CN111250835A - 一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法 - Google Patents

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Abstract

一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法，属于焊接技术领域。本发明解决了现有的弹带焊接困难，在搭接堆焊成形过程中，堆焊层周向搭接接头高度不一致、弹体强度低的问题。它包括三个阶段，依次为起弧阶段、稳定堆焊阶段及搭接阶段，弹体转速范围为0.1‑20r/min且焊接过程中保持弹体转速不变。针对复合接头弹带的环形弹带周向搭接过程，基于弹体旋转速度，基于送丝速度、焊接电流、电弧长度与搭接成形的关系，实现复合结构弹带的搭接成形。通过本申请可满足TIG焊的需求，有效解决了复合弹带焊接困难的问题，保证弹带强度的同时，增加了炮弹的填药量，提高炮弹威力。

Description

一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法
技术领域
本发明涉及一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法，属于焊接技术领域。
背景技术
弹带是炮弹的密封件，是炮弹弹体结构中的重要组成部分，也是有效保证炮弹飞行稳定性和准确命中目标的关键部件。传统弹带机械压带需保证弹壁厚度以满足在弹体加工燕尾槽，降低了弹体强度和爆破均匀度，减少了装药量，降低了炮弹威力。为保证弹体设计强度，必须增加壁厚，这就减少装药量，降低炮弹威力，而TIG焊是目前有效解决上述问题的方式之一。
基于复合结构弹带TIG圆周搭接堆焊的特性，在搭接堆焊成形过程中发现当保持弹体转速和送丝速度不变时堆焊弹带周向搭接成形接头高度不均匀，在稳定堆焊阶段进入搭接成形阶段时由于起弧位置已经凝固形成一定高度的堆焊层，且此处堆焊层属于重熔金属，在弹带堆焊凝固过程中堆焊层内部通过扩散作用进入一些高熔点杂质元素使其熔点高于焊丝熔点，因此在周向搭接成形时其焊接热输入量无法达到先凝固堆焊层熔点，导致在周向搭接成形时送丝机端部与起弧位置处原始堆焊层形成运动干涉，先凝固堆焊层阻碍焊枪和送丝机的正常运动轨迹，导致焊枪偏离圆周使堆焊层接头位置发生错位，从而导致堆焊层周向搭接成形接头不整齐以及形成搭接虚焊，从而影响周向搭接接头的成形质量。
发明内容
本发明是为了解决现有的弹带焊接困难，在搭接堆焊成形过程中，堆焊层周向搭接接头高度不一致、弹体强度低的问题，进而提供了一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法，它包括三个阶段，依次为起弧阶段、稳定堆焊阶段及搭接阶段，其中第一阶段为起弧阶段，在此阶段将焊接电流线性升高至50～200A，送丝速度为0.5～20m/min，电弧长度为1mm～5mm；第二阶段为稳定堆焊阶段，在此阶段将焊接电流稳定在50～200A，送丝速度为0.5-20m/min，电弧长度为1mm～5mm，并保持焊接电流、送丝速度及电弧长度稳定；第三阶段为搭接阶段，在此阶段焊接电流瞬间上升至120～230A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流线性降到0A，送丝速度逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为3mm～8mm；弹体转速范围为0.1-20r/min且焊接过程中保持弹体转速不变。
进一步地，堆焊材料为铜或软铁。
进一步地，当堆焊材料为铜时，焊接过程弹体转速为1.5r/min并保持不变，氩气流量为10L/min并保持不变，在焊接过程中，起弧阶段的焊接电流线性增长至160A，送丝速度为线性增长至1.4m/min，电弧长度为3mm；稳定堆焊阶段的焊接电流稳定在160A，送丝速度为1.4m/min，电弧长度为3mm，并保持稳定；搭接阶段送丝速度由1.4m/min逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为4mm，焊接电流由稳定堆焊过程中的160A瞬间上升到180A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流由180A降到0A，同时在堆焊电流陡升区域内增大焊枪与工件表面的距离。
进一步地，当堆焊材料为软铁时，焊接过程弹体转速为1r/min并保持不变，氩气流量为12L/min并保持不变，在焊接过程中，起弧阶段的焊接电流线性增长至165A，送丝速度为线性增长至1.3m/min，电弧长度为2.8mm；稳定堆焊阶段，焊接电流稳定在160A，送丝速度为1.3m/min，电弧长度为2.8mm，并保持稳定；搭接阶段送丝速度由1.3m/min逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为4.5mm，焊接电流由稳定堆焊过程中的165A瞬间上升到180A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流由180A降到0A，同时在堆焊电流陡升区域内增大焊枪与工件表面的距离。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请通过焊接工艺参数的调控，采用搭接提弧升流的方法改变周向搭接成形时的电流特性，满足TIG堆焊弹带周向搭接成形的过渡，即当环形弹带从稳定堆焊进入搭接成形阶段时，保持弹体转速不变，逐渐降低送丝速度，同时提高焊接电流，电弧长度随之提高，此时焊丝熔化量逐渐减少，再逐渐降低电流强度直到熄弧，从而完成环形弹带的搭接成形控制，保证焊后堆焊层弹带的搭接部位高度与非搭接部位的高度基本一致，提高搭接接头的成形质量。
针对复合接头弹带的环形弹带周向搭接过程，基于弹体旋转速度，基于送丝速度、焊接电流、电弧长度与搭接成形的关系，实现复合结构弹带的搭接成形。通过本申请可满足TIG焊的需求，有效解决了复合弹带焊接困难的问题，保证弹带强度的同时，增加了炮弹的填药量，提高炮弹威力，其推广和应用所产生的经济效益和社会效益是巨大的。
附图说明
图1为环形弹带TIG搭接焊接系统示意图；
图2环形弹带搭接提弧升流各阶段示意图；
图3环形弹带搭接提弧升流方法原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法，它包括三个阶段，依次为起弧阶段、稳定堆焊阶段及搭接阶段，弹体转速范围为0.1-20r/min且焊接过程中保持弹体转速不变。
第一阶段为起弧阶段，在此阶段将焊接电流线性升高至50～200A，送丝速度为0.5～20m/min，电弧长度为1mm～5mm。
第二阶段为稳定堆焊阶段，在此阶段将焊接电流稳定在50～200A，送丝速度为0.5-20m/min，电弧长度为1mm～5mm，并保持焊接电流、送丝速度及电弧长度稳定。
第三阶段为搭接阶段，在此阶段焊接电流瞬间上升至120～230A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流线性降到0A，送丝速度逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为3mm～8mm。
TIG焊枪1通过夹持架2固定在弹体3上方，弹体3水平布置且通过旋转电机4实现周向转动，焊丝盘5上的焊丝通过导丝嘴6导向。本申请通过焊接工艺参数的调控，采用搭接提弧升流的方法改变周向搭接成形时的电流特性，满足TIG堆焊弹带周向搭接成形的过渡，即当环形弹带从稳定堆焊进入搭接成形阶段时，保持弹体转速不变，逐渐降低送丝速度，同时提高焊接电流，电弧长度随之提高，此时焊丝熔化量逐渐减少，再逐渐降低电流强度直到熄弧，从而完成环形弹带的搭接成形控制，保证焊后堆焊层弹带的搭接部位高度与非搭接部位的高度基本一致，提高搭接接头的成形质量。
堆焊材料为铜或软铁。
具体实施方式二：结合图1～3说明本实施方式，当堆焊材料为铜时，即在堆焊铜弹带搭接成形过程中焊接过程弹体转速为1.5r/min并保持不变，氩气流量为10L/min并保持不变，在焊接过程中，起弧阶段的焊接电流线性增长至160A，送丝速度为线性增长至1.4m/min，电弧长度为3mm；稳定堆焊阶段的焊接电流稳定在160A，送丝速度为1.4m/min，电弧长度为3mm，并保持稳定；搭接阶段送丝速度由1.4m/min逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为4mm，通过改变电流特性来控制先结晶堆焊层，温度升高使其熔化，将电流平降特性转换成陡升陡降特性。焊接电流由稳定堆焊过程中的160A瞬间上升到180A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流由180A降到0A，同时在堆焊电流陡升区域内增大焊枪与工件表面的距离。如此设计，在收弧位置增大电流，且增大电弧高度来熔化起弧位置的堆焊层且与末端熔化焊丝熔合，从而避免影响焊枪运动轨迹，且有效改善环形搭接接头虚焊的问题，保证焊后堆焊层弹带的搭接部位高度与非搭接部位的高度基本一致，提高环形搭接接头的成形质量。
具体实施方式三：结合图1～3说明本实施方式，当堆焊材料为软铁时，即在堆焊软铁弹带搭接成形过程中，焊接过程弹体转速为1r/min并保持不变，氩气流量为12L/min并保持不变，在焊接过程中，起弧阶段的焊接电流线性增长至165A，送丝速度为线性增长至1.3m/min，电弧长度为2.8mm；稳定堆焊阶段，焊接电流稳定在160A，送丝速度为1.3m/min，电弧长度为2.8mm，并保持稳定；搭接阶段送丝速度由1.3m/min逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为4.5mm，这一阶段通过改变电流特性来控制先结晶堆焊层，温度升高使其熔化，将电流平降特性转换成陡升陡降特性。焊接电流由稳定堆焊过程中的165A瞬间上升到180A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流由180A降到0A，同时在堆焊电流陡升区域内增大焊枪与工件表面的距离。如此设计，在收弧位置增大电流，且增大电弧高度来熔化起弧位置的堆焊层且与末端熔化焊丝熔合，从而避免影响焊枪运动轨迹，且有效改善环形搭接接头虚焊的问题，保证焊后堆焊层弹带的搭接部位高度与非搭接部位的高度基本一致，提高环形搭接接头的成形质量。
具体实施方式四：结合图1～3说明本实施方式，在堆焊铜弹带搭接成形过程中，焊接过程保持弹体转速不变为2r/min，保持氩气流量不变，为8L/min，焊接过程分为三个阶段：起弧阶段、稳定堆焊阶段、搭接阶段，起弧阶段的焊接电流线性增长至156A，送丝速度为线性增长至1.4m/min，电弧长度为3.2mm，稳定堆焊阶段，该阶段焊接电流稳定在160A，送丝速度为1.4m/min，电弧长度为3.2mm，保持稳定，搭接阶段送丝速度由1.4m/min逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为4.5mm，这一阶段通过改变电流特性来控制先结晶堆焊层，温度升高使其熔化，将电流平降特性转换成陡升陡降特性。焊接电流由稳定堆焊过程中的156A瞬间上升到178A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流由178A降到0A，同时在堆焊电流陡升区域内增大焊枪与工件表面的距离，目的在收弧位置增大电流，且增大电弧高度来熔化起弧位置的堆焊层且与末端熔化焊丝熔合，从而避免影响焊枪运动轨迹，且有效改善环形搭接接头虚焊的问题，保证焊后堆焊层弹带的搭接部位高度与非搭接部位的高度基本一致，提高环形搭接接头的成形质量。

Claims (4)

1.一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法，其特征在于：它包括三个阶段，依次为起弧阶段、稳定堆焊阶段及搭接阶段，其中第一阶段为起弧阶段，在此阶段将焊接电流线性升高至50～200A，送丝速度为0.5～20m/min，电弧长度为1mm～5mm；第二阶段为稳定堆焊阶段，在此阶段将焊接电流稳定在50～200A，送丝速度为0.5-20m/min，电弧长度为1mm～5mm，并保持焊接电流、送丝速度及电弧长度稳定；第三阶段为搭接阶段，在此阶段焊接电流瞬间上升至120～230A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流线性降到0A，送丝速度逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为3mm～8mm；弹体转速范围为0.1-20r/min且焊接过程中保持弹体转速不变。
2.根据权利要求1所述的一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法，其特征在于：堆焊材料为铜或软铁。
3.根据权利要求2所述的一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法，其特征在于：当堆焊材料为铜时，焊接过程弹体转速为1.5r/min并保持不变，氩气流量为10L/min并保持不变，在焊接过程中，起弧阶段的焊接电流线性增长至160A，送丝速度为线性增长至1.4m/min，电弧长度为3mm；稳定堆焊阶段的焊接电流稳定在160A，送丝速度为1.4m/min，电弧长度为3mm，并保持稳定；搭接阶段送丝速度由1.4m/min逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为4mm，焊接电流由稳定堆焊过程中的160A瞬间上升到180A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流由180A降到0A，同时在堆焊电流陡升区域内增大焊枪与工件表面的距离。
4.根据权利要求2所述的一种环形弹带搭接多参数协同调整提弧升流方法，其特征在于：当堆焊材料为软铁时，焊接过程弹体转速为1r/min并保持不变，氩气流量为12L/min并保持不变，在焊接过程中，起弧阶段的焊接电流线性增长至165A，送丝速度为线性增长至1.3m/min，电弧长度为2.8mm；稳定堆焊阶段，焊接电流稳定在160A，送丝速度为1.3m/min，电弧长度为2.8mm，并保持稳定；搭接阶段送丝速度由1.3m/min逐渐降为0m/min，电弧长度拉长为4.5mm，焊接电流由稳定堆焊过程中的165A瞬间上升到180A，待完成环形弹带堆焊层搭接成形焊接后电流由180A降到0A，同时在堆焊电流陡升区域内增大焊枪与工件表面的距离。
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