CN112975079A - 一种氦氩混合气体焊接装置及方法 - Google Patents

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刘长城
张雪伟
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郭天阳
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Abstract

一种氦氩混合气体焊接装置及方法，在综合氦气及氩气的性能，对不锈钢包壳及端塞环焊工艺进行优化，在不影响焊接质量的前提下，节约焊接成本，提高焊接成品率。本发明的装置，包括三部分，分别为第一气路、第二气路、焊室和管定位及旋转装置；所述第一气路和第二气路分别与焊室连接；第一气路为本装置输送氩气，第二气路进口气体为氩气和氦气的混合气体。使用本发明工艺进行焊接，第一气路采用保护气体为10％AR‑90％He混合气体，第二气路采用纯氩气，焊接引弧成功率为99％，焊接成品率95％。

Description

一种氦氩混合气体焊接装置及方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种氦氩混合气体焊接装置及方法。
背景技术
本发明所用材料为国内首次焊接生产，其化学成分及热物理性能与以往材料存在一定差异，以往的焊接方式为单纯氩气或氦气保护下的焊接，由于所生产产品结构的特殊性，单纯的氩气保护焊效果较差，其成品率过低，而完全使用氦气保护则成本过高。
现有不锈钢焊接工艺大部分采用氩气与氢气(氢气为还原性保护气体)、二氧化碳混合气体保护焊，生产过程中，不允许引进氢气及二氧化碳气体，以往的混合气体焊接方式不适应，故采用氦氩混合气体的方式进行焊接，目前国内外在氦氩混合气体保护焊接领域的研究较少，无该方面的资料可查。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供本发明提供一种氦氩混合气体焊接装置及方法，在综合氦气及氩气的性能，对不锈钢包壳及端塞环焊工艺进行优化，在不影响焊接质量的前提下，节约焊接成本，提高焊接成品率。
本发明的技术方案如下：
一种氦氩混合气体焊接装置，包括三部分，分别为第一气路、第二气路、焊室和管定位及旋转装置；
所述第一气路和第二气路分别与焊室连接；
第一气路为本装置输送氩气，第二气路进口气体为氩气和氦气的混合气体。
所述第二气路进口气体为氩气和氦气的混合气体，其中氦气的质量比为80％-99％，氩气的质量比为1％-20％，混合后的气体经过混合气体配比器将两种气体充分混合后再进入焊室。
所述管定位及旋转装置包括旋转部与操作部，管定位及旋转装置设置在焊室内部，操作部设置在焊室外部，操作部与焊室通过信号线连接。
一种氦氩混合气体焊接方法，包括三个步骤，步骤一，焊接工艺为焊接前通过第一气路对焊接容器进行充氩，同时将容器顶部通风系统负压值调至绝对压力80KPa-100KPa，预充4-6分钟后，将通风系统压力调至负压，压力为90-110KPa，焊室气体保持9L/min-11L/min以维持容器内惰性气氛；
步骤二，焊接前提前4s-6s打开第二气路，并减少第一气路的流量值至0.9L/min-1.1L/min对焊枪通He-Ar混合气体,流量为14L/min-16L/min，焊接结束后关闭第二气路，第一气路维持不动，从而继续对焊室进行保护；
步骤三，焊缝在容器内通过旋转装置以0.8rad/s-1.2rad/s的转速旋转冷却20s-40s后，系统将工件传输至下一道工位，同时将新的工件送如容器，重复步骤b。
所述步骤一，容器顶部通风系统负压值调至绝对压力90KPa，预充5分钟后，将通风系统压力调至负压，压力为100KPa，焊室气体保持10L/min以维持容器内惰性气氛。
焊接前提前5s打开第二气路，并减少第一气路的流量值至1L/min对焊枪通He-Ar混合气体,流量为15L/min，焊接结束后关闭第二气路，第一气路维持不动，从而继续对焊室进行保护。
所述步骤三，焊缝在容器内通过旋转装置以1rad/s的转速旋转冷却30s后，系统将工件传输至下一道工位，同时将新的工件送如容器，重复步骤b。
本发明的有益效果在于：
方案1、第一气路及第二气路均使用纯氩气进行焊接，焊接成品率为40％；缺陷类型主要为熔深不足；
方案2、第一气路及第二气路均采用纯氦气进行焊接，焊接引弧成功率50％，成品焊接合格率95％；
方案3、使用本发明工艺进行焊接，第一气路采用保护气体为10％AR-90％He混合气体，第二气路采用纯氩气，焊接引弧成功率为99％，焊接成品率95％；
相比于方案1，焊后焊缝表面光亮无缺陷，余高小于0.1mm，焊缝平直，且熔深符合技术要求，无未焊透，未熔合缺陷，焊接成品率提高55％，避免了原材料的浪费；
相比于方案2，该方案明显提高引弧成功率，且节省了50％的氦气用量。节约了生产成本。
附图说明
图1为本发明的氦氩混合气体焊接装置示意图；
图中：1、第一气路；2、第二气路；3、焊室；4、管定位及旋转装置；5、混合气体配比器；6、操作部；7、信号线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的一种氦氩混合气体焊接装置包括三部分，分别为第一气路1、第二气路2、焊室3和管定位及旋转装置4。
第一气路1和第二气路2分别与焊室连接。
第一气路为本装置输送氩气。
第二气路进口气体为氩气和氦气的混合气体，其中氦气的质量比为80％-99％，氩气的质量比为1％-20％，混合后的气体经过混合气体配比器5将两种气体充分混合后再进入焊室3。
管定位及旋转装置4包括旋转部与操作部6，管定位及旋转装置4设置在焊室3内部，操作部6设置在焊室外部，操作部6与焊室3通过信号线7连接。
一种氦氩混合气体焊接方法
步骤一，焊接工艺为焊接前通过第一气路1对焊接容器进行充氩，同时将容器顶部通风系统负压值调至绝对压力80KPa-100KPa(大气压为101KPa)，预充4-6分钟后，将通风系统压力调至负压，压力为90-110KPa，焊室3气体保持9L/min-11L/min以维持容器内惰性气氛。
进一步的，容器顶部通风系统负压值调至绝对压力90KPa，预充5分钟后，将通风系统压力调至负压，压力为100KPa，焊室3气体保持10L/min以维持容器内惰性气氛。
步骤二，焊接前提前4s-6s打开第二气路2，并减少第一气路1的流量值至0.9L/min-1.1L/min对焊枪通He-Ar混合气体,流量为14L/min-16L/min，焊接结束后关闭第二气路2，第一气路1维持不动，从而继续对焊室进行保护。
进一步的，焊接前提前5s打开第二气路2，并减少第一气路1的流量值至1L/min对焊枪通He-Ar混合气体,流量为15L/min，焊接结束后关闭第二气路2，第一气路1维持不动，从而继续对焊室进行保护。
步骤三，焊缝在容器内通过旋转装置以0.8rad/s-1.2rad/s的转速旋转冷却20s-40s后，系统将工件传输至下一道工位，同时将新的工件送如容器，重复步骤b。
进一步的，焊缝在容器内通过旋转装置以1rad/s的转速旋转冷却30s后，系统将工件传输至下一道工位，同时将新的工件送如容器，重复步骤b。

Claims (7)

1.一种氦氩混合气体焊接装置，包括三部分，分别为第一气路、第二气路、焊室和管定位及旋转装置；
其特征在于：
所述第一气路和第二气路分别与焊室连接；
第一气路为本装置输送氩气，第二气路进口气体为氩气和氦气的混合气体。
2.如权利要求1所述的一种氦氩混合气体焊接装置，其特征在于：所述第二气路进口气体为氩气和氦气的混合气体，其中氦气的质量比为80％-99％，氩气的质量比为1％-20％，混合后的气体经过混合气体配比器将两种气体充分混合后再进入焊室。
3.如权利要求1所述的一种氦氩混合气体焊接装置，其特征在于：所述管定位及旋转装置包括旋转部与操作部，管定位及旋转装置设置在焊室内部，操作部设置在焊室外部，操作部与焊室通过信号线连接。
4.一种氦氩混合气体焊接方法，包括三个步骤，其特征在于：
步骤一，焊接工艺为焊接前通过第一气路对焊接容器进行充氩，同时将容器顶部通风系统负压值调至绝对压力80KPa-100KPa，预充4-6分钟后，将通风系统压力调至负压，压力为90-110KPa，焊室气体保持9L/min-11L/min以维持容器内惰性气氛；
步骤二，焊接前提前4s-6s打开第二气路，并减少第一气路的流量值至0.9L/min-1.1L/min对焊枪通He-Ar混合气体,流量为14L/min-16L/min，焊接结束后关闭第二气路，第一气路维持不动，从而继续对焊室进行保护；
步骤三，焊缝在容器内通过旋转装置以0.8rad/s-1.2rad/s的转速旋转冷却20s-40s后，系统将工件传输至下一道工位，同时将新的工件送如容器，重复步骤b。
5.如权利要求4所述的一种氦氩混合气体焊接方法，其特征在于：所述步骤一，容器顶部通风系统负压值调至绝对压力90KPa，预充5分钟后，将通风系统压力调至负压，压力为100KPa，焊室气体保持10L/min以维持容器内惰性气氛。
6.如权利要求4所述的一种氦氩混合气体焊接方法，其特征在于：所述步骤二，焊接前提前5s打开第二气路，并减少第一气路的流量值至1L/min对焊枪通He-Ar混合气体,流量为15L/min，焊接结束后关闭第二气路，第一气路维持不动，从而继续对焊室进行保护。
7.如权利要求4所述的一种氦氩混合气体焊接方法，其特征在于：所述步骤三，焊缝在容器内通过旋转装置以1rad/s的转速旋转冷却30s后，系统将工件传输至下一道工位，同时将新的工件送如容器，重复步骤b。
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