喷嘴连接在所述枪体底端；

所述喷嘴中设置有送丝通道，所述送丝通道一端开口位于喷嘴的外侧壁，另一端开口位于喷嘴的下端面，用于通过所述送丝通道将焊丝从喷嘴的下端面送出；

所述送丝通道与钨针中轴线之间的夹角范围为20°~50°。

2.根据权利要求1所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述枪体包括上枪体、下枪体，上枪体与下枪体之间通过绝缘片绝缘并连接，所述喷嘴顶端连接到下枪体底端。

3.根据权利要求2所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述喷嘴内部设置有第一水冷通道，所述下枪体内部设置第二水冷通道；所述第一水冷通道位置与下枪体的第二水冷通道的位置相对应并连通。

4.根据权利要求3所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述喷嘴的第一水冷通道的斜面平行于喷嘴的内侧面；

和/或，所述送丝通道与第一水冷通道的斜面相平行。

5.根据权利要求1所述的等离子焊接装置，其特征在于：还包括保护气罩，所述保护气罩位于下枪体和喷嘴外；所述保护气罩上对应位置设置有导丝孔，用于焊丝穿过。

6.根据权利要求5所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述导丝孔内壁上设置有绝缘装置，用于对位于导丝孔中的焊丝进行绝缘保护；

所述送丝通道内壁上设置有绝缘装置，用于对位于送丝通道中的焊丝进行绝缘保护。

7.根据权利要求1所述的等离子焊接装置，其特征在于：还包括导丝管；所述导丝管固定在等离子焊接装置上。

8.根据权利要求1所述的等离子焊接装置，其特征在于：所述钨针位于枪体的中心，所述钨针的中轴线与枪体的中轴线重合；钨针内缩距离与喷嘴孔径相同。

9.一种等离子焊接方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的等离子焊接装置，方法包括：

将焊丝通过送丝通道从等离子焊接装置的喷嘴外侧壁送入后再从喷嘴底部端面送出，以较小的角度直接进入弧柱区。

10.根据权利要求9所述的等离子焊接方法，其特征在于，

在角焊缝或大坡口对接焊缝焊接时，先将焊丝通过送丝通道送出并触及焊板，然后依次引燃非转移弧和转移弧，转移弧稳定后再连续送入焊丝。