專利名稱：多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電弧焊，特別是一種多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊。其是利用以一定螺旋角旋繞的焊絲，在電弧焊的過程中自動(dòng)形成對(duì)熔池具有攪拌作用的旋轉(zhuǎn)電弧，不僅提高焊接熔敷效率，而且使焊縫金屬合金成分均勻，晶粒細(xì)化。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電弧焊有兩種，一種是上世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)提出的旋弧焊，是指在兩個(gè)接頭端面之間形成電弧，該電弧在磁場(chǎng)的作用下高速旋轉(zhuǎn)，使接頭端面被加熱，再通過頂鍛實(shí)現(xiàn)連接的一種高效率焊接方法。這種旋弧焊屬于接觸焊中的閃光對(duì)焊，并不屬于電弧焊的范疇，主要用來焊接各種形狀與尺寸的管件，生產(chǎn)效率高，有良好的經(jīng)濟(jì)效果。另一種是上世紀(jì)80年代開發(fā)的高速旋轉(zhuǎn)電弧焊接法，屬于電弧焊的范疇，主要用于角接頭的平角焊接。其原理與原先的旋弧焊截然不同。焊接時(shí)，焊絲送進(jìn)送絲咀的中心，而導(dǎo)電端則偏離中心一定的距離，借助馬達(dá)使送絲咀旋轉(zhuǎn)，焊絲端部的電弧亦相應(yīng)以同一方向按預(yù)定的旋轉(zhuǎn)直徑作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如中國專利號(hào)87103245所公開的“高速旋轉(zhuǎn)電弧焊設(shè)備”，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是1.焊道平滑，這是由于電弧高速旋轉(zhuǎn)使電弧力和電弧熱等向周圍平均分散造成的結(jié)果；2.焊速高，試驗(yàn)表明，用原來的方法焊接時(shí)，焊速達(dá)80cm/min時(shí)，SP產(chǎn)生凸形的不良焊道，而用本方法，即使焊速至120cm/min時(shí)仍能獲得良好的焊道；3.焊絲熔滴過渡與焊道熔深的情況與老方法不相上下；4.可采用電弧傳感器進(jìn)行高精度自動(dòng)跟蹤。本發(fā)明所述的旋轉(zhuǎn)電弧焊屬于后者。上述的高速旋轉(zhuǎn)電弧焊，雖具有上述諸多功效，確實(shí)具有進(jìn)步性，但是為實(shí)現(xiàn)電弧旋轉(zhuǎn)在送絲設(shè)備上需增加使焊絲端繞一定半徑旋轉(zhuǎn)的裝置，如圖I所示，其中20是電極，21是焊絲，22是旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，23是馬達(dá)22的軸，24是安裝在軸23上。由馬達(dá)帶動(dòng)的高速旋轉(zhuǎn)齒輪；25是由齒輪24帶動(dòng)的高速旋轉(zhuǎn)齒輪，26是支承電極21，的自定心軸承；使電極21離齒輪25中心至少一定的距離偏心地安裝在齒輪25上，并可由齒輪25的旋轉(zhuǎn)使電極21高速旋轉(zhuǎn)，27是作為旋轉(zhuǎn)電極21的支點(diǎn)的自定心，軸承28是安裝在焊接設(shè)備座(圖中未示)上的齒輪減速箱，29是向電極供電的饋電電纜，30是焊絲，31是被焊接物體，32是旋轉(zhuǎn)直徑調(diào)節(jié)器，33是饋電電纜接頭的安裝孔.34是支承齒輪25的軸承。工作時(shí)，電極21的下端部，由旋轉(zhuǎn)馬達(dá)22通過齒輪24和25傳動(dòng)，以自定心軸承27為支點(diǎn)繞圓周運(yùn)動(dòng)，于是，由電極下端·送出的焊絲21尖端和熔接電弧30—起，在被焊接物體31上繞圓周運(yùn)動(dòng)。用調(diào)節(jié)器32改變距離L的大小，就能夠調(diào)節(jié)回轉(zhuǎn)焊絲21尖端的回轉(zhuǎn)直徑D。電極20的下端部繞圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，電極20自身并不旋轉(zhuǎn)，因此，就能象圖示那樣，用饋電電纜29直接饋電給電極20。因而難以大量推廣使用，只在自動(dòng)電弧焊方面得到應(yīng)用，無法用于半自動(dòng)電弧焊。由此可見，上述現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電弧焊在方法、設(shè)備的結(jié)構(gòu)及使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，有待進(jìn)一步改進(jìn)。本發(fā)明人基于從事焊接工作多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的旋轉(zhuǎn)電弧焊接方法，能夠取代現(xiàn)有的高頻旋轉(zhuǎn)電弧焊，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的高頻旋轉(zhuǎn)電焊所存在的設(shè)備機(jī)構(gòu)復(fù)雜的缺陷，而提供一種新的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，所要解決的技術(shù)問題是采用現(xiàn)有設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，包括焊接電源、 焊絲、送絲設(shè)備，其中所述焊絲為多股焊絲，其中至少有一股焊絲以螺旋方式緊密纏繞于其余焊絲的外層，或稱中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的螺旋焊絲與工件之間的則形成旋轉(zhuǎn)電弧。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其中所述多股焊絲中至少一股焊絲為中心焊絲，其余焊絲為螺旋焊絲，以螺旋方式緊密纏繞于所述中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的多股螺旋焊絲與工件之間的則形成多個(gè)同步旋轉(zhuǎn)電弧。前述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其中對(duì)于每一個(gè)旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)頻率f與螺旋焊絲的螺旋升角α，螺旋焊絲的中心的旋繞半徑r，焊接時(shí)的送絲速度V有關(guān)，可由公式f =v/2 Ji rSin α求出，對(duì)于多股螺旋焊絲與工件之間形成的多個(gè)同步旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)頻率fn=nv/2 n rSin α 0前述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其中所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑相同。前述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其中所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑不同。前述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其中所述多股焊絲為七股直徑相同的焊絲，其中一股為中心焊絲，其余六股為螺旋焊絲。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性及實(shí)用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價(jià)值，其至少具有下列優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊具有高效節(jié)能(熔敷效率高、焊接熔深大、節(jié)省電能)、焊接設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便和接頭質(zhì)量穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點(diǎn)，極具推廣應(yīng)用價(jià)值。2、本發(fā)明的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊的電弧形態(tài)對(duì)熔池內(nèi)流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪動(dòng)作用，增加流體流速，有助于熔融金屬中氣體溢出和有益元素在熔池內(nèi)的均勻分布，從而減小焊縫缺陷，提高焊接質(zhì)量。在大電流氣保焊過程中，焊絲熔滴過渡呈現(xiàn)穩(wěn)定的細(xì)顆粒自由過渡或沿渣壁過渡，因此焊接過程穩(wěn)定、飛濺很小。3、通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊在大電流氣保焊過程中，能以穩(wěn)定可靠的潛弧進(jìn)行焊接。潛弧后，電弧深入到熔池弧坑內(nèi)，并被熔池的熔融金屬包圍，能更有效加熱母材，提高了電弧熱效率和焊絲熔化系數(shù)，同時(shí)降低了飛濺。
4、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊在大電流氣保焊過程中，熔池液態(tài)金屬存在渦流型流動(dòng)，液態(tài)金屬的渦流運(yùn)動(dòng)使熔池中部凹陷，帶動(dòng)高溫液態(tài)金屬向熔池底部流動(dòng)，有利于增加熔深。多絲旋轉(zhuǎn)電弧氣保焊與單絲埋弧焊相比，焊接熔池形狀不同，前者熔池較寬，熔深較深，呈盆底狀熔深5、采用相同的焊接電壓和焊接電流規(guī)范，本發(fā)明的多絲旋轉(zhuǎn)電弧氣保焊和單絲埋弧焊的焊絲熔化速度、熔敷速度及電能效率進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果表明多絲旋轉(zhuǎn)電弧氣保焊的焊絲熔化速度高約45% ;熔敷速度高約35% ;電能效率高約10% 30%。6、本發(fā)明的七絲旋轉(zhuǎn)電弧氣保焊與單絲氣保焊相比，其生產(chǎn)效率是單絲的10倍以上。7、本發(fā)明多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，有專業(yè)焊絲生產(chǎn)廠生產(chǎn)旋繞焊絲，可用現(xiàn)有的自動(dòng)焊接設(shè)備，包括自動(dòng)埋弧焊設(shè)備和自動(dòng)氣體保護(hù)焊設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，而且可用半自動(dòng)電弧焊設(shè)備實(shí)現(xiàn)，用戶對(duì)設(shè)備的投資少，或僅對(duì)送絲部分稍作改進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)。而生產(chǎn)效率、節(jié)電等方面可取得極大效益，制造成本相對(duì)減少，從而可以大幅降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，在使用的實(shí)用性及成本效益上，確實(shí)完全符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，相當(dāng)具有產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。綜上所述，本發(fā)明新穎的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電弧焊具有增進(jìn)的突出多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新發(fā)明。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖I是現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)電弧焊的送絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊的示意圖。圖3是本發(fā)明多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊所用焊絲實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)圖。圖4是圖3的側(cè)視圖。圖5是本發(fā)明多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊所用焊絲實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)外觀立體圖。圖6是本發(fā)明多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊所用焊絲實(shí)施例三的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，包括焊接電源I、焊絲2、送絲設(shè)備3，所述焊絲2為多股焊絲，其中至少有一股焊絲以螺旋方式緊密纏繞于其余焊絲的外層(如圖3、圖4所示)，或稱中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的螺旋焊絲與工件之間的則形成旋轉(zhuǎn)電弧。該旋轉(zhuǎn)電弧對(duì)熔池內(nèi)熔融金屬流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪動(dòng)作用，增加流體流速，有助于熔融金屬中氣體溢出和有益元素在 熔池內(nèi)的均勻分布，從而減小焊縫缺陷，提高焊接質(zhì)量。在大電流氣保焊過程中，焊絲熔滴過渡呈現(xiàn)穩(wěn)定的細(xì)顆粒自由過渡或沿渣壁過渡，因此焊接過程穩(wěn)定、飛濺很小。本發(fā)明的方法可用于自動(dòng)或半自動(dòng)氣體保護(hù)焊、自動(dòng)或半自動(dòng)埋弧焊、自動(dòng)或半自動(dòng)自保護(hù)焊。如圖3、圖4所示，所述多股焊絲中至少一股焊絲為中心焊絲，其余焊絲以螺旋方式緊密纏繞于所述中心焊絲的外層，在圖示具體實(shí)施例中，所述中心焊絲21是3股，所述以螺旋方式緊密纏繞于所述中心焊絲21外層的螺旋焊絲22為2股，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的多股螺旋焊絲22與工件之間的則形成多個(gè)同步旋轉(zhuǎn)電弧。對(duì)于每一個(gè)旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)頻率f與螺旋焊絲的螺旋升角α，螺旋焊絲的中心的旋繞半徑r,焊接時(shí)的送絲速度V有關(guān),可由公式f = ν/2 π rSin α求出，對(duì)于多股螺旋焊絲與工件之間形成的多個(gè)同步旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)頻率fn = nv/2 JirSina。如圖3、圖4所示，所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑相同。對(duì)于圖3所示的五股直徑相同的焊絲，其中兩股為螺旋焊絲纏繞于三股中心焊絲上，若每股焊絲的直徑為I. 2，繞制后的螺旋升角a =23°，焊接的送絲速度為130mm/秒，則每股焊絲的旋轉(zhuǎn)電弧的頻率f = 26赫茲。2股焊絲同步旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)頻率為52赫茲。如圖5所示所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑不同。如圖6所示所述多股焊絲為七股直徑相同的焊絲，其中一股為中心焊絲，其余六股為螺旋焊絲。對(duì)于圖6所示的七股直徑相同的焊絲，若螺旋升角α為60。，每股焊絲的直徑為
I.6mm,焊接的送絲速度為130mm/秒,則每股焊絲的旋轉(zhuǎn)電弧的頻率f = 13赫茲。6股焊絲同步旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)頻率為78赫茲。有上述實(shí)施例可知，通過調(diào)節(jié)螺旋升角和焊絲送進(jìn)速度可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)頻率。螺旋升角的大小取決于中心焊絲與螺旋焊絲直徑及螺旋焊絲的數(shù)量。上述焊絲為實(shí)心焊絲，或藥芯焊絲。表I是多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊氣保焊與單絲埋弧焊熔敷性能與能耗比較表I
權(quán)利要求
1.一種多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，包括焊接電源、焊絲、送絲設(shè)備，其特征在于所述焊絲為多股焊絲，其中至少有一股焊絲以螺旋方式緊密纏繞于其余焊絲的外層，或稱中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的螺旋焊絲與工件之間的則形成旋轉(zhuǎn)電弧。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其特征在于所述多股焊絲中至少一股焊絲為中心焊絲，其余焊絲其余焊絲為螺旋焊絲，以螺旋方式緊密纏繞于所述中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的多股螺旋焊絲與工件之間的則形成多個(gè)同步旋轉(zhuǎn)電弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其特征在于對(duì)于每一個(gè)旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)頻率f與螺旋焊絲的螺旋升角α，螺旋焊絲的中心的旋繞半徑r，焊接時(shí)的送絲速度V有關(guān)，可由公式f = v/2 JirSina求出，對(duì)于多股螺旋焊絲與工件之間形成 的多個(gè)同步旋轉(zhuǎn)電弧的旋轉(zhuǎn)頻率fn = ην/2 η rSin α。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其特征在于所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其特征在于所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊，其特征在于所述多股焊絲為七股直徑相同的焊絲，其中一股為中心焊絲，其余六股為螺旋焊絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電弧焊，特別是一種多絲旋轉(zhuǎn)電弧焊。其是利用以一定螺旋角旋繞的焊絲，在焊接過程中自動(dòng)形成對(duì)熔池具有攪拌作用的旋轉(zhuǎn)電弧，不僅提高焊接熔敷效率，而且使焊縫金屬合金成分均勻，晶粒細(xì)化。
文檔編號(hào)B23K35/08GK102615391SQ20121010648
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者時(shí)振 申請(qǐng)人:時(shí)振