CN1329156C - 工件的钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用喷嘴(10)特别是等离子或焊接喷嘴钎焊工件(16)的方法，包括一电极(28)，其中建立传导和/或不传导的工作电弧，以便由输入的等离子气体产生等离子体束，电弧由一能源或电源(2)供电，其中在待连接工件(16)的连接区内输入至少一种焊接填充料(38)，焊接填充料(38)连接在能源或电源(39)上或一附加的能源或电源上，为此在焊接填充料(38)上加上能源或电源(39)的一个电位(40)，在工件(16)上加上另一个电位(35，41)。能源或电源(39)，特别是能源或电源的能量供应这样地进行调节，使得当焊接填充料(38)从工件(16)上移走时抑制电弧的点燃。

Description

工件的钎焊方法
技术领域
本发明涉及一种用喷嘴，特别是等离子或焊接喷嘴钎焊工件的方法。
背景技术
由WO 98/21000A1已知一种用喷嘴(Brenner)，特别是等离子喷嘴，用不熔化的电极钎焊工件的方法。在喷嘴上建立一传输的或不传输的工作电弧，它由一电源供给电能，以便由输入的等离子气体产生等离子射束。在待连接工件的连接区内输入一种焊接填充料，它通过等离子体束或工作电弧的热能液化，使得在两个工件的连接区内通过焊接填充料形成一熔池。这里缺点是，为了焊接填充料的液化，它要从等离子体束或工作电弧中吸取可观的热能量，使熔池温度显著下降。
发明内容
在US 4 087 671 A中描述了另一种等离子或焊接设备，它适宜于用一喷嘴，特别是等离子或切割喷嘴，通过一电极来钎焊工件。为了建立传导和/或不传导的工作电弧喷嘴与一电源连接，以便由输入的等离子气体产生等离子体束。在待连接工件的连接区内输入至少一种焊接填充料，其中焊接填充料与这个电源或另一电源连接。为此电源的一个电位加在焊接填充料上，另一个电位加在工件上。这里其缺点是，不控制用于焊接填充料的能量供给，因此导致焊接填充料和工件之间的电弧的点燃。
本发明的目的是，创造一种钎焊工件的方法，在采用这种方法时钎焊方法的过程稳定性得到改善。
按本发明的用喷嘴钎焊工件的方法，包括一电极，在该电极中建立由一能源或电源供给能量的传导的和/或不传导的工作电弧，以便由输入的等离子气体产生等离子体束，其中，在待连接工件的连接区内输入至少一种焊接填充料，其特征为：焊接填充料与这个或另一个能源或电源连接，为此在焊接填充料上加上能源或电源的一个电位，在工件上加上另一个电位，其中能源或电源这样地进行调节，使得在焊接填充料从工件上抬起时抑制电弧的点燃。本发明的这个目的这样来实现，即焊接填充料与这个或另一个能源或电源连接，为此在焊接填充料上加上一能源或电源的电位，在工件上加上另一个电位，其中能源或电源，特别是电源的输入这样地调节，使得在焊接填充料从工件上移走时抑制电弧的点燃。
这里其优点是，通过给焊接填充料供给能量，特别是电能，使它与外界影响，特别是通过等离子体束或工作电弧的加热无关独立地加热到焊接填充料的熔点以下，因此为了使焊接填充料转化成液态只需要通过喷嘴，特别是通过建立的工作电弧或等离子体束再加入很少的能量。由此以有利的方式达到，可以大大减少通过喷嘴加入的热量，亦即喷嘴的能量供给，从而防止工件基体材料的熔化。主要的优点是，通过所谓的热焊丝技术(Heissdrahttechnik)，亦即通过预热焊接填充料，达到非常高的熔池温度，由此极大地改善液态焊接填充料，特别是焊料的润湿性能，从而同时显著提高过程的可靠性，而不需在工件基体材料内输入更多能量。就此而言做到这一点是，因为为了使焊接填充料液化只要再从等离子体束或工作电弧中吸取极少的热能，使得由等离子体束或工作电弧输入的几乎全部能量都用来加热工件基体材料和熔池。另一个优点是，由于焊接填充料的预热促使焊接填充料更好地熔化，从而不再形成飞溅。
其他优良的措施在下面叙述。由此产生的优点可从说明中看出。
按本发明的优选实施方式，所述喷嘴为等离子或焊接喷嘴。在钎焊过程期间焊接填充料与工件或熔池接触。在采用一单独的电源时，该电源做成这样，使它具有两个可相互分开地调节或控制的能量回路。给焊接填充料这样地供给可调整的、恒定或脉冲式电流，使焊接填充料一直加热到紧靠其熔点之下。通过有针对性地向焊接填充料输入热量，使工作电弧的能量供给能够减小到这样的数值，这时工件基体材料的加热是主要的，并且仅仅再供给对于焊接填充料的完全熔化所需要的其余能量。
按本发明的优选实施方式，工作电弧的能量供给这样地进行调节，使得工件的基体材料不熔化。焊接填充料以一根或多根焊条的形式输入。焊接填充料以恒定的或脉冲式的焊条送进速度送进。焊接填充料的熔点等于或高于工件的基体材料熔点。采用一熔化的焊条作为电极，其中焊条的能量供给这样地进行调节，使得防止焊条熔化。
附图说明
下面借助于在附图中示出的实施例对本发明作较详细的说明。
接着通过实施例详细说明本发明。
附图中：
图1一焊接机或焊接设备的示意图；
图2以简化的示意图示出一用来实施本方法的带一等离子喷嘴和要求的部件的示意结构；
图3以简化的示意图示出一用来实施本方法的带一焊接喷嘴和要求的部件的示意结构。
具体实施方式
首先应该确定，在说明的不同实施形式中相同的零件配备相同的附图标记或相同的构件标记，其中包含在整个说明中的公开内容可以按含义转移到具有相同附图标记或相同构件标记的零件上。在说明中所选用的位置说明，例如上面、下面、侧面等等也可以参照直接的说明以及所示附图，并在位置变化时也可以按含义转移到新的位置上，此外所示或所述实施例的单个特征或特征组合也可以表示独立的，本发明的或按本发明的解决方案。
图1中示出一用于不同过程或方法，例如MIG/MAG焊接或WIG/TIG焊接或电极焊接法、双焊条/串联焊接法、等离子或钎焊法等等的焊接设备或等离子设备。当然，按本发明的解决方案可以用在电源或焊接电源中。
焊接设备1或等离子设备包括一带有一功率部件3、一控制装置4和一配设于功率部件3或控制装置4的转换环节5的能源或电源一转换环节5或控制装置4与一控制阀6连接，它设置在一在储气罐9和喷嘴10或者说焊接喷嘴之间的、用于气体8，特别是保护气体，例如二氧化碳、氦或氩等等的供给管7内。
此外通过控制装置4还可以控制一个对于MIG/MAG焊接常用的焊条进给器11，其中通过一供应管12将焊接填充料或者说焊条13从储存滚筒14输送到喷嘴10区域内。当然焊条进给器11，就像在现有技术中已知的那样，可以内置在焊接设备1内，特别是基本壳体内，而不是像在图1中所示的那样，做成辅助设备。
焊条进给器11也可以将焊条13或者说焊接填充料输送到喷嘴10或者说焊接喷嘴之外的过程部位处，为此这里在喷嘴10内最好设一不熔化的电极。
为了在焊条13或不熔化的电极和工件16之间建立电弧15，特别是工作电弧的电流通过焊接导线17从电源2的功率部件3输送给喷嘴10，特别是焊条13或电极，其中待焊接的工件16通过另一焊接导线18同样与焊接设备1，特别是电源2连接，从而可通过电弧15为过程建立一电流回路。
为了冷却喷嘴10可通过一冷却回路19使喷嘴10在中间连接一流量继电器20的情况下与一液体容器，特别是水箱21连接，由此在喷嘴10投入运行时冷却回路19，特别是用于装在水箱21内的液体的液压泵起动，从而可以促使喷嘴10或焊条13冷却。
此外焊接设备1具有一输入和/或输出装置22，通过它可以调整或调出焊接设备1或等离子设备的不同焊接参数、运行类型或焊接程序。这里通过输入和/或输出装置22调整的焊接参数、运行类型或焊接程序传送给控制装置4，并接着由控制装置控制焊接设备或焊接装置1的各个部件。
此外在所示实施例中喷嘴10通过软管组件23与焊接装置1或者说焊接设备连接。在软管组件23内设有从焊接设备1到喷嘴10的各个导线和导管。软管组件23通过一属于现有技术的连接装置24与喷嘴10连接，而软管组件23内的各根导线和导管通过接套或插塞连接与焊接设备1的各个触点连接。为了保证软管组件23相应地减轻张力，软管组件23通过一去张力装置25与一壳体26，特别是焊接设备1的基本壳体连接。
原则上应该指出，对于不同的焊接方法或焊接装置，例如WIG设备或MIG/MAG设备或等离子设备，不必都使用上述所有的部件。
图2中示出一大大简化的示意结构，其中喷嘴10由一市场上常见的等离子喷嘴构成。
为此喷嘴10具有一等离子体喷嘴27，它里面设有一不熔化的电极28，其中在等离子体喷嘴27的一个通道29内输入由外界输入的等离子气体，如用箭头30示意表示的那样。此外等离子体喷嘴27可以用一气体喷嘴31包围。这时在等离子体喷嘴27和气体喷嘴31之间又形成一通道32，它从外部供给保护气体，如用箭头33示意表示的那样。
为了供给能量喷嘴10与能源或电源2连接，使得可以建立一传输的和/或不传输的工作电弧或者说电弧15，以便由输入的等离子气体产生等离子体束。为此在所示实施例中工作电弧或电弧15的能源供应这样地构成，使不熔化的电极28与电源2的特别是负电位34连接。为了能够建立传输的工作电弧，在待钎焊的工件16上加上另一个特另是电源2的正电位35，使得在电极28和工件16之间可以建立一传输的工作电弧。
但是为了能够建立不传导的电弧15-虚线表示-，不熔化的电极28同样与电源2的特别是负电位34连接，其中从现在起等离子体喷嘴27通过一开关装置36与电源2的另一个特别是正电位35连接。因此使用者具有这样的可能性，现在他可以根据愿望，也就是按照开关装置36的开关位置在不传导的或传导的工作电弧之间选择，使得可以根据工件16的材料始终选择最好的工作方式。当然结构也可以仅仅通过一个传导的或一个不传导的或者甚至两个同时实现。
为了用所示结构可以进行两个待连接工件16之间的连接过程，特别是钎焊过程，在待连接工件16的连接区37内输入焊接填充料38，其中它以一个或多个金属丝，特别是一根或几根无限长焊条的形式输入，如通过一焊条示意表示的那样。
在所示实施例中焊接填充料38与另一个电源39连接，这时为此在焊接填充料38上加上电源39的特别是负电位40，在工件16上加上另一个特别是正电位41，其中电源39，特别是电源39的能量输入，这样地调节，使得在焊接填充料38从工件16上抬起或者从熔池42中流出时抑制电弧的点燃。
通过这种附加的能量输入达到，在焊接填充料38与工件16接触时建立一电流回路，这时由于流入的电流发生焊接填充料38的加热，也就是说由此实现焊接填充料38的不断加热，在过程，特别是钎焊过程期间，焊接填充料38与工件16或者由液化的焊接填充料38构成的熔池42接触。当然代替第二个电源39也可以仅仅采用唯一的一个电源2或39。为了在采用唯一的一个电源2或39时电源设计成这样，使它具有两个可相互分开调节或控制的能量循环，使得具有相互独立的工作电弧，并且电路可以通过焊接填充料38供给能量。
焊接填充料38这样地由电源39供给能量，特别是可调整的、恒定的或脉冲调制的电流，即，使焊接填充料38加热到接近其熔化温度以下。为此例如可以，在电源39上安置焊接填充料38的材料，接着通过相应地存储的数值进行自动调整。当然也可以由操作者在电源39上直接调整参数，特别是电流强度。此外注意防止由电流39在焊接填充料38非预期地从工件16上抬起时或从熔池42中流出时形成电弧，这种电弧会引起工件16基体材料的熔化。
通过按要求将热量加入焊接填充料38或者说加热焊接填充料38，工作电弧的能量供给，特别是等离子电弧的功率减小到这样一个数值，这时主要供给工件16基体材料的加热和仅仅再提供用于焊接填充料38的完全熔化的剩余能量，亦即等离子电弧的功率可减小到这样的程度，即通过形成的等离子体束或通过工作电弧可靠地不再发生工件16基体材料的熔化，而仅仅是加热工件16。亦即可以这样说，工作电弧的能量供给，特别是等离子电弧的功率这样地调节，使得不发生工件16基体材料的熔化。
通过所谓的热焊条技术，也就是说通过附加地加热焊接填充料38，达到高得多的熔池温度，因为从等离子体束或工作电弧和焊接填充料38同时向熔池42输入热量，从而不再有这么多热量被焊接填充料38吸取，就像如果焊接填充料未加热那样，也就是说在普通的由现有技术所知的钎焊方法中焊接填充料38不加热，亦即冷态，插入熔池42内，使得从现在起需要吸取大量的热能，以使焊接填充料38熔化，其中这些热能从熔池42和等离子体束或工作电弧中吸取。为了能够补偿吸走的能量，必须提高热能，特别是等离子电弧的功率，这时不再能确保，不再发生工件16基体材料的熔化。
由于现在起可以达到高的熔池温度，焊接填充料38，特别是输入的焊条或焊料的润湿性能大大提高。此外过程可靠性显著改善，而这时不需在工件16的基体材料内加入更多的能量。在按本发明的方法中重要的是，焊接填充料38预热到这样的程度，即对于焊接填充料38的液化只需要再输入很少的热量。其次通过高的熔池温度或通过焊接填充料38的预热，现在起可以采用其熔点等于或者甚至高于工件16基体材料熔点的焊接填充料38，因为由电源39进行焊接填充料38本身的加热，直至紧挨着在焊接填充料38的熔点之下，用于焊接填充料38液化的其余能量通过等离子体束或工作电弧输入。
因为工作流程相当于由现有技术已知的方法，不再作详细的说明。仅仅强调指出，在钎焊起始，亦即在过程开始时，例如首先接通用于工作电弧的电源2，使得首先可以建立工作电弧，从而形成高温等离子体束。接着起动焊条进给器11(图2中看不到)以及用于焊接填充料38的电源39，使得在焊接填充料38与工件16接触时可以建立一电流回路，从而在某些情况下在加热阶段过去后可以进行钎焊过程。这里钎焊过程按焊接过程进行，亦即喷嘴10沿两个工件16的连接部位移动，这时为此形成一由焊接填充料38组成的相应熔池42。
这里用于焊接填充料38的电源39可以由带限压装置的恒流电源构成，由此在焊接填充料38从熔池42中流出或从工件16上抬起时不形成电弧。这里电源39以恒流运行或脉冲运行工作，其中在脉冲运行时也可以是一同步的焊条脉冲，亦即焊接填充料38以恒定的或脉冲式的焊条送进速度输送，也就是说焊接填充料38进行相应的前进/后退运动或前进/停止运动。
图3中示出另一个实施例，其中采用由现有技术已知的焊炬作为喷嘴10。因为这种类型喷嘴10的基本结构是公知的，对此不再作详细说明。
这里喷嘴10，特别是焊炬具有一接触套43，通过它输送作为电极的可熔化的焊条13，其中接触套43被一气体喷嘴31包围。在所示实施例中同样与电源39连接的焊接填充料38在喷嘴10之外输送到连接区37或工件16内，如图中示意表示的那样。这里焊接填充料38可以通过一例如固定在喷嘴10上的导向装置-未画出-由焊条送进器11(在图1中示出)输送。
如在图2中已经详细描述的那样，因为在按本发明的方法中等离子电弧的功率可以这样地大大下降，现在可以使用或采用可熔化的焊条13作为电极，亦即这样地调节用于在焊条13或工件16之间形成的电弧15的等离子电弧的功率特别是能量供给，使得防止焊条13熔化，并同时防止工件16的基体材料的熔化。现在起工件16的基体材料的加热通过电弧15或等离子体束进行。即可以这么说，采用可熔化的焊条13作为电极，其中焊条13的能量供给这样地调节，使得防止焊条13熔化，这时通过输送和加热焊接填充料38进行钎焊过程。
如在图2中已经说明的，焊接填充料38通过自身的电流回路，特别是通过电源39加热，使得在输送焊接填充料38时很小的电弧15或工作电弧的电弧功率就足以同时提供相应地加热基体材料和对于焊接填充料38的液化还缺少的热能。因此可以用这种类型的带一焊炬的结构进行工件16的基体材料熔化和焊条13相应地熔化的焊接过程，和输入焊接填充料83并熔化的钎焊过程。为此仅须进行焊接填充料38和焊接参数的相应控制，亦即在焊接过程中焊接填充料38回转或输送到焊接区或者说连接区37之外，并提高焊接参数，以使焊条13熔化，而在钎焊过程时则像先前或者说在图2中所述的那样进行相应的控制或调节。
因此可以仅仅用一个喷嘴10或仅仅用一台焊接/钎焊设备，例如在用于汽车制造的生产线中，按先后顺序进行两种不同的方法，也就是焊接过程和钎焊过程，而不必像现在这种情况那样采用两套单独的设备，亦即例如在车身制造时在同一个车身上用同一个喷嘴10或用同一台焊接/钎焊设备首先用喷嘴10进行全部的钎焊连接，接着进行焊接连接，或者倒过来。为此只需，对于相应的方法编制或调整各个的参数。
当然在采用单独输入的焊条13分别具有一自己的电流回路的双焊条或多焊条喷嘴10时它可以这样地控制或调节，使得一根焊条13构成一电极，其中电弧功率这样地调节，即不发生熔化；而另一根或其他一些焊条13用作焊接填充料38，它们通过电流回路加热。这里一根焊条13也可以由不熔化的电极代替。因此可以采用这样一种喷嘴10，其中输入的全部金属丝，特另是焊条13或焊接填充料38，都设置在喷嘴10之内。也可以用这种类型的喷嘴10在相应地调整焊接参数的情况下同样进行一个焊接过程和一个钎焊过程，如前面所述一样。
为了条理性起见最后应该指出，为了更好地理解焊接设备1的结构它或其组成部分部分不按比例和/或放大和/或缩小地画出。
作为本发明独立的解决方案的基础的目的可以从说明中得到。
尤其是在图1、2、3中所示的各种结构可以构成按本发明的独立的解决方案的内容。与此有关的本发明的目的和解决方案可以从对这些图形的详细说明中得到。
图形标记表
1    焊接设备      2   电源
3    功率部件      4   控制装置
5    转换环节      6   控制阀
7    供应管        8   气体
9    储气罐        10  喷嘴
11   焊条送进器    12  供应管
13   焊条          14  储存滚筒
15   电弧          16  工件
17   焊接导线      18  焊接导线
19   冷却回路      20  流量继电器
21   水箱          22  输入和/或输出装置
23   软管组件      24  连接装置
25   去张力装置    26  壳体
27   等离子体喷嘴  28  电极
29   通道          30  箭头
31   气体喷嘴      32  通道
33   箭头          34  电位
35   电位          36  开关装置
37   连接区        38  焊接填充料
39   电源          40  电位
41   电位          42  熔池
43   接触套

Claims (11)

1.一种用喷嘴钎焊工件的方法，包括一电极，在该电极中建立由一能源或电源供给能量的传导的和/或不传导的工作电弧，以便由输入的等离子气体产生等离子体束，其中，在待连接工件的连接区内输入至少一种焊接填充料，其特征为：焊接填充料(38)与这个或另一个能源或电源(2，39)连接，为此在焊接填充料(38)上加上能源或电源(2，39)的一个电位(34、35、40，41)，在工件(16)上加上另一个电位(34、35、40、41)，其中能源或电源(2，39)这样地进行调节，使得在焊接填充料(38)从工件(16)上抬起时抑制电弧的点燃。
2.按权利要求1的方法，其特征为：所述喷嘴为等离子或焊接喷嘴。
3.按权利要求1的方法，其特征为：在钎焊过程期间焊接填充料(38)与工件(16)或熔池(42)接触。
4.按权利要求1至3之一项的方法，其特征为：在采用一单独的电源(2或39)时，该电源做成这样，使它具有两个可相互分开地调节或控制的能量回路。
5.按权利要求1至3之一项的方法，其特征为：给焊接填充料(38)这样地供给可调整的、恒定或脉冲式电流，使焊接填充料(38)一直加热到紧靠其熔点之下。
6.按权利要求1至3之一项的方法，其特征为：通过有针对性地向焊接填充料(38)输入热量，使工作电弧的能量供给能够减小到这样的数值，这时工件(16)基体材料的加热是主要的并且仅仅再供给对于焊接填充料(38)的完全熔化所需要的其余能量。
7.按权利要求1至3之一项的方法，其特征为：工作电弧的能量供给这样地进行调节，使得工件(16)的基体材料不熔化。
8.按权利要求1至3之一项的方法，其特征为：焊接填充料(38)以一根或多根焊条(13)的形式输入。
9.按权利要求1至3之一项的方法，其特征为：焊接填充料(38)以恒定的或脉冲式的焊条送进速度送进。
10.按权利要求1至3之一项的方法，其特征为：焊接填充料(38)的熔点等于或高于工件(16)的基体材料熔点。
11.按权利要求1至3之一项的方法，其特征为：采用一熔化的焊条(13)作为电极，其中焊条(13)的能量供给这样地进行调节，使得防止焊条(13)熔化。
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