CN112872556A - 一种外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置 - Google Patents

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岳建锋
李亮玉
王天琪
刘文吉
赵金涛
谢昶
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Abstract

本发明公开了一种外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，属于焊接设备技术领域，包括套筒，套筒外侧固定有铁芯，一侧铁芯顶部设置有上固定块，另一侧铁芯底部设置有下固定块，励磁线圈按一定方向缠绕在铁芯上，上固定块外侧安装有长导磁杆，下固定块外侧安装有短导磁杆，套筒套设于焊枪上与焊枪固定。本发明制作成本低，安装简单，在对原有焊枪不进行任何升级改造的情况下就可以进行安装使用，产生的磁场强度和大小均可调，产生磁场迅速稳定，可以实现自动化控制。

Description

一种外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置
技术领域
本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，该装置主要用于钨极氩弧焊(GTAW)进行异种钢焊接时实现电弧偏转进行电弧热量分配的调节，以获得更好的焊接质量。
背景技术
在船舶制造、石油化工、桥梁建设等工程领域的关键部件中，存在许多大量材料不同的异种钢焊接结构件。由于异种钢焊接母材的热物理性能差异较大，其焊缝位置温度会呈现出不均匀分布，得到的异种钢焊接接头质量较差。为了保证良好焊接质量，此类接头在焊接过程中需实时改变焊接位置、调整焊枪姿态，长期以来，针对此类焊缝多采用手工焊接，通过工人依靠经验手动偏转焊枪来实现电弧热的分配，不但劳动强度大，焊接难度大，而且焊接质量不稳定，焊接效率低。因此，实际生产中急需一种调控热能量分配的装置，以实现异种钢焊接的自动化焊接。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，材料易得，生产成本低廉，能够实现自动化控制、自动化焊接，提高异种钢焊接效率、焊接质量和焊接接头力学性能的外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，包括套筒，所述套筒外侧固定有铁芯，一侧铁芯顶部设置有上固定块，另一侧铁芯底部设置有下固定块，励磁线圈按一定方向缠绕在铁芯上，所述上固定块外侧安装有长导磁杆，所述下固定块外侧安装有短导磁杆，所述套筒套设于焊枪上与焊枪固定。
所述长导磁杆和短导磁杆底部位于同一水平面。
所述套筒上部均匀设置有若干螺纹孔，通过内六角螺钉与焊枪固定。
所述套筒为聚四氟乙烯有机材料，具有耐高温，强度高，不导磁的特点。
所述铁芯为励磁装置的核心部件，为低碳钢制成，产生磁场迅速，分左右两块，由套筒顶部的两颗螺钉向下拧紧顶住铁芯从而固定铁芯，在线圈通电以后铁芯迅速磁化，产生稳定的内部磁场。
所述励磁线圈为漆包线按照规定的方向分别缠绕在两侧铁芯上面，在为其通电以后产生特定方向的磁场，两个励磁线圈从上向下看均为顺时针缠绕，缠绕匝数均为50圈。
所述导磁杆将励磁线圈及铁芯产生的磁场传导至指定的空间位置。
由于采用上述技术方案，本发明结构简单，使用时，将套筒安装在焊枪手柄上，再将绕好励磁线圈的铁芯以及导磁杆依次安装在套筒上。将两侧励磁线圈上部的两个线头接励磁电源的正极，下部的两个线头接励磁电源的负极，因此励磁线圈按照顺时针缠绕在铁芯上，所以根据安培定则判断上部为磁场的S极，下部为磁场的N极。长导磁杆安装在上固定块上，则通过长导磁杆的磁场为S极；短导磁杆安装在下固定块上，则通过短导磁杆的磁场为N极，最终在导磁杆头部形成一个从右向左的横向磁场，改变励磁电流的大小和方向则产生的磁场大小和方向也发生改变。
在进行钨极氩弧焊时，电弧在磁场中受到洛伦兹力的作用产生垂直焊缝方向的偏转，横向磁场的强度和大小不同，电弧偏转的方向和偏转角度也不同，从而实现异种钢焊接时电弧热输入的精准分配和自动化控制，提高异种钢的焊接质量。
本发明制作成本低，安装简单，在对原有焊枪不进行任何升级改造的情况下就可以进行安装使用，产生的磁场强度和大小均可调，产生磁场迅速稳定，可以实现自动化控制。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，在附图中：
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明铁芯的结构示意图
图3是本发明励磁线圈的结构示意图
图4是本发明铁芯和励磁线圈的组装示意图
图5是本发明导磁杆的结构示意图
图中：
1、套筒 2、铁芯
3、上固定块 4、下固定块
5、励磁线圈 6、长导磁杆
7、短导磁杆 8、焊枪
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步描述本发明。
如图1至图5所示，本发明的一种外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，包括套筒1，4颗M8X16的内六角螺钉先拧在套筒1上部对应的四个螺纹孔中再将套筒1套于焊枪8手柄上，通过拧紧四颗螺钉将套筒1固定在焊枪8上，并且通过调整四颗螺钉拧入的长度实现套筒1在一定空间位置的调节，从而调整最终横向磁场的位置。套筒1为整套装置的主要骨架，为聚四氟乙烯有机材料，具有耐高温，强度高，不导磁的特点，其中间为中空，可以套在焊枪8手柄上，通过固定螺钉将其固定在焊枪8上。
套筒1外侧通过螺钉固定有铁芯2，一侧铁芯2顶部设置有上固定块3，另一侧铁芯2底部设置有下固定块4，励磁线圈5按一定方向缠绕在铁芯2上。铁芯2为本发明的核心部件，为Q235低碳钢制成，产生磁场迅速，分左右两块，缠绕了励磁线圈5分别安装在套筒1两侧由套筒1顶部的两颗M6X22的螺钉向下拧紧顶住铁芯2从而固定铁芯2，在励磁线圈5通电以后铁芯2迅速磁化，产生稳定的内部磁场。励磁线圈5为1mm漆包线按照规定的方向分别缠绕在铁芯2上面，为其通电以后产生特定方向的磁场，两个励磁线圈5从上向下看均为顺时针缠绕，缠绕匝数均为50匝，两个励磁线圈5上部的两个漆包线线头接电源的一个极，下部的两个线头接电源的另外一极，在左右两个励磁线圈5通电的时候左右两个励磁线圈5产生的磁场方向相同，接通不同大小的励磁电流，产生相对应大小的磁场。
上固定块3外侧通过螺钉安装有长导磁杆6，下固定块4外侧通过螺钉安装有短导磁杆7，套筒1套设于焊枪8上与焊枪8固定，长导磁杆6和短导磁杆7底部位于同一水平面。导磁杆将励磁线圈5及铁芯2产生的磁场传导至指定的空间位置。
铁芯2，励磁线圈5被安装在钨极氩弧焊焊枪上部，通过导磁杆将铁芯2及励磁线圈5产生的磁场传导至焊枪头部钨针部位，极大减少了对焊枪头部空间的占用。
本发明的工作原理是，将套筒1安装在焊枪8手柄上，通过套筒1上部的四颗固定螺钉固定，再将绕好励磁线圈5的铁芯2以及导磁杆依次安装在套筒1上，将两侧励磁线圈5上部的两个线头接励磁电源的正极，下部的两个线头接励磁电源的负极，因为励磁线圈5按照顺时针缠绕在铁芯2上，所以根据安培定则判断克制上部为磁场的S极，下部为磁场的N极，长导磁杆6安装在左边铁芯2的上固定块3，则通过长导磁杆6的磁场为S极，短导磁杆7安装在右边铁芯2的下固定块4，则通过短导磁杆7的磁场为N极，最终在导磁杆头部形成一个从右向左的横向磁场，改变励磁电流的大小和方向则产生的磁场大小和方向也发生改变，钨极氩弧焊的电弧受到洛伦兹力的作用产生偏转，实现电弧热的精准分配和自动化控制。
以上对本发明的实例进行了详细说明，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，凡依本发明范围所作的变化与改进等，均仍属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，其特征在于：包括套筒，所述套筒外侧固定有铁芯，一侧铁芯顶部设置有上固定块，另一侧铁芯底部设置有下固定块，励磁线圈缠绕在铁芯上，所述上固定块外侧安装有长导磁杆，所述下固定块外侧安装有短导磁杆，所述套筒套设于焊枪上与焊枪固定。
2.根据权利要求1所述的外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，其特征在于：所述长导磁杆和短导磁杆底部位于同一水平面。
3.根据权利要求1所述的外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，其特征在于：所述套筒上部均匀设置有若干螺纹孔，通过内六角螺钉与焊枪固定。
4.根据权利要求1所述的外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，其特征在于：所述铁芯由套筒顶部的螺钉向下拧紧顶住从而固定。
5.根据权利要求1所述的外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，其特征在于：所述套筒为聚四氟乙烯有机材料制成，所述铁芯为低碳钢制成。
6.根据权利要求1所述的外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置，其特征在于：所述励磁线圈为1mm漆包线，分别缠绕在两侧铁芯上面，两个励磁线圈从上向下看均为顺时针缠绕，缠绕匝数均为50圈。
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