CN212264824U - 一种钼铼合金氩弧焊装置以及包含该装置的焊接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钼铼合金氩弧焊装置、包含该装置的焊接机。该钼铼合金氩弧焊装置包括：空气隔离器，所述空气隔离器包括外壳以及由所述外壳围成的空腔，所述空气隔离器用于给钼铼合金件的待焊接部位及待焊接部位的周围区域提供空气隔离空间；所述外壳的两侧壁上相对设置有两个开口，用于固定钼铼合金件同时将钼铼合金件上无需进行空气隔离的区域设置在所述空气隔离器之外；所述外壳上还设置有氩气入口，所述氩气入口远离且不正对所述待焊接部位；所述外壳上还设置有焊针入口，以便于氩弧焊焊针进入所述空腔。本实用新型中氩气从远离焊缝的空腔边缘流入，相对于传统的氩气沿钨针流经焊缝，可避免冷态的氩气直接接触焊缝造成焊接裂纹。

Description

一种钼铼合金氩弧焊装置以及包含该装置的焊接机

技术领域

本实用新型属于粉末合金技术领域，具体涉及一种钼铼合金氩弧焊装置、包含该装置的焊接机。

背景技术

钼铼合金(铼含量范围5～47.5％)相比于其他钼合金具有优良的高温延展性、高低温韧性、高温强度和耐腐蚀性。鉴于这种材料的独特的优势，随着高技术的发展，钼铼合金在1992年被列为国际热核聚变反应堆ITER分流器热沉系统的候选材料。1993年，又出现了SP-102工程项目，钼铼合金是空间基地核反应堆中的首选材料之一。目前，钼铼合金被广泛应用在航空航天、加热设备、核工业等众多领域中。

在实际使用过程中，不可避免的存在焊接和连接问题，目前关于钼铼合金的焊接方法主要包括电子束焊接、激光焊接、摩擦焊和真空钎焊。其中因电子束焊接具有能量密度高、位置精确可控、焊接残余应力小、焊缝无污染等优点而被广泛应用于钼铼材料的焊接中。虽然电子束焊接钼铼产品能得到较好的焊缝及焊后性能，但电子束焊接存在一个较大的问题，导致钼铼合金使用和焊接方式受到一定的限制。

电子束焊接需要使用真空电子束设备进行焊接，在真空条件下完成焊接。因此电子束焊接设备直接限制了零件尺寸及大小，同时对复杂零件，电子束无法完成焊接。相应的问题也存在于激光焊接、摩擦焊和真空钎焊，这些方式都需要一个较庞大、固定的焊接设备，而无法像钢材料零件一样实现现场灵活的焊接。这极大的制约着钼铼材料在相关领域中的应用。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本实用新型的目的之一在于提供一种钼铼合金氩弧焊装置。

本实用新型的目的在于之二提供一种包含上述装置的焊接机。

在传统的氩弧焊中，保护气体近距离沿钨针流经焊缝，但是相比于钢铁材料而言，钼铼合金熔点更高，会导致热影响区更宽，同时导致非焊接区域的母体材料温度很高，因此，使用传统的氩弧焊时，氩气无法很好的保护焊缝、热影响区和钼材，导致出现严重的氧化，并造成氧化物挥发。

因此空气对材料的影响不仅仅影响焊缝，同时影响较宽的热影响区和非焊接区域。同时氩气直接吹拂焊缝，导致焊缝冷却速度较快，焊缝内部气孔不易溢出，较快的冷却速度也容易导致焊接裂纹。因此，本实用新型提出一种适用于钼铼合金的氩弧焊装置及其包含该装置的焊接机。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种钼铼合金氩弧焊装置，包括：空气隔离器，所述空气隔离器包括外壳以及由所述外壳围成的空腔，所述空气隔离器用于给钼铼合金件的待焊接部位及待焊接部位的周围区域提供空气隔离空间；所述外壳的两侧壁上相对设置有两个开口，用于固定钼铼合金件同时将钼铼合金件上无需进行空气隔离的区域设置在所述空气隔离器之外；所述外壳上还设置有氩气入口，所述氩气入口远离且不正对所述待焊接部位；所述外壳上还设置有焊针入口，以便于氩弧焊焊针进入所述空腔。

在上述钼铼合金氩弧焊装置中，作为一种优选实施方式，所述装置还包括氩弧焊焊针，所述氩弧焊焊针通过所述焊针入口进入所述空气隔离器，且可拆卸地固定于所述空气隔离器的外壳上。优选地，所述氩弧焊焊针通过螺纹连接方式可拆卸地固定于所述空气隔离器的外壳上。

在上述钼铼合金氩弧焊装置中，作为一种优选实施方式，所述氩气入口远离所述氩弧焊焊针和所述钼铼合金件，以避免流入所述空腔内的氩气直接吹向钼铼合金件的待焊接部位；更优选地，所述氩气入口位于设置有所述开口的侧壁上；进一步优选地，所述氩气入口与位于同一侧壁的所述开口的距离在20mm以上，更优选为30mm。

在上述钼铼合金氩弧焊装置中，作为一种优选实施方式，所述焊针入口与设置有所述开口的两侧壁的垂直距离在40mm以上，更优选为40-80mm，最优选为40mm。

在上述钼铼合金氩弧焊装置中，作为一种优选实施方式，所述开口的形状与所述钼铼合金件的截面形状相匹配，更优选所述开口形状为圆形，所述钼铼合金件为管材。

在上述钼铼合金氩弧焊装置中，作为一种优选实施方式，所述空气隔离器的外壳为筒状，所述筒状外壳的上下底面的中心位置相对地设置有所述开口，所述氩气入口设置在所述筒状外壳的上底面或下底面；所述焊针入口设置在所述筒状外壳的筒壁上，且所述焊针入口与所述筒状外壳的上底面和下底面距离相等。

在上述钼铼合金氩弧焊装置中，作为一种优选实施方式，所述开口与所述钼铼合金件的配合为紧配合，以便于所述筒状外壳精确地旋转从而实现钼铼合金件的周向焊接。

在上述钼铼合金氩弧焊装置中，作为一种优选实施方式，所述筒状外壳是由两个相同规格的半筒结构对接而成的，在两个半筒结构的筒壁对接位置处设置锁紧部件，用于将两个半筒结构固定锁紧在一起。

在上述钼铼合金氩弧焊装置中，作为一种优选实施方式，所述空气隔离器的材料包括铜、钛、钢和铝中的一种或多种，但不限于铜、钛、钢和铝。

一种焊接机，包括焊枪和上述钼铼合金氩弧焊装置，所述钼铼合金氩弧焊装置通过氩弧焊焊针与所述焊枪连接；优选地，所述氩弧焊焊针的上端部通过螺接方式与所述焊枪连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型可使得焊接过程中焊缝周围区域几乎不存在空气，并在整个焊接过程中持续保持氩气的通入，可避免空气的流入。

(2)本实用新型中氩气从远离焊缝的空腔边缘流入，相对于传统的氩气沿钨针流经焊缝，可避免冷态的氩气直接接触焊缝造成焊接裂纹。

(3)本实用新型可避免钼铼合金吸收C、O、N形成脆性化合物导致焊缝脆化、大量内部气孔、裂纹，以及焊接过程中形成大量的挥发性钼/铼氧化物气体，导致无法完成焊接并危害焊接人员安全健康的问题。

(4)本实用新型可实现钨极氩弧焊在钼铼材料中的焊接应用，以解决复杂零件、现场焊接和焊接设备的制约等问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例钼铼合金氩弧焊装置的结构图。

具体实施方式

为了突出表达本实用新型的目的、技术方案及优点，下面结合实施例对本实用新型进一步说明，示例通过本实用新型的解释方式表述而非限制本实用新型。本实用新型技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

参见图1，一种钼铼合金氩弧焊装置，包括空气隔离器，空气隔离器包括外壳1以及由外壳1围成的空腔2，空气隔离器用于给钼铼合金件7的待焊接部位及待焊接部位的周围区域提供空气隔离空间；外壳1的两侧壁上相对设置有两个开口5，用于固定钼铼合金件7同时将钼铼合金件7上无需进行空气隔离的区域设置在空气隔离器之外；外壳1上还设置有氩气入口4，氩气入口4远离且不正对待焊接部位；外壳1上还设置有焊针入口6，以便于氩弧焊焊针3进入空腔2。

将两个钼铼合金件的待焊接部位和周边区域通过开口5放入空气隔离器的空腔2内，或者打开外壳将两个钼铼合金件卡入开口5中，然后再将外壳锁紧，使待焊接部位位于合适的焊接位置，在对钼铼合金件焊接之前，先通过氩气入口4通入氩气5～15min(例如5、8、10、12、14min)，以排出空腔2内的空气，为钼铼合金件的焊接营造良好的氩气环境，进而更好地保护钼铼合金焊缝、热影响区等。在焊接过程中持续通过氩气入口4通入氩气，在例如图1所示的钼铼合金氩弧焊装置中，氩气入口4远离且不正对待焊接部位，因此，通过氩气入口4进入空腔2内的氩气不会直接吹向钼铼合金件的待焊接部位，进而可避免传统氩弧焊中氩气直接吹拂焊缝，导致焊缝冷却速度较快、焊缝内部气孔不易溢出及焊接裂纹等问题。

作为一种优选实施方式，外壳1可为空心长方体状、空心正方体状、筒状等，优选地，外壳1为筒状，更优选地，筒状外壳1是由两个相同规格的半筒结构(半筒结构是指整个圆筒沿筒高方向切分成相同的两半后形成的) 对接而成的，在两个半筒结构的筒壁对接位置处设置锁紧部件，用于将两个半筒结构固定锁紧在一起，本申请中此结构方便将钼铼合金件的待焊接部位放置到合适的位置；例如在该钼铼合金氩弧焊焊接装置使用时，先将两个半筒结构分开，然后将钼铼合金件7卡在其中一个半筒的侧壁(上下底面)上的半开口位置(两个半筒对接锁紧形成一个整体外壳后，每个半筒的半开口会对接形成上述的开口5)放入空腔2，具体地，两个钼铼合金件7可分别卡入某一半筒结构两侧壁的半开口位置，再将另一半筒结构与其扣合，通过锁紧部件固定在一起形成完整的筒状外壳1，本申请两个半筒结构及锁紧部件的设置既简便、也可钼铼合金件的待焊接部位精确地放在合适的位置。

筒状外壳1的筒壁(优选筒壁为圆柱面)和上下底面合围成空腔2；两个开口5相对设置在筒状外壳1的上下底面，优选地，两个开口5分别设置在外壳1的上下底面的中心位置，这样钼铼合金件7待焊接部位基本会处于空腔2的中心位置，从而既方便焊接、又可充分利用空气隔离器提供的空气隔离空间，通入的氩气也可尽可能地远离7待焊接部位。筒状结构的外壳特别适合焊接管材，在焊接过程中外壳可以随焊针的转动而沿中心轴做轴向转动，从而实现钼铼合金管材的待焊接部位的周向焊接。

优选地，开口5的形状与钼铼合金件的截面形状相匹配，例如当钼铼合金件为长方体时，开口5的形状为长方形；钼铼合金件为管材时，开口5的形状为圆形，从而将钼铼合金件基本固定于开口5处，在后续的焊接过程中不会轻易移动；更优选地，开口5位置周围处的外壳1可以使用具有弹性的材料，以使得开口5可具有适当的形变，从而钼铼合金件的一部分位于开口 5处时，开口5可根据具体的钼铼合金件适当的缩小或者扩大，从而达到开口5与钼铼合金件的配合为紧配合的一个状态。

作为一种优选实施方式，外壳1上设置的氩气入口4位于远离氩弧焊焊针3和钼铼合金件7的位置，以避免流入空腔2内的氩气直接吹向钼铼合金件的待焊接部位，例如氩气入口4位于氩弧焊焊针3所在的外壳面上且靠近外壳1的侧壁处，或者氩气入口4位于开口5所在的侧壁上，优选地，氩气入口4位于开口5所在的侧壁上，也就是当外壳为筒状时、氩气入口4可位于筒状外壳1的上下底面；优选地，当氩气入口4位于开口5所在的侧壁上时，氩气入口4与开口5的距离需要在20mm以上，更优选为30mm，40mm 等，以使得氩气入口4距离钼铼合金件的待焊接部位具有较远的距离，避免流入空腔2内的氩气直接吹向待焊接部位。

作为一种优选实施方式，该钼铼合金氩弧焊焊接装置还包括氩弧焊焊针 3，氩弧焊焊针3通过焊针入口6进入空气隔离器，且可拆卸地固定于空气隔离器的外壳1上，例如氩弧焊焊针3通过螺纹连接、卡扣连接和铰链连接等可拆卸连接方式固定于空气隔离器的外壳1上。优选地，氩弧焊焊针3通过螺纹连接方式可拆卸地固定于空气隔离器的外壳1上，以方便快速地根据实际需要任意调整焊针的上下位置。

作为一种优选实施方式，氩弧焊焊针入口6距离设置有开口5的两侧壁的垂直距离在40mm以上，更优选为40-80mm(例如40mm、45mm、50mm、 55mm、60mm、65mm、70mm、75mm)，最优选为40mm，以使得空气隔离器内部具有适当的空间，方便所通入氩气的流动，避免进入空气隔离区的氩气直接吹向钼铼合金件7的待焊接部位。上述设置还可以使焊缝及焊接影响区域与空气都充分的进行隔离；氩弧焊焊针入口6距离设置有开口5的两侧壁的距离最优为40mm，当距离较小时，焊接时产生的热量会影响到外壳1的材料，严重时会导致外壳材料过热导致外壳失稳无法完成焊接；优选地，氩弧焊焊针入口6距离设置有开口5的两侧壁的距离不超过80mm，因为距离加大需要更大的外壳材料，以及需要更大氩气流量及氩气通入时间，因此距离过大会使得焊接成本较大，同时距离加大后会增大占用空间，不利于现场焊接。

作为一种优选实施方式，空气隔离器可采用铜、钛、钢和铝等材料，优选地，空气隔离器采用耐热材料制成，以避免焊接时产生的热量会影响到外壳1而产生形变。

一种焊接机，包括焊枪和上述钼铼合金氩弧焊装置，钼铼合金氩弧焊装置通过氩弧焊焊针3与焊枪连接；优选地，氩弧焊焊针3位于外壳1外部的端部通过螺接方式与焊枪连接。

本实用新型所述焊枪可以是本领域常规焊枪，当钼铼合金氩弧焊装置中包括焊针时，则焊枪不包含焊针，否则，焊枪包含焊针。

一种钼铼合金氩弧焊焊接方法，包括使用上述钼铼合金氩弧焊装置或上述焊接机对钼铼合金进行氩弧焊焊接。

在上述钼铼合金氩弧焊焊接方法中，作为一种优选实施方式，所述钼铼合金氩弧焊焊接方法包括：

步骤1)，将两个钼铼合金件穿过或卡入所述开口中并保持待焊接部位位于所述空腔内的合适位置，调整氩弧焊焊针至合适位置，闭合锁紧所述空气隔离器后向所述空腔内通入氩气；

步骤2)，通过所述氩弧焊焊针对钼铼合金件的待焊接部位进行氩弧焊焊接。

在所述钼铼合金氩弧焊焊接方法中，作为一种优选实施方式，在步骤1) 中，所述氩气的通入时间为5～15min。

在所述钼铼合金氩弧焊焊接方法中，作为一种优选实施方式，在步骤2) 中，在所述氩弧焊焊接的过程中，持续向所述空腔内通入氩气。

在所述钼铼合金氩弧焊焊接方法中，作为一种优选实施方式，所述氩弧焊焊接的焊接电流在180～230A，焊接电压380V，焊接速度60～90mm/min，氩气流量15～25L/min。

实施例1

一种钼铼合金氩弧焊焊接方法，包括，将钼铼合金待焊接部分使用酒精擦拭表面，去除表面可能残留油污、灰尘等污染，置于上述钼铼合金氩弧焊焊接装置的空腔2内，通过氩气入口4向图1的空腔2内通入氩气10min，然后通过氩弧焊焊针对钼铼合金进行氩弧焊焊接，焊接的过程中，持续通入氩气；钼铼合金待焊接部分的焊缝形式为对接焊缝，其中，氩弧焊焊接的焊接电流在200A，焊接电压380V，焊接速度60mm/min，氩气流量15L/min。

焊接后的钼铼合金结果：焊缝形成均匀完整的鱼鳞纹，且母材未氧化。

对比例1

采用常规的电弧焊对钼铼合金进行焊接，进行对比实验，焊接电流仍采用200A，焊接电压380V，焊接速度60mm/min，氩气流量15L/min，氩气经焊针流经焊口处，焊缝区域未氧化，但未焊接区域出现严重的氧化，并出现大量的氧化物挥发，挥发的氧化物导致焊接人员无法较好的完成焊接。

焊接后的钼铼合金结果：采用常规的电弧焊的焊缝开裂，且母材严重氧化。

Claims (10)

1.一种钼铼合金氩弧焊装置，其特征在于，包括：空气隔离器，所述空气隔离器包括外壳以及由所述外壳围成的空腔，所述空气隔离器用于给钼铼合金件的待焊接部位及待焊接部位的周围区域提供空气隔离空间；所述外壳的两侧壁上相对设置有两个开口，用于固定钼铼合金件同时将钼铼合金件上无需进行空气隔离的区域设置在所述空气隔离器之外；所述外壳上还设置有氩气入口，所述氩气入口远离且不正对所述待焊接部位；所述外壳上还设置有焊针入口，以便于氩弧焊焊针进入所述空腔。

2.根据权利要求1所述的钼铼合金氩弧焊装置，其特征在于，所述装置还包括氩弧焊焊针，所述氩弧焊焊针通过所述焊针入口进入所述空气隔离器，且可拆卸地固定于所述空气隔离器的外壳上。

3.根据权利要求2所述的钼铼合金氩弧焊装置，其特征在于，所述氩弧焊焊针通过螺纹连接方式可拆卸地固定于所述空气隔离器的外壳上。

4.根据权利要求2所述的钼铼合金氩弧焊装置，其特征在于，所述氩气入口远离所述氩弧焊焊针和所述钼铼合金件，以避免流入所述空腔内的氩气直接吹向钼铼合金件的待焊接部位。

5.根据权利要求4所述的钼铼合金氩弧焊装置，其特征在于，所述氩气入口位于设置有所述开口的侧壁上；所述氩气入口与位于同一侧壁的所述开口的距离在20mm以上。

6.根据权利要求1所述的钼铼合金氩弧焊装置，其特征在于，所述焊针入口与设置有所述开口的两侧壁的垂直距离为40-80mm；所述开口的形状与所述钼铼合金件的截面形状相匹配。

7.根据权利要求1所述的钼铼合金氩弧焊装置，其特征在于，所述空气隔离器的外壳为筒状，所述筒状的外壳的上下底面的中心位置相对地设置有所述开口，所述氩气入口设置在所述筒状的外壳的上底面或下底面；所述焊针入口设置在所述筒状外壳的筒壁上，且所述焊针入口与所述筒状的外壳的上底面和下底面距离相等；所述开口与所述钼铼合金件的配合为紧配合，以便于所述筒状外壳精确地旋转从而实现钼铼合金件的周向焊接。

8.根据权利要求7所述的钼铼合金氩弧焊装置，其特征在于，所述筒状的外壳是由两个相同规格的半筒结构对接而成的，在两个半筒结构的筒壁对接位置处设置锁紧部件，用于将两个半筒结构固定锁紧在一起；

所述空气隔离器的材料包括铜、钛、钢和铝中的一种或多种。

9.一种焊接机，其特征在于，包括焊枪和权利要求1-8中任一项所述的钼铼合金氩弧焊装置，所述钼铼合金氩弧焊装置通过氩弧焊焊针与所述焊枪连接。

10.根据权利要求9所述的焊接机，其特征在于，所述氩弧焊焊针的上端部通过螺接方式与所述焊枪连接。

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