CN113369635A - 一种多电弧同轴加热高效焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明申请属于电弧制造技术领域，具体公开了一种多电弧同轴加热高效焊接系统，包括支撑板、送丝装置，固定机构、焊枪单元和调节机构；送丝装置包括送丝头、送丝软管和支撑管，支撑管通过固定机构固定在支撑板上，支撑管上端设有保护送气孔，支撑管下部设有与保护送气孔连通的保护出气孔；焊枪单元包括多把弧焊枪和一把气体保护焊枪，弧焊枪和气体保护焊枪的上端均通过调节机构安装在支撑板，调节机构用于调节弧焊枪或气体保护焊枪的位置。与现有技术相比，本系统结构简单、操作方便、容易控制、成本较低，使用本系统进行电弧焊接具有效率高、成型好的优点，能够实现大厚板和大型沉积件的快速制造。

Description

一种多电弧同轴加热高效焊接系统

技术领域

本发明属于电弧制造技术领域，具体公开了一种多电弧同轴加热高效焊接系统。

背景技术

电弧焊是指以电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的。主要方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等，它是应用最广泛、最重要的熔焊方法，占焊接生产总量的60％以上。

电弧焊接具有成本低，技术成熟，是结构钢板焊接最常用的焊接方法，但是由于电弧能量密度低，单道次焊道的熔深和焊接速度都受到很大制约，难以焊接一些厚的钢板；另外在间隙较大需要大量填充材料的焊接上需要多道焊接，这就使焊接效率较低，还容易出现一些未焊透和裂纹(冷裂纹或热裂纹)现象。

近年来随着增材制造的快速发展，采用电弧焊接进行增材制造成为了增材制造的主要发展方向之一。电弧增材制造技术采用电弧作为热源将金属丝材熔化，按设定成形路径在基板上堆积层片，层层堆敷直至金属零件成形。成形零件由全焊缝金属组成，致密度高、冶金结合性能好、化学成分均匀、力学性能好。在电弧增材制造技术实施过程中存在着堆积零件热积累严重、散热条件差的问题，这就严重影响堆积件的质量；另外对于一些大尺寸零部件的增材制造存在着容易氧化，堆积效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多电弧同轴加热高效焊接系统，以解决电弧焊接应用在结构钢板焊接过程中存在效率低、容易出现未焊透和裂纹的问题，以及电弧焊接应用在增材制造过程中出现焊接质量差、堆积效率的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种多电弧同轴加热高效焊接系统，包括支撑板、送丝装置，固定机构、焊枪单元和调节机构；所述送丝装置包括送丝头、送丝软管和支撑管，所述支撑管通过固定机构固定在支撑板上，支撑管上端设有保护送气孔，支撑管下部设有与保护送气孔连通的保护出气孔；送丝软管位于送丝管内，送丝头连接在支撑管的下端并与送丝软管连通；所述焊枪单元包括多把弧焊枪和一把气体保护焊枪，弧焊枪和气体保护焊枪的上端均通过调节机构安装在支撑板，多把弧焊枪和一把气体保护焊枪的下端均朝向送丝头方向；调节机构设置于支撑板上，调节机构用于调节弧焊枪或气体保护焊枪的位置。

本基础方案的工作原理在于：本系统可以用于结构钢板的焊接中，特别是对较厚的钢板或者焊道间隙大的钢板焊接中；也可以用于增材制造中。

将本系统使用前，将焊丝放入送丝装置中，使送丝头处于输送焊丝进行焊接的状态，在保护送气孔出接入送气装置；然后通过调节机构将多把弧焊枪的下端调整到对准送丝头下端的焊接点，气体保护焊枪的焊枪头与该焊接点位置(水平)相距10cm左右。此时可沿焊缝方向移动本系统对结构钢板进行焊接，或者沿增材制造的设定路径移动本系统进行增材制造。

送气装置通过保护送气孔送气，保护气体经保护出气孔至焊接点对电弧焊接进行气体保护作用。同时本系统工作时使得气体保护焊枪始终处于焊接方向的后面，气体保护焊枪除了能对熔池起到气体保护作用还能够起到降温散热的作用。

本系统使用时可根据实际情况需要，调整弧焊枪的位置，比如将电弧焊接前进方向上的弧焊枪向前调整，可对焊接样进行预热，这就使焊接样完成焊接后的冷却速度降低，进而改善应力分布从而减少热裂纹产生。又比如将焊接前进相反方向的弧焊枪向后调整，可对焊缝进行后热，从而能够使氢有效溢出，减少冷裂纹的产生。

本基础方案的有益效果在于：

1、本系统采用多把弧焊枪，对准焊接点，大大增加了电弧能力的密度，进而使本系统在进行单道次焊道的熔深增加，焊接速度也可以根据需要提高，能够焊接后的钢板。

2、本系统采用此机构的送丝装置，能够在缝隙较大的电弧焊接过程中，仅进行单道电弧焊接，即可焊接成功，这就是的焊接效率大大提成。

3、本系统可根据需要调整弧焊枪的位置，对焊接样进行预热或者对焊接后的焊接样进行后热，这就使焊接过程中产生的氢气能够有效溢出，避免了未焊透和裂纹的现象出现。

4、本系统保护气体通过保护出气孔至焊接点对电弧焊接处进行气体保护作用，气体保护焊枪始终处于焊接方向的后面，气体保护焊枪除了能对熔池起到气体保护作用还能够起到降温散热的作用，这就大大提升了增材制造中堆积件的质量，也解决了堆积件容易氧化、堆积效率低的问题。

与现有技术相比，本系统结构简单、操作方便、容易控制、成本较低，使用本系统进行电弧焊接具有效率高、成型好的优点，能够实现大厚板和大型沉积件的快速制造。

进一步，述保护送气孔和保护出气孔均为多个，保护出气数量大于保护进气口数量。

一方面使通入的保护气体被分散开来，能够更好的保护电弧焊接点；另一方面可使保护气体围绕电弧焊接点一圈出去，从而对电弧电接点更全面的进行气体保护作用。

进一步，所述保护送气孔为2个，所述保护出气孔为8个，8个保护出气孔沿支撑管的轴心均匀分布。

使用本系统进行电弧焊接工作时，此保护出气孔的设置能够实现对熔池全方位的气体保护。

进一步，所述支撑管的下端设有凹槽，所述保护出气孔位于凹槽内。

使用本系统进行电弧焊接工作时，凹槽的设置能使保护出气孔所流出的气体对准电弧焊接点，进一步能够实现对熔池全方位的气体保护。

进一步，所述支撑管内安装有用于加热焊丝的感应加热线圈。

在本系统使用过程中，可开启感应加热线圈，加热温度在100℃左右，能够烘干焊丝，以减少氢气的来源，从而减少焊接或者增材制造过程中出现的冷裂纹。

进一步，所述送丝头上设有用于根据焊丝直径调整大小的直径调整器。

直径调整器可以根据焊丝直径大小进行调整，从而避免了使用不同焊丝需要更换不同送丝头。

进一步，所述直径调整器包括位于送丝头上的开口，所述开口处设有调节杆，所述调节杆与开口一侧固定，开口另一侧设有用于卡紧调节杆的卡塞。

通过调节杆调整开口的大小，通过卡塞将调整好的位置卡紧，使直径调整器可以根据焊丝直径大小进行调整，此结构简单易制造，使用便捷。

进一步，所述调节机构包括连接板、上下调节手柄和前后调节手柄，弧焊枪或气体保护焊枪与连接板固定，上下调节手柄用于上下调节连接板的位置，前后调节手柄用于沿送丝装置方向调节连接板的位置。

本装置在使用过程中，可通过上下调节手柄上下调节连接板的位置，通过前后调节手柄沿送丝装置方向调节连接板的位置，进而调整弧焊枪或气体保护焊枪的位置。

进一步，所述支撑板上朝向送丝装置设头调节槽，所述调节槽内滑动设置有滑块，所述滑块的下端与连接板固定；所述前后调节手柄沿调节槽方向与滑块螺纹连接，所述上下调节手柄沿竖直方向与滑块螺纹连接。

使调节机构简单，容易实现，且外形美观。

进一步，所述弧焊枪为三把，三把弧焊枪和一把气体保护焊枪均匀分布在送丝装置的四周。

使本系统的设置更合适，也足够解决背景技术中的技术问题。

附图说明

图1为本发明一种多电弧同轴加热高效焊接系统实施例的示意图；

图2是送丝装置的剖视图；

图3是直径调节器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：支撑板1、调节槽11、送丝头21、开口221、调节杆222、卡塞223、送丝软管23、支撑管24、凹槽241、保护送气孔25、保护出气孔251、感应加热线圈26、固定机构3、弧焊枪41、气体保护焊枪42、滑块51、连接板52、上下调节手柄53、前后调节手柄54。

实施例1

如图1所示，一种多电弧同轴加热高效焊接系统，包括支撑板1、送丝装置，固定机构 3、焊枪单元和调节机构，送丝装置通过固定机构3安装在支撑板1上，固定机构3通过六角螺栓与支撑板1固定。

如图2所示，送丝装置包括送丝头21、送丝软管23和支撑管24，支撑管24通过固定机构3固定在支撑板1上，支撑管24上端设置了保护送气孔25，支撑管24下部设置了与保护送气孔25连通的保护出气孔251；送丝软管23位于送丝管内，送丝头21连接在支撑管 24的下端并与送丝软管23连通；支撑管24内安装有用于加热焊丝的感应加热线圈26。

保护送气孔25和保护出气孔251均为多个，保护出气数量大于保护进气口数量。支撑管24的下端设置了凹槽241，保护出气孔251均布于凹槽241内。本实施例中保护送气孔25为2个，保护出气孔251为8个，8个保护出气孔251的下端位于凹槽241内且沿支撑管 24的轴心均匀分布。

焊枪单元包括多把弧焊枪41和一把气体保护焊枪42，弧焊枪41和气体保护焊枪42的上端均通过调节机构安装在支撑板1下端，多把弧焊枪41和一把气体保护焊枪42的下端均朝向送丝头21方向；本实施例中弧焊枪41为三把，三把弧焊枪41和一把气体保护焊枪42均匀分布在送丝装置的四周。

调节机构设置于支撑板1上，调节机构用于调节弧焊枪41或气体保护焊枪42的位置。调节机构包括连接板52、上下调节手柄53和前后调节手柄54，弧焊枪41或气体保护焊枪42与连接板52固定，上下调节手柄53用于上下调节连接板52的位置，前后调节手柄54 用于沿送丝装置方向调节连接板52的位置。支撑板1上朝向送丝装置设头调节槽11，调节槽11内滑动设置有滑块51，滑块51的下端与连接板52固定；本实施例中前后调节手柄54 沿调节槽11方向与滑块51螺纹连接，上下调节手柄53沿竖直方向与滑块51螺纹连接。

具体实施过程如下：将本系统使用前，将焊丝放入送丝装置中，使送丝头21处于输送焊丝进行焊接的状态；开启感应加热线圈26，加热温度在100℃左右，对焊丝进行烘干，以减少氢气的来源，从而减少焊接或者增材制造过程中出现的冷裂纹。

然后接入送气装置，保护气体经两个保护送气孔25送入，8个保护出气孔251送出，均匀分布在送丝头21的凹槽241里的8个保护出气孔251，工作时能够实现对熔池全方位的气体保护。

根据电弧焊接的实际情况，调整弧焊枪41和气体保护焊枪42的位置，正常情况下通过调节机构将多把弧焊枪41的下端调整到对准送丝头21下端的焊接点，气体保护焊枪42的焊枪头与该焊接点位置(水平)相距10cm左右；得气体保护焊枪42始终处于焊接方向的后面，气体保护焊枪42除了能对熔池起到气体保护作用还能够起到降温散热的作用。需要对焊接样进行预热，可以将电弧焊接前进方向上的弧焊枪41向前调整；需要将焊缝进行后热，可以将焊接前进相反方向的弧焊枪41向后调整。

本系统具体工作时，可沿焊缝方向移动本系统对结构钢板进行焊接，或者沿增材制造的设定路径移动本系统进行增材制造。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，送丝头21上设置了用于根据焊丝直径调整大小的直径调整器。如图3所示，本实施例中直径调整器包括位于送丝头21上的开口221，开口 221处设置了调节杆222，调节杆222与开口221一侧固定，开口221另一侧设置了用于卡紧调节杆222的卡塞223。

通过调节杆222调整开口221的大小，通过卡塞223将调整好的位置卡紧，使直径调整器可以根据焊丝直径大小(1.2-4.0mm)进行调整，从而避免了使用不同焊丝需要更换不同送丝嘴。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于：包括支撑板、送丝装置，固定机构、焊枪单元和调节机构；所述送丝装置包括送丝头、送丝软管和支撑管，所述支撑管通过固定机构固定在支撑板上，支撑管上端设有保护送气孔，支撑管下部设有与保护送气孔连通的保护出气孔；送丝软管位于送丝管内，送丝头连接在支撑管的下端并与送丝软管连通；所述焊枪单元包括多把弧焊枪和一把气体保护焊枪，弧焊枪和气体保护焊枪的上端均通过调节机构安装在支撑板，多把弧焊枪和一把气体保护焊枪的下端均朝向送丝头方向；调节机构设置于支撑板上，调节机构用于调节弧焊枪或气体保护焊枪的位置。

2.根据权利要求1所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述保护送气孔和保护出气孔均为多个，保护出气数量大于保护进气口数量。

3.根据权利要求2所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述保护送气孔为2个，所述保护出气孔为8个，8个保护出气孔沿支撑管的轴心均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述支撑管的下端设有凹槽，所述保护出气孔位于凹槽内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述支撑管内安装有用于加热焊丝的感应加热线圈。

6.根据权利要求5所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述送丝头上设有用于根据焊丝直径调整大小的直径调整器。

7.根据权利要求6所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述直径调整器包括位于送丝头上的开口，所述开口处设有调节杆，所述调节杆与开口一侧固定，开口另一侧设有用于卡紧调节杆的卡塞。

8.根据权利要求7所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述调节机构包括连接板、上下调节手柄和前后调节手柄，弧焊枪或气体保护焊枪与连接板固定，上下调节手柄用于上下调节连接板的位置，前后调节手柄用于沿送丝装置方向调节连接板的位置。

9.根据权利要求8所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述支撑板上朝向送丝装置设头调节槽，所述调节槽内滑动设置有滑块，所述滑块的下端与连接板固定；所述前后调节手柄沿调节槽方向与滑块螺纹连接，所述上下调节手柄沿竖直方向与滑块螺纹连接。

10.根据权利要求9所述的一种多电弧同轴加热高效焊接系统，其特征在于，所述弧焊枪为三把，三把弧焊枪和一把气体保护焊枪均匀分布在送丝装置的四周。

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