CN110064821A - 一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种可控热输入的C‑TIG Wire焊接装置包括一焊接电源；一设有钨枪部件和送丝部件的焊枪枪头，所述送丝部件内设有一导电体，所述导电体通过第一焊接电缆与所述焊接电源的正极相连接；所述钨枪部件设有一钨极，所述钨极通过第二焊接线缆与所述焊接电源的负极相连接；以及一焊丝传送机构。本发明提供的一种可控热输入的C‑TIG Wire焊接装置由于设有所述送丝控制机构，该所述送丝控制机构可发出送丝及送丝速度的控制信号，调整热输入和熔敷效率，从而适用于不同焊接应用，从而实现稳定的焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，特别涉及一种可控热输入的焊接装置。
背景技术
在C-TIG wire工艺方法中，焊接电弧在钨极与送进的焊丝之间建立。焊丝为阳极，阳极热用来熔化焊丝，钨极为阴极，为非熔化极。焊丝熔化后形成熔滴，在重力、等离子流力和焊丝送进的惯性力等力的作用下进入熔池，凝固形成焊缝。
目前现有的文献对TIG-MIG(或TIG-Wire)间接弧焊接方法也有所提及，但是，均为针对某一样产品或特别领域进行的试验探索或应用，均未能对该技术的主要特征和内容，例如，热输入可控、干伸长控制、等离子流力挖掘熔深进行全面深入的试验分析，均未能对该焊接技术的焊接应用进行全面探索，提出具体的实施方案。
公开号为103212771A的中国发明专利公开了一种铸铁阀门密封面堆焊铜合金的TIG/MIG间接电弧方法，首先将阀门进行预热，然后清理密封面；采用TIG/MIG间接电弧工艺，采用氩气保护，以使阀门不接电，电弧在钨极和焊丝之间燃烧。本发明的优点在于焊接过程稳定，飞溅少，焊缝强度可靠，没有夹渣、气孔等缺陷，节约焊接材料，能够实现自动化，效率高，成本低；同时母材的稀释率低，减少或者避免泛铁现象出现。它虽然公开了焊丝的送丝速度、焊接电流以及焊枪与工件的角度，但是没有空开具体的焊枪以及焊丝的送丝速度、焊接电流、焊枪与工件的角度之间与工件焊接质量或效果的关系更没有公开如何实现该焊接的焊枪结构。
公开号为103978288A的中国发明专利公开了一种串联TIG-MIG焊接的方法，采用TIG和MIG串联方式焊接镁合金及镁合金与异种金属的方法，属于焊接技术领域。该方法将MIG焊枪接MIG电源正极，TIG焊枪接电源负极，被焊母材不接电极，MIG焊枪与TIG焊枪成一定角度并与试板成一定距离，具体地，将镁合金焊丝干伸出长度为20mm～30mm；(2)将TIG焊枪接电源负极，利用卡具将TIG焊枪固定在工作台上，与竖直方向成15°～25°夹角，钨极伸出长度为5mm～10mm，钨极与被焊基材垂直距离在2mm～3mm之间。
然而在焊接过程中，如何将焊接电源对送丝机的协同和控制使得起弧时间和送丝之间进行时序控制是C-TIG Wire焊枪继续解决的问题。进一步，现有的焊枪也没有考虑钨极冷却、喷嘴冷却等因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种可对将焊接电源对送丝机的协同和控制使得起弧时间和送丝之间进行时序控制从而进实现低热输入或超低热输入的焊接，且相比传统低热输入弧焊枪具有更高的熔敷效率的C-TIG Wire焊枪。
为了实现上述发明目的，本发明提供的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置包括：
一焊接电源；
一设有钨枪部件和送丝部件的焊枪枪头，所述送丝部件内设有一导电体，所述导电体通过第一焊接电缆与所述焊接电源的正极相连接；所述钨枪部件设有一钨极，所述钨极通过第二焊接线缆与所述焊接电源的负极相连接；以及
一焊丝传送机构，包括：
一可连续提供焊丝的焊丝盘；
一与所属焊丝盘相连并将焊丝向所述焊枪枪头送丝的送丝机；
一与所述送丝机相连用来启动所述送丝机送丝的电动机；以及
一与所述送丝机的所述电动机相连的送丝控制机构，所述送丝控制机构发出送丝控制信号可以控制电动机的工作及送丝速度。
进一步，所述导电体靠近所述焊丝嘴的端部设有一颗夹持焊丝的导电嘴。
进一步，所述钨枪部件内设有一弧焊内杆腔，氩气、氩氦混合气或其它惰性气体通过一气管进入所述内杆腔内为焊接过程提供气体保护。
再进一步，所述气管上设有一分流器和喷嘴，这样进入所述内杆腔内的混合气体经过所述经由分流器后通过喷嘴后喷出。
进一步，所述钨枪部件与送丝部件通过一绝缘结构件进行绝缘。
进一步，在所述钨枪部件内的所述钨极的周围设有一冷却部件，用来对所述钨极进行冷却。
在进一步，所述冷却部件设有一冷却水管，所述冷却水管内设有冷却水。
进一步，还包括一用来检测焊丝干伸长度的干伸长度检测装置。
进一步，还包括一中央控制单元，所述中央控制单元与所述干伸长度检测装置、所述送丝控制机构和送丝速度检测装置相连，并接受所述焊接电源2的电流值信号和焊丝直径尺寸信息，从而根据所述干伸长度检测装置检测到的焊丝干伸长度，在所述焊接电流和送丝速度之间建立一较佳配匹以保证稳定的焊接。
本发明提供的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置由于设有所述送丝控制机构，该所述送丝控制机构可发出送丝及送丝速度的控制信号，调整热输入和熔敷效率，从而适用于不同焊接应用，从而实现稳定的焊接。
附图说明
图1是本发明的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置的整体结构示意图。
图2是本发明的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置的焊枪枪头的结构示意图。
图3是本发明的焊丝干伸长度的定义以及测量的示意图。
图4是本发明中央控制单元的控制框图。
图5是本发明的中央控制单元的控制方框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例作详细说明。
本申请的发明人通过系统试验，对该技术的原理、主要特征、优势、具体工程应用领域进行试验及分析的基础上，发明了一种可控热输入的C-TIG Wire 焊接装置。
参见图1和图2，本发明提供的可控热输入的C-TIG Wire焊接装置系统中，焊接电源2负责能量输出，其正极通过第一焊接线缆7连接MIG焊枪上的导电铜管10，导电铜管10通过导电嘴29使电流流向焊丝28；其负极通过第二焊接线缆6连接焊枪上的氩弧焊枪内杆15，这样，通过钨极夹20使电流流向钨极25；钨极25和送进的焊丝28之间建立电弧26，建立焊接回路，从而对工件30进行焊接。
再参见图1，焊接电源2可通过通信线缆5向送丝机3供电，送丝机3设有一电动机(图中未示意出)，该电动机带动送丝机3的两个滚轮39转动，两个滚轮39夹持住焊丝28使其传送到焊枪枪头1。该电动机可接收送丝速度、开始送丝、停止送丝和慢送焊丝等信号，这样，根据不同焊丝材质、干伸长、焊丝直径、焊接电流、起弧时间等，指令送丝机3可以一自动匹配的送丝速度或设定的送丝速度传送焊丝28，例如，可调节在电弧建立后的0.02-0.2s内开始送丝，或可调节在焊接电弧即将熄灭的前0.05-0.2s内停止送丝，也可设定在起弧电流期间慢送丝等。另外，当焊接电弧26因为某种原因非正常熄弧时，送丝就停止。焊丝盘4上的焊丝通过送丝机3实现向本发明的C-TIG wire焊枪枪头1的连续送丝。
本发明提供的可控热输入的C-TIG Wire焊接装置设有一送丝控制机构 (图中未示出)，它与送丝机3的电动机相连，可发出送丝控制信号控制该电动机(图中未示出)的工作及送丝速度，从而控制送丝机3的工作。
氩气、氩氦混合气或其它惰性气体通过气管18进入氩弧焊内杆腔内，经由分流器23进入喷嘴24，为焊接过程提供气体保护。
另外，焊枪枪头1的钨枪部件101和送丝部件102通过绝缘结构件11和 12进行绝缘。氩弧焊枪使用的冷却机构是水冷系统，包括进出水管13、17，同时使用密封垫圈19、21、22进行密封。氩弧焊枪管喷嘴一体部件16与氩弧焊枪内杆组成氩弧焊枪本体，而氩弧焊枪枪帽14起到压紧钨极夹以固定钨极的作用。本发明的焊枪鹅颈外为绝缘套，起到鹅颈部分绝缘作用。再参见图2，本发明提供的本发明提供的可控热输入的C-TIG Wire焊接装置的该鹅颈部分与焊接专机或焊接机器人连接，绝缘构件起到连接MIG焊枪本体和氩弧焊枪本体作用，并确保刚性。
另外，本发明提供的可控热输入的C-TIG Wire焊接装置的一个重要特点为利用冷却机构对钨极25进行冷却，其中，一方面利用钨极夹与钨极之间具有更大的接触面积，增加冷却效果，以减少焊接过程中的钨极烧损。另外，采用一冷却机构进行冷却，例如，在本发明的实施例中采用水冷却，进水管13 和出水管17，使用铜喷嘴而非陶瓷喷嘴，目的为防止电弧对喷嘴热辐射导致喷嘴炸裂。
本发明提供的可控热输入的C-TIG Wire焊接装置所使用保护气体可以为纯Ar、Ar/H2、Ar/He。其中Ar/H2可用来焊接镍基合金，目的为提供更大的电弧热量。Ar/He可以使熔池具有更高的温度，提升熔池流动性。
导电嘴26是设置在送丝部件102的端部，中间有一通孔，来自送丝机3 的焊丝28穿过该通孔，伸向焊枪枪头的外面一边焊接。同时，该通孔的内部保持导电接触。通过更换不同孔径的导电嘴，可使用不同规格例如，的焊丝。焊丝直径越大，同样送丝速度匹配的焊接电流越大。
本申请的发明人通过深入研究并经过实验，发现为了保证焊接质量，焊接电流与送丝速度和焊丝直径存在一定的关系，焊接电流与送丝速度的不同匹配，影响熔滴大小和熔滴运动轨迹。对于给定送丝速度匹配适当的焊接电流，是稳定焊接的前提。
参见图3，焊丝干伸长度(CTTD)为导电嘴沿焊丝送进方向到钨极正下方的距离。考虑到进一步提高焊接质量，不同的焊丝干伸长度(CTTD)，要求相匹配焊接电流不同。为此，本发明提供的越小，不同的干伸长度要求所匹配的焊接电流不同。为此，本发明提供的可控热输入的C-TIG Wire焊接装置还包括一干伸长度检测装置202。参见图4，干伸长度检测装置202包括一红外线距离测量元件211和一角度测量仪212和一距离计算仪213。红外线距离测量元件测量设置在导电嘴29的端部A处，测量从导电嘴29的端部A(焊丝的根部)到钨极25的距离L,角度测量仪测量导电嘴29倾斜的角度α，然后距离计算仪根据下列公式计算:
CTTD＝L*1/cosineα
当然，对本领域的一般技术人员，干伸长度检测装置202还可以采用其他测量方法和装置。
参见图5，本发明提供的可控热输入的C-TIG Wire焊接装置还可包括一中央控制单元(图中未画出)，该中央控制单元与干伸长度检测装置202、所述送丝控制机构相连，并接受所述焊接电源的电流值信号和焊丝直径尺寸信息，从而根据干伸长度检测装置检测到的焊丝干伸长度以及焊丝直径尺寸，在所述焊接电流和送丝速度之间建立一较佳配匹以保证稳定的焊接。
最后所要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本法，本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置，其特征在于，它包括：
一焊接电源；
一设有钨枪部件和送丝部件的焊枪枪头，所述送丝部件内设有一导电体，所述导电体通过第一焊接电缆与所述焊接电源的正极相连接；所述钨枪部件设有一钨极，所述钨极通过第二焊接线缆与所述焊接电源的负极相连接；以及
一焊丝传送机构，包括：
一可连续提供焊丝的焊丝盘；
一与所属焊丝盘相连并将焊丝向所述焊枪枪头送丝的送丝机；
一与所述送丝机相连用来启动所述送丝机送丝的电动机；和
一与所述送丝机的所述电动机相连的送丝控制机构，所述送丝控制机构发出送丝控制信号可以控制电动机的工作及送丝速度。
2.如权利要求1所述的一种可控热输入的C-TIG Wire焊枪，其特征在于，所述导电体靠近所述焊丝嘴的端部设有一颗夹持焊丝的导电嘴。
3.如权利要求1所述的一种可控热输入的C-TIG Wire焊枪，其特征在于，所述钨枪部件内设有一弧焊内杆腔，氩气、氩氦混合气或其它惰性气体通过一气管进入所述内杆腔内为焊接过程提供气体保护。
4.如权利要求3所述的一种可控热输入的C-TIG Wire焊枪，其特征在于，所述气管上设有一分流器和喷嘴，这样进入所述所述内杆腔内的混合气体经过所述经由分流器后通过喷嘴后喷出。
5.如权利要求1所述的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置，其特征在于，所述钨枪部件与送丝部件通过一绝缘结构件进行绝缘。
6.如权利要求1所述的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置，其特征在于，在所述钨枪部件内的所述钨极的周围设有一冷却部件，用来对所述钨极进行冷却。
7.如权利要求6所述的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置，其特征在于，所述冷却部件设有一冷却水管，所述冷却水管内设有冷却水。
8.如权利要求1所述的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置，其特征在于，还包括一用来检测焊丝干伸长度的干伸长度检测装置。
9.如权利要求1所述的一种可控热输入的C-TIG Wire焊接装置，其特征在于，还包括一中央控制单元，所述中央控制单元与所述干伸长度检测装置、所述送丝控制机构和送丝速度检测装置相连，并接受所述焊接电源的电流值信号和焊丝直径尺寸信息，从而根据所述干伸长度检测装置检测到的焊丝干伸长度，在所述焊接电流和送丝速度之间建立一较佳配匹以保证稳定的焊接。
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