專利名稱:推拉短路過渡焊接方法及其脈動送絲機(jī)的制作方法
本發(fā)明用于各種電弧焊接，特別是CO2氣體保護(hù)焊中。
CO2氣體保護(hù)焊有許多優(yōu)點，但也存在著較嚴(yán)重的缺點，即飛濺大，成形差。為了降低飛濺，需要采用較低的電弧電壓，使熔滴經(jīng)常與熔池短路而過渡。為限制短路飛濺，一般需在焊接回路中加合適的感抗L。提高電弧電壓能改善焊縫成形，但這樣熔滴就不易與熔池短路，形成自由過渡，使飛濺大為增加。
大量的科研工作結(jié)果已證明在短路過渡時，飛濺的主要來源是短路后期跨連熔池與焊絲之間的液態(tài)金屬小橋爆炸所引起的。此外也有在熔滴剛接觸熔池的最初瞬間，接觸處電流突然猛增，產(chǎn)生爆炸，使整個熔滴從熔池表面彈走，飛離熔池而引起的，文獻(xiàn)〔1、2〕，專利〔3〕通過測量短路階段液橋電壓降，在液橋即將爆炸前瞬間，使電流迅速降低，可使飛濺明顯減少。但因一般焊接方法中，熔滴過渡的無規(guī)律性，仍有相當(dāng)比例(15%)的熔滴未被控制住。文獻(xiàn)〔4〕又增加了在剛開始接觸瞬間電流也下降的辦法，降低飛濺效果更為顯著，但設(shè)備也更為復(fù)雜。專利〔5〕限制整個短路期間的電流值，使比電弧正常燃燒電流還低，降低了飛濺。但這樣做使熔滴過渡失去了作為推動力的電磁收縮作用，短路時間延長，燃弧能量不足，引起過程不穩(wěn)定，難以在生產(chǎn)中應(yīng)用。
為了使熔滴能順利有力地過渡到熔池中去，近年來出現(xiàn)了一種脈動送絲的方法〔6〕，脈動的焊絲使熔滴得到前沖的能量。容易過渡到熔池中去。但單純依靠前沖，除非焊絲脈動的瞬間速度相當(dāng)高，否則是很難使熔滴脫離焊絲的。在短路過渡的情況下，短路電流不能下降過多，否則短路時間仍會顯著延長，過程惡化。
提高CO2焊接中電弧電壓能使焊縫加寬，成形改善，但如何降低隨著弧長增加而迅速增加的飛濺，沒有有效的辦法。
本發(fā)明的目的在于使任何焊接條件下，熔滴都以一種特殊的短路過渡方式進(jìn)行。在這種短路過渡中，熔滴在焊絲端部成長到一定尺寸后，靠焊絲突然的急速前進(jìn)運(yùn)動被送向熔池，與熔池接觸，造成短路。然后，焊絲又立即快速后退。這樣由于熔池的表面張力作用，熔滴液態(tài)金屬大部份被留在熔池中，短路破壞，電弧重新引燃。在以后較長的時間里，焊絲靜止不動，直到熔滴又逐漸長大到一定尺寸后，焊絲又突然急速前進(jìn)，過程重復(fù)進(jìn)行。在這種焊接方法中，熔滴過渡是靠焊絲的機(jī)械運(yùn)動被迫地送到熔池中并脫離焊絲的。不管焊接規(guī)范如電弧電壓、電流、極性、空間位置如何，熔滴都能按所規(guī)定的頻率穩(wěn)定可靠有規(guī)律地過渡。這樣做使焊接規(guī)范的選擇擺脫了因熔滴過渡所受到的限制，允許范圍大為加寬，從而能達(dá)到降低飛濺，改善成形，改進(jìn)空間位置焊接性能，提高熔敷效率的目的。
本方法的工作原理如圖1所示。當(dāng)焊絲頭上的熔滴長大到一定尺寸，如與焊絲直徑相接近時②，焊絲開始迅速前進(jìn)，熔滴與熔池接觸，電弧被短路③，由于熔池的表面張力作用，熔滴液態(tài)金屬涌向熔池。短路后焊絲立即快速回退，熔滴在與焊絲連結(jié)處被拉斷，電弧重新引燃④，當(dāng)焊絲退到一定程度后，就仃止不動⑤。以后焊絲不斷熔化，熔滴長大，電弧也被拉長⑥，當(dāng)熔滴長大到又接近焊絲直徑時，⑦及①，過程又重復(fù)開始。焊絲前進(jìn)量δf與焊絲后退量δb之差為每個脈動周期中實際的送絲步距δ。為保證熔滴過渡迅速有力。減少短路時間，增加燃弧時間，焊絲運(yùn)動時間(包括前進(jìn)及后退)應(yīng)盡可能地短，如占整個周期的 1/4 左右。
這種方式的短路過渡與一般等速送絲中由于熔滴長大而與熔池接觸的隨機(jī)性短路過渡不同，與一般焊絲只是脈動地前進(jìn)使熔滴與熔池強(qiáng)制地短路過渡也不同。這里熔滴是被焊絲推到熔池中去，然后又是被焊絲后退所拉斷的，因此這種短路過渡叫做推拉短路過渡，這種方法叫做推拉短路過渡焊接法。
推拉短路過渡要求特殊的送絲機(jī)，這種送絲機(jī)的工作原理如圖2所示。
由馬達(dá)(1)和圓柱突輪(2)所帶動的三組“斜面一楔”夾頭A、B、C各由自己的錐套和三個鋼球組成。B、C兩個錐套是合在一起的，A、C夾頭的錐套和自己的鋼球通過錐蓋(3)和彈簧(4)保持在一起。B的鋼球卻是與A的鋼球由聯(lián)接套(5)聯(lián)在一起運(yùn)動的。夾頭的運(yùn)動狀態(tài)如圖3所示。當(dāng)夾頭A沿著導(dǎo)桿(6)在圖2上向左移動時，“斜面一楔”所產(chǎn)生的對焊絲的壓力使A鋼球夾持著焊絲(7)也向左以同一速度前進(jìn)、夾頭C這時也開始運(yùn)動。但如圖3所示，速度較A小，因此相對于焊絲是在焊絲上倒退，倒退的夾頭不妨礙焊絲通過前進(jìn)、A夾頭前進(jìn)經(jīng)過一定距離后，逐漸接近夾頭B、C，使B夾頭的錐套與鋼球相接觸。夾頭運(yùn)動的設(shè)計使這一瞬間各夾頭相對速度為零(圖3上a點)。這樣可避免沖擊，減少磨損及噪音。此后三個夾頭及焊絲都以同一速度前進(jìn)，直到最前方，這時焊絲前進(jìn)了δf-焊絲前進(jìn)量的長度。
夾頭已運(yùn)動到最前方后，由于夾頭B的反方向夾持作用，焊絲不能繼續(xù)前沖，被迫與夾頭一起就地仃下來，這樣做保證了焊絲前進(jìn)量的恒定性。
然后，三個夾頭又一起后退。退到一定位置，又重新仃下來。焊絲被夾頭B夾持著一起后退。所退的這一段距離叫做焊絲后退量δb。
當(dāng)夾頭后退而仃止時，由于夾頭A、C的反方向夾持作用，焊絲也不能繼續(xù)后沖，被迫與夾頭一起就地仃下來，這樣做保證了焊絲后退量的恒定性。
等各夾頭及焊絲全部仃穩(wěn)以后，再過一段時間，夾頭A才繼續(xù)后退，回到原來出發(fā)位置，為下一個推拉脈動送絲作好準(zhǔn)備。由于夾頭C的反方向夾持作用，焊絲這時靜止不動。而鋼球B卻被聯(lián)結(jié)管(5)從錐套中拔出，跟著A一起回到出發(fā)位置。
然后，整個過程重復(fù)進(jìn)行。
馬達(dá)旋轉(zhuǎn)一周，夾頭來回一次，過渡一個熔滴。焊絲每次前進(jìn)δf，后退δb，實際送絲步距δ＝δf-δb。δ決定了熔滴的體積及尺寸。
改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，可改變?nèi)鄣芜^渡的頻率。改變突輪的形狀，可改變δf，δb及δ。
當(dāng)不希望焊絲與鋼球直接相接觸，以免焊絲上的銹污或鍍層剝落影響夾頭工作的可靠性，也可采用如圖4所示的方案。
馬達(dá)(1)通過圓柱突輪(2)，連桿(3)，帶動可以在軸(4)上自由旋轉(zhuǎn)的圓盤(5)及(6)作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。每個圓盤外圍都有三個突出物，(5)上每個突出物帶一個斜面A，(6)上帶二個斜面B及C。A及C斜面上固定地裝著一個滾柱，B斜面的滾柱是通過聯(lián)結(jié)套(7)與A滾柱聯(lián)在一起運(yùn)動的，當(dāng)圓盤(5)及(6)被帶動作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，外套(8)也被帶動作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，只是一個方向上旋轉(zhuǎn)角度較大，另一個方向上角度較小，其原理與前面焊絲被直接帶動時完全相同。唯一不同的是一個直接帶動焊絲，一個間接帶動了外套(8)而已。送絲滾輪(9)與外套聯(lián)結(jié)在一起，使焊絲(10)產(chǎn)生推拉脈動運(yùn)動。
改變突輪形狀及送絲滾輪直徑都可以改變δf、δb及δ。
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用各種電弧焊接，特別是CO2氣體保護(hù)焊的方法及其裝置，焊絲被送絲機(jī)的“斜面一楔”夾頭所夾持，送向熔池，熔滴與熔池接觸而短路，短路過后電弧重新引燃，本方法的特征是熔滴靠焊絲的急速前進(jìn)運(yùn)動被送向熔池，與熔池接觸，造成短路。然后又立即通過焊絲的快速后退動作，與焊絲脫離，完成熔滴過渡。在其余大部分時間中，焊絲仃頓不動。這種焊絲的運(yùn)動由特殊的送絲機(jī)實現(xiàn)。其特征是1、有三個“斜面一楔”夾頭A、B、C。其中夾頭A、C向著焊絲前進(jìn)方向夾持焊絲，夾頭B向著焊絲后退方向夾持焊絲。夾頭B、C的斜面是聯(lián)在一起的，夾頭A的斜面是單獨的。夾頭A、C的斜面和楔聯(lián)在一起，夾頭B與A的楔用聯(lián)結(jié)套聯(lián)在一起。2、夾頭和焊絲運(yùn)動的程序是夾頭A夾持焊絲前進(jìn)，在中途與夾頭B、C重合，一起前進(jìn)到頭，然后又一起后退。退到一定距離后，各夾頭都仃止運(yùn)動。然后夾頭A才自行回到原出發(fā)位置上去。3、夾頭A在前進(jìn)途中與B、C重合瞬間相對速度為零。
專利摘要
推拉短路過渡焊接方法及其脈動送絲機(jī)用于各種電弧焊接，特別是CO
文檔編號B23K9/12GK85100690SQ85100690
公開日1985年12月20日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者孫子建, 劉澤勇 申請人:機(jī)械工業(yè)部鄭州機(jī)械研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan