CN109551086A

CN109551086A - 一种用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法

Info

Publication number: CN109551086A
Application number: CN201811611270.0A
Authority: CN
Inventors: 黄巍; 宋世和; 周昀
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-04-02

Abstract

本发明公开了一种用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，该方法采用熔化极气体保护焊脉冲模式，通过焊枪喷嘴输出焊接保护气，焊接电流采用脉冲波形，包含周期可调的峰值电流和基值电流，所述的峰值电流不低于450A，峰值电流持续时间不高于2.1ms，以确保一脉一滴。本发明的焊接方法与常规激光焊接工艺相比，主要通过选用脉冲波形焊接电流，改进脉冲参数，在相对较低的热输入下得到稳定的熔滴过渡和高质量焊缝，可采用普通碳钢焊丝以及普通脉冲焊接设备，成本大幅降低；且在焊接速度高达1.4m/min‑1.8m/min下，有效地抑制高速焊接镀锌板中气孔、飞溅问题，改善了焊接质量，提高了焊接生产率。

Description

一种用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接装置及工艺，具体涉及一种用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，主要用于汽车制造工业以改善镀锌板高速焊接的焊接质量。

背景技术

目前，如何减轻汽车重量、如何改善汽车长期质量一直是汽车工业急需解决的两大挑战。为了克服上述挑战，汽车生产商一直追寻强度更高、厚度更薄的镀锌钢板。

然而，镀锌板具有较差的焊接性。由于金属锌的沸点大约在906℃而钢的熔点大约在1500℃。焊接时，钢的焊接温度远远超过锌的沸点，从而将产生大量的高压金属锌蒸气。如果这些金属蒸气不能被正确的释放，这些蒸气将残留在焊缝金属中引起气孔等焊接缺陷。该焊接缺陷将降低焊缝接头的机械性能。

图1A-1C为用于汽车制造常用的焊接接头：图1A为对接接头，图1B为T型角接头，图1C为搭接接头。

对于图1A的对接接头，左边的母材试板6和右边的母材试板7都为镀锌钢板。当焊接镀锌钢板时，来自试板表面的镀锌层1蒸发并释放到空气中。对接接头2的根部区域3很少有镀锌层，因此气孔等焊接缺陷很难发生在对接接头中。

对于图1B的T型角焊缝，腹板4和翼板5为镀锌试板。翼板上表面的部分镀锌层包含在T型角焊缝2的根部区域3。如果接头根部间隙t过小，锌蒸气无法完全释放到外部，部分锌蒸气将保留在焊缝2内部，形成焊接缺陷。

与对接接头和T型角接头相比，镀锌板搭接接头的焊接性较差。如图1C所示，搭接接头上翼板8和下翼板9为镀锌钢板。焊接时，镀锌层1的金属锌蒸发并且锌蒸气将从接头根部区域3释放并通过熔池逃离到外部。对于搭接接头根部区域3，包含两部分镀锌层1。分别为上翼板8下表面的镀锌层和下翼板9上表面的镀锌层。因此需要有更多的锌蒸气通过根部区域3逃离到外部。若根部间隙t较小，过多的锌蒸气无法逃脱将残留在焊缝根部形成焊接缺陷。

因此如何解决镀锌钢板搭接接头的焊接缺陷问题一直是汽车工业面对的挑战。另外，对于搭接接头而言，随着搭接接头根部间隙t的减小，气孔现象变得更加明显。

在熔化焊工艺方法中，熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding，简称GMAW)，非熔化极气体保护焊(Gas Tungsten Arc Welding，简称GTAW)，激光焊(Laser BeamWelding，简称LBW)是最为常用且重要的方法。虽然这些焊接方法都有其独特的优势和特点，但熔化极气体保护焊(在活性或惰性气体保护氛围下，电弧产生于焊丝和工件之间)是用于生产汽车部件最为普通的一种焊接方法。它的优势在于高效、灵活、成本低和易于机器人自动化焊接。

之前采用熔化极气体保护焊方法用于减小镀锌板焊接气孔问题的方法主要分为以下几种：

1)在镀锌板焊接之前，将焊接区域的镀锌层机械加工或打磨掉。但采用此方法，将降低汽车生产企业的焊接生产率。

2)开发新型的焊丝材料，例如采用铜焊丝(Cu-Si等)用于零件的钎焊。或者减小焊丝中Si，Mn元素的数量以减小焊缝中熔化金属的粘度，使熔池金属流动性的增加，从而将使锌蒸气较为容易的从熔池内部释放出来。然而新型焊丝的改变将增加汽车生产企业的成本。另外，采用此方法对抑制气孔缺陷的产生能力有限。

3)通过减小焊接热输入进而减少镀锌板搭接接头根部上、下翼板之间产生的锌蒸气。例如，CMT(冷金属过渡焊接技术，Cold Metal Transfer)焊接方法是一种利用机械控制焊丝前进或者后退运动以控制电流短路过程中的引弧和持续。然而，这种方法，焊接速度较慢。另外，由于CMT是一种新型电流波形，它只适用于特殊的焊接电源。

因此，需要研发一种用于抑制镀锌板焊接气孔缺陷的新型熔化极气体保护焊工艺，在电弧下方创造一稳定的锌蒸气逃逸通道，从而加速锌蒸气释放。

事实上，电弧下方的锌蒸气逃逸通道大小主要由电弧力、熔池金属重力和熔池液态金属表面张力之间的力平衡决定。如果该逃逸通道面积变大，将有更多的锌蒸气释放到外界空气中。因此，为了保持该稳定逃逸通道，电弧和熔滴过渡方式必须稳定。另外熔池需保持较好的流动性。

除了上述“在电弧下方创造一稳定的锌蒸气逃逸通道”方法外，如何最大化减小焊接时产生锌蒸气的量也是抑制气孔缺陷形成的另一有效方法。就合适的脉冲电流参数，焊接材料而言，与快速焊接速度相关的较低线能量可以尽量减小锌蒸气的数量。对于常规焊接速度的实芯焊丝气体保护焊方法，焊接区域的气氛完全被焊接保护气体所覆盖，其作用就是防止熔池氧化并且稳定电弧和熔滴过渡形式。然而，当焊接速度较快时，由于焊枪喷嘴的尺寸限制，来自焊枪喷嘴里的保护气体不能完全保护熔池区域。因此焊缝表面比较粗糙和氧化。另外，较高焊接速度容易破坏电弧周围的气氛环境，导致不稳定的电弧或者熔滴过渡形式。这样将无法形成稳定的锌蒸气逃逸通道。最终，例如气孔、飞溅等焊接缺陷易于形成。

发明内容

本发明的目的是提供一种熔化极气体保护的焊接方法，用于抑制镀锌板高速焊接气孔或者飞溅，在电弧下方创造出一稳定的锌蒸气逃逸通道，锌蒸气通过该通道可以较为容易的释放到外界空气中，从而可以抑制气孔缺陷的产生。

为达到上述目的，本发明提供了一种用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，该方法采用熔化极气体保护焊脉冲模式，通过焊枪喷嘴输出焊接保护气，焊接电流采用脉冲波形，包含周期可调的峰值电流和基值电流，所述的峰值电流不低于450A，峰值电流持续时间不高于2.1ms。

较佳地，所述的峰值电流为450-600A，峰值电流持续时间为1.7-2.0ms。

较佳地，所述的峰值电流为500-560A。

较佳地，该方法中，采用普通碳钢实芯作为焊丝。

较佳地，该方法中，焊丝直径为1.0mm-1.2mm。

较佳地，该方法中，焊丝端部中点与搭接接头根部距离为1mm-2mm。

较佳地，该方法中，焊接速度为1.4m/min-1.8m/min。

较佳地，该方法中，焊枪倾角α为55°～65°，该焊枪倾角是指焊枪喷嘴的轴线与焊缝垂直线之间的夹角。

较佳地，该方法中，焊接保护气为氩气-二氧化碳混合气，包含8-18％的二氧化碳，其余为氩气。

较佳地，该方法中，在电弧周围上方还通入用于补偿电弧周围气氛环境的第一气体，在熔池上方还通入用于保护熔池的第二气体。

较佳地，所述的第一气体与焊接保护气相同；所述的第二气体为惰性气体，包括氩气、氦气及氩气和氦气的混合气。

较佳地，所述的第一气体的气体流量为15-25L/min，第二气体的气体流量为10-20L/min。

较佳地，该焊接喷嘴上套设焊接保护装置，该焊接保护装置包含：第一管路、第二管路及保护罩组件，

所述的保护罩组件包含具有进口和出口的保护罩壳体、设置在保护罩壳体内用于分隔空间的隔板，该隔板开设有用于安装焊枪喷嘴的缺口，隔板及焊枪喷嘴外壁在保护罩壳体内分隔出第一空腔、第二空腔；所述的第一管路的出口端位于第一空腔中，所述的第二管路的出口端位于第二空腔中；

在焊接过程中，经第一管路输入的第一气体进入第一空腔内，再通过第一空腔的出口端喷出到电弧周围上方；经第二管路输入的第二气体进入第二空腔内，再通过第二空腔的出口端喷出到熔池上方。

较佳地，所述的隔板的下边缘不超过焊枪喷嘴出口。

较佳地，第一空腔出口端下边缘与第二空腔出口端下边缘高度不一致，第一空腔出口端下边缘比第二空腔出口端下边缘高度更低，即，更靠近焊件。

较佳地，所述的保护罩组件还包含：分别位于第一空腔、第二空腔中的气体均布器，所述的气体均布器分别与第一管路、第二管路连通，分别将第一气体、第二气体均匀分布，再经第一空腔出口端、第二空腔出口端输出。

较佳地，所述的气体均布器具有致密多孔结构。

较佳地，所述的气体均布器为具有致密多孔结构的消音器。

较佳地，所述的保护罩组件还包含：设置在气体均布器出口方向的用于进一步使气体分布均匀的铜塞网。

较佳地，所述的保护罩组件还包含：设置在第一空腔出口端的裙边，其连接在第一空腔的保护罩壳体外壁上，使用时与焊件接触，作为前置保护。

较佳地，所述的裙边选择柔性耐高温材料。

较佳地，所述的裙边选择特氟龙玻璃纤维防火耐高温胶带。

由于保护气体成分的精确程度为镀锌板高速焊质量的决定因素之一，本发明提供的熔化极气体保护的焊接装置，在焊接保护气的基础上设置前后两路辅助保护气，第一管路为焊接方向的前置保护，结合保护罩组件(如保护罩壳体前长后短、裙边等)，起到防止空气进入，且采用与焊接保护气相同的气体成分，起到补偿电弧周围气氛的作用；第二管路为焊接方向的后置保护，气体成分为惰性保护气体，结合保护罩组件，起到防止半凝固状态的焊缝氧化的作用。

本发明提供的焊接工艺，可以有效地抑制高速焊接镀锌板中气孔、飞溅问题，不仅减轻汽车的重量和改善汽车长期的质量；与激光焊接工艺相比，成本也大幅降低。传统熔化极气体保护焊工艺针对镀锌板焊接，主要通过改善焊接材料或者焊接设备以提高镀锌板焊接质量。而本发明仅需采用普通碳钢焊丝，如ER70S-6，以及普通脉冲焊接设备，从而能降低成本。另外，本发明大幅提高了焊接速度，改善了焊接生产率。本发明提供的焊接装置可以应用于各类金属的熔化极气体保护焊，尤其是镀锌板的高速焊。

附图说明

图1A为被焊镀锌板对接接头示意图；

图1B为被焊镀锌板T型角接头示意图；

图1C为被焊镀锌板搭接接头示意图；

图2为本发明的一种实际焊接状态图；

图3为本发明的一种熔化极气体保护焊脉冲模式下焊接电流波形图；

图4为本发明的一种焊枪使用状态示意图；

图5为本发明的一种用于镀锌板的熔化极气体保护的焊接保护装置的结构示意图；

图6a为用于保护焊缝区域气氛环境的保护罩组件的结构示意图；

图6b为用于保护焊缝区域气氛环境的保护罩组件的A向侧视图；

图6c为用于保护焊缝区域气氛环境的保护罩组件的B向视图(俯视图)；

图7为用于气体分布均匀的铜塞网的示意图；

图8为实施例1中焊缝内部的射线探伤照片；

图9为实施例2中焊缝内部的射线探伤照片.

通过下面结合附图的描述，本发明以及其目的、优点、特征和相关方面将被更清楚地理解。这些附图通常是示意性的并且为了清楚的缘故，并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。所有附图对于相同或相应的特征共享相同的附图标记。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

本发明所述的“进口”、“出口”的方向与第一气体、第二气体的流向一致。所述的“出口端”是指的气体流出的一端。

本发明所述的“下边缘”中的“下”是指使用状态下，靠近焊件方位。

本发明所述的“焊件”是指焊接过程中的焊接工件。

本发明所述的“周期可调”是指脉冲周期可以根据需要调节。

本发明所述的“焊接保护气”是气体工业名词，气体保护焊由于具有焊接质量好，效率高，易实现自动化等优点而得以迅速发展。焊接保护气体可以是单元气体，也有二元，三元混合气。采用焊接保护气的目的在于提高焊缝质量，稳定电弧，减少焊缝加热作用带宽度，避免材质氧化。单元气体有氩气，二氧化碳，二元混合气有氩和氧，氩和二氧化碳，氩和氦，氩和氢混合气。三元混合气有氦，氩，二氧化碳混合气。应用中视焊材不同选择不同配比的焊接混合气。焊接保护气通过焊枪喷嘴施加在焊缝上。

本发明所述的“焊缝”是指焊接发生熔化凝固的区域。

本发明所述的“焊枪喷嘴”设置在焊枪前端，用于输出焊枪的焊接保护气及导出焊丝。

本发明所述的“高速焊”是指焊接速度不低于1.4m/min。

根据上述背景技术所述的常规镀锌板焊接解决方案，如何减少锌蒸气的数量以及如何较为容易地释放焊接过程中产生的锌蒸气是抑制气孔缺陷产生的两大重要因素。

考虑到上述因素，本发明提供了一种熔化极气体保护焊方法，利用该方法在电弧下的焊缝熔池内创造出一稳定的缺口通道，产生的金属锌蒸气可通过该通道释放出来。

图2示出了本发明的一种对搭接接头实际焊接状态。焊接过程中，在搭接接头上翼板8和下翼板9之间的根部区域3，沿焊丝12移动的反方向，产生焊缝熔池11，为了能够在电弧14下方的焊缝熔池11内创造出一稳定的缺口通道10，本发明采用一种常用的气体保护焊脉冲电流波形。

图3为本发明的一种熔化极气体保护焊脉冲模式下焊接电流波形图。焊接电流采用脉冲波形，包含周期可调的峰值电流(Ip)17和基值电流(Ib)18。为了得到稳定的熔滴过渡20过程，需要通过调整脉冲参数以保证：一个脉冲周期(T)19，过渡一个熔滴，即一脉一滴，其中，T＝tp+tb，其中，tp代表峰值电流维持时间15；tb代表基值电流维持时间16。

经反复实验尝试，发现稳定的一脉一滴的熔滴过渡20主要由峰值电流(Ip)17和峰值电流维持时间(tp)15的影响。使用具有较短持续时间(tp)15的较高峰值电流(Ip)17或具有相对较长持续时间(tp)15的较低峰值电流(Ip)17，可以获得相同的熔滴分离参数值。

更优的实施例显示，使用较高峰值电流(Ip)17但具有较短持续时间(tp)15比采用较低峰值电流(Ip)17倾向于产生更加收缩的电弧14。该收缩电弧14将产生较大的电弧力，该较大的电弧力推动电弧下方的熔池11向与焊接方向相反的方向流动。由于电弧下方的熔池向与焊接方向相反的方向流动，对于搭接接头而言，其电弧下方的上下翼板根部区域3的固体部分将显露出来。如果被推动的熔池液体无法回填并覆盖显露的根部区域3的固体部分，电弧下方的熔池11将创造出一个稳定的便于锌蒸气逃脱的缺口通道10，如图3所示。锌蒸气很容易通过该缺口通道10释放到外界，因此气孔缺陷很难形成，即避免了气孔缺陷。

在本发明的高速焊接过程中，当峰值电流Ip不低于450A，峰值电流持续时间tp不高于2.1ms(不高于1.9ms更佳)时较为合适。

为了在相对较低的热输入下得到稳定的熔滴过渡20和高质量焊缝，本发明所述的峰值电流Ip为450-600A(500-560A更佳)，峰值电流持续时间tp为1.7-2.0ms，基值电流设为最小值。对于脉冲熔化极气体保护焊，基值电流的作用是维持两脉冲之间的电弧稳定。一个正确的基值电流值(Ib)18可以有效的促进控制焊缝熔池和焊缝形状。

与传统的直流熔化极气体保护焊相比，本发明的脉冲方法可在相对较低的热输入下得到稳定的熔滴过渡20和高质量焊缝，适用于高速焊。

除了由较高峰值电流Ip和较短持续时间tp所产生较大的电弧力以外，熔池11合适的表面张力和粘度也是维持电弧下方锌蒸气逃脱通道10的另一关键因素。而该表面张力和粘度与焊接材料密切相关。当熔池11表面张力和粘度较大时，焊接速度很难提高。而当熔池11表面张力和粘度较小时，熔池液态金属容易回流填充新创造的锌蒸气逃脱通道，而导致气孔现象。因此焊接工况的选择至关重要。在本发明中，当气体成分比例为8-18％的二氧化碳，剩余为氩气的组合气体，以及焊丝12采用普通碳钢实芯焊丝，其级别为AWS A5.18ER-70S-6，直径为1.0-1.2mm，较为合适。

除了创造锌蒸气逃脱通道这个方法之外，如何最大化减小焊接时产生锌蒸气的量也是抑制气孔缺陷形成的另一有效方法。根据上述合适的脉冲波形参数、焊接材料因素外，施加于被焊金属表面的较低热输入可以较大的减小锌蒸气产生量。而低热输入与较高焊接速度密切相关。在本发明中，当焊接速度为1.4m/min-1.8m/min较为合适。

如图4所示，根据最大化减小锌蒸气量的方法，焊枪倾角22和焊丝端部的焊丝中点与搭接接头根部的距离24是关键影响因素，其目的在于尽量减小受电弧影响的热影响区。尤其是，搭接接头上翼板8边缘应尽量减小受到电弧热的影响。在本发明中，当焊枪倾角22为55°～65°，焊丝端部的焊丝中点与搭接接头根部的距离为1mm-3mm较为合适。所述的焊枪倾角22是指焊枪喷嘴13的轴线与焊缝垂直线之间的夹角。

对于高速焊方法，来自焊枪喷嘴13的保护气体无法完全保护熔池区域受外界空气氧化。另外，焊接速度过快也容易导致气体紊流将空气带入焊接保护区域，形成电弧不稳和较多焊接缺陷。因此，本发明也提供了一特殊气体保护装置用于维持稳定的保护气体氛围和均匀的保护气体成分。

如图5所示，本发明提供的用于镀锌板的熔化极气体保护的保护装置由两部分组成：管路结构和保护罩组件。管路结构的入口与气瓶相连，管路结构的出口与保护罩组件连通，保护罩组件安装在焊枪喷嘴13上。

所述的管路结构包含：

用于输入补偿电弧周围气氛环境的第一气体的第一管路101，该第一管路101还设置有第一开关阀102、第一气体流量控制阀103；及

用于输入保护熔池的第二气体的第二管路201；该第二管路201还设置有第二开关阀202、第二气体流量控制阀203。

所述的第一气体结合保护罩组件，作为焊接方向的前置保护，用于补偿高速焊电弧周围的气氛环境以便维持电弧稳定燃烧和稳定的熔滴过渡形式，气体流量为15-25L/min，采用第一气体流量控制阀103控制。第一气体可选择氩-二氧化碳混合气，其成分与焊枪喷嘴13出来的焊接保护气相同。

所述的第二气体为焊接方向的后置保护，起到防止半凝固状态的焊缝氧化的作用，用于防止焊枪喷嘴13无法覆盖的焊缝熔池区域11被氧化，气体流量为10-20L/min，采用第二气体流量控制阀203控制。第二气体为惰性气体，包括氩气、氦气及氩气和氦气的混合气，如可选择100％氩气。第一管路、第二管路的气管采用特氟龙材料。对于一些冷却速度慢的金属，第二管路的后置保护可以在焊接方向上反向加长，即，第二空腔出口端沿焊接方向反向延长，使得第二气体覆盖更大面积的熔池。

如图6a-6b所示，所述的保护罩组件包含具有进口和出口的保护罩壳体301、将保护罩壳体隔开的隔板302，该隔板将保护罩壳体301分隔出第一空腔303a、第二空腔303b，该第一空腔303a用于输入第一气体，该第二空腔303b用于输入第二气体。所述隔板302设置的目的是阻止输入进来的两种保护气体(第一气体、第二气体)相互污染。保护罩壳体301采用不锈钢材料制作。

如图6c所示，所述的隔板302开设有用于安装焊枪喷嘴的缺口，该缺口的口径与焊枪喷嘴的外径匹配，第一空腔303a、第二空腔303b通过隔板及焊枪喷嘴外壁分隔。一些实施例中，所述的隔板302为间隔设置的两块，两块隔板的间距与焊枪喷嘴的外径匹配，两块隔板按焊枪喷嘴径向设置。

一些较优的实施例中，所述的保护罩组件还包含：分别位于第一空腔303a、第二空腔303b中的气体均布器304，其分别与第一管路、第二管路连通，通过该气体均布器304能将第一气体、第二气体分别混匀，使得第一气体、第二气体分布均匀。所述的气体均布器304具有致密多孔结构。一些较优实施例中，所述的气体均布器304选择具有致密多孔结构的消音器。

如图7所示，一些较优的实施例中，所述的保护罩组件还包含：设置在气体均布器304出口方向的用于进一步使气体分布均匀的铜塞网305，以优化气体保护效果。而且，该铜塞网305还能防止焊料飞溅污染并便于更换。

由于保护气体成分的精确程度决定了镀锌板高速焊质量的好坏。为防止外部气体侵入或者破坏电弧周围的气体氛围，所述的保护罩组件还包含：设置在第一空腔303a出口端的裙边306，其连接在第一空腔303a的保护罩壳体外壁上，使用时与焊件接触，作为前置保护，如图6a所示。所述的裙边306柔性耐高温材料为柔性耐高温材料，选择特氟龙玻璃纤维防火耐高温胶带，粘在保护罩壳体301上第一空腔下边缘。

一些较优的实施例中，所述的保护罩组件还包含：用于连接第一管路101的第一管路连接件(图中未示出)、用于连接第二管路201的第二管路连接件(图中未示出)，该第一管路101连接件位于第一空腔303a中，该第二管路201连接件位于第二空腔303b中。

以下为具体实例以证明该发明的作用：

实施例1

将焊枪喷嘴与本发明的保护装置连接后，即，把焊枪喷嘴固定在保护罩壳体内的隔板缺口上，对搭接接头进行焊接。如图4所示，所述的焊丝12上套置有导电嘴21，导电嘴位于焊枪喷嘴13内，焊丝12伸出至焊枪喷嘴13外。导电嘴21的端部与焊丝12端部之间的焊丝长度为干伸长25，即伸出于导电嘴21之外的焊丝的长度。搭接接头上翼板8、下翼板9的板厚均为1.4mm。上、下翼板搭接接触，间隙不超过0.5mm。该间隙通过塞尺进行测量。镀锌板上镀锌层厚度为10um，搭接接头搭接宽度23为40mm，搭接宽度23越宽，产生的Zn蒸汽越多。以下为具体焊接参数：

焊接方法：熔化极气体保护焊脉冲模式

焊丝：Oerlikon CARBOFIL 1(直径1.2mm)

干伸长25：12mm

焊枪倾角：60°

焊丝端部的焊丝中点与搭接接头根部的距离24：1.5mm

焊接保护气体：Ar+8％CO₂；气体流量：25L/min

第一气体(Ar+8％CO₂)流量：10L/min

第二气体(Ar)流量：20L/min

焊接速度：1.7m/min

焊丝送丝速度：7.3m/min

平均焊接电流：220-240A

平均焊接电压：20.5-21.5V

脉冲峰值电流Ip：500A；脉冲峰值持续时间tp：1.9ms；脉冲频率：178HZ。

使用目测检验和X射线GE phoenix microme|x无损探伤检测进行焊缝质量检测：肉眼观测焊缝表面无气孔产生；X射线无损探伤结果显示焊缝内部气孔26的气孔量小于0.8％，该百分数为面积百分比，如图8所示。

实施例2

焊接方法：熔化极气体保护焊脉冲模式

焊丝：Oerlikon CARBOFIL 1(直径1.2mm)

干伸长25:12mm

焊枪倾角:60°

焊丝端部的焊丝中点与搭接接头根部的距离24:1.5mm

焊接保护气体:Ar+18％CO₂,气体流量:25L/min

第一气体(Ar+18％CO₂)流量：10L/min

第二气体(Ar)流量：20L/min

焊接速度:1.8m/min

焊丝送丝速度:7.3m/min

平均电流:210-230A

平局电压:21.5-23V

脉冲峰值电流Ip:500A；脉冲峰值持续时间tp：1.9ms；脉冲频率：178HZ。

使用目测检验和X射线GE phoenix microme|x无损探伤检测进行焊缝质量检测：肉眼观测焊缝表面无气孔产生；X射线无损探伤结果显示焊缝内部气孔26的气孔量小于0.6％，该百分数为面积百分比，如图6所示。

作为对比，对于上述相同的焊接工件，采用常规的焊接方法及焊接参数，焊枪喷嘴未安装本发明的焊接装置时，焊缝表面和焊缝内部均可见大量气孔；而采用本发明的焊接参数，焊枪喷嘴未安装本发明的焊接装置时，焊缝表面目测无气孔，焊缝内部的气孔量超过2％，该百分数为面积百分比。

可见，本发明提供的焊接方法能够较好的抑制根部间隙较小(不超过0.5mm)的镀锌钢板搭接接头气孔问题。

综上所述，本发明提供了的装置为焊缝区域提供了两种类型的保护气体。第一气体以补偿高速焊电弧周围的气氛环境，其目的在于维持电弧稳定燃烧和稳定的熔滴过渡形式。第二气体为了防止焊枪喷嘴无法覆盖的焊缝区域氧化。该装置不仅进一步改善焊缝质量，而且优化了高速焊焊缝表面。

本发明提供的焊接装置可以应用于各类不同熔点金属(如镀锌钢板)焊接时的熔化极气体保护焊，尤其适用于高速焊接，或外界气流扰动较大的情况。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该方法采用熔化极气体保护焊脉冲模式，通过焊枪喷嘴输出焊接保护气，焊接电流采用脉冲波形，包含周期可调的峰值电流和基值电流，所述的峰值电流不低于450A，峰值电流持续时间不高于2.1ms。

2.如权利要求1所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的峰值电流为450-600A，峰值电流持续时间为1.7-2.0ms。

3.如权利要求2所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的峰值电流为500-560A。

4.如权利要求1所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该方法中，采用普通碳钢实芯作为焊丝。

5.如权利要求4所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该方法中，焊丝直径为1.0mm-1.2mm。

6.如权利要求4所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该方法中，焊丝端部中点与搭接接头根部距离为1mm-2mm。

7.如权利要求1所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该方法中，焊接速度为1.4m/min-1.8m/min。

8.如权利要求1所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该方法中，焊枪倾角α为55°～65°，该焊枪倾角是指焊枪喷嘴的轴线与焊缝垂直线之间的夹角。

9.如权利要求1所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该方法中，焊接保护气为氩气-二氧化碳混合气，包含8-18％的二氧化碳，其余为氩气。

10.如权利要求1所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该方法中，在电弧周围上方还通入用于补偿电弧周围气氛环境的第一气体，在熔池上方还通入用于保护熔池的第二气体。

11.如权利要求10所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的第一气体与焊接保护气相同；所述的第二气体为惰性气体，包括氩气、氦气及氩气和氦气的混合气。

12.如权利要求10所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的第一气体的气体流量为15-25L/min，第二气体的气体流量为10-20L/min。

13.如权利要求10所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，该焊接喷嘴上套设焊接保护装置，该焊接保护装置包含：第一管路、第二管路及保护罩组件，

14.如权利要求13所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的隔板的下边缘不超过焊枪喷嘴出口。

15.如权利要求13所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，第一空腔出口端下边缘与第二空腔出口端下边缘高度不一致。

16.如权利要求13所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的保护罩组件还包含：分别位于第一空腔、第二空腔中的气体均布器，所述的气体均布器分别与第一管路、第二管路连通，分别将第一气体、第二气体均匀分布，再经第一空腔出口端、第二空腔出口端输出。

17.如权利要求16所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的气体均布器具有致密多孔结构。

18.如权利要求16所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的气体均布器为具有致密多孔结构的消音器。

19.如权利要求16所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的保护罩组件还包含：设置在气体均布器出口方向的用于进一步使气体分布均匀的铜塞网。

20.如权利要求13所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的保护罩组件还包含：设置在第一空腔出口端的裙边，其连接在第一空腔的保护罩壳体外壁上，使用时与焊件接触。

21.如权利要求20所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的裙边选择柔性耐高温材料。

22.如权利要求21所述的用于镀锌板的熔化极气体保护高速焊接方法，其特征在于，所述的裙边选择特氟龙玻璃纤维防火耐高温胶带。