一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)是電弧焊接方法中的一個(gè)重要分支，其重要優(yōu)點(diǎn)有:1.幾乎可焊接所有的金屬和合金；2.克服了焊條電弧焊焊條長度的限制；3.電弧的熔敷率比焊條電弧焊高；4.焊接速度快；5.是低氫焊方法。由于熔化極氣體保護(hù)焊具有較多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，該類方法已經(jīng)在很大范圍內(nèi)取代了焊條電弧焊。在我國，該焊接方法的應(yīng)用范圍也越來越大，已經(jīng)成功應(yīng)用于航空、原子能、石油化工、鍋爐、機(jī)械制造等工業(yè)部門中。
[0003]等離子弧焊接是用受到壓縮的電弧來進(jìn)行焊接的方法，屬于三大高能束焊接之一。由于等離子弧較高的能量密度，在焊接過程中可形成小孔效應(yīng)，具有焊縫深寬比大、熱影響區(qū)窄、成形質(zhì)量好、焊接生產(chǎn)率高等優(yōu)勢，可廣泛用于各種金屬材料的焊接與切割等。
[0004]質(zhì)量及效率是焊接工業(yè)生產(chǎn)中的兩個(gè)重要指標(biāo)。隨著航天航空事業(yè)、交通運(yùn)輸、海洋工程等的快速發(fā)展，對(duì)于高質(zhì)量高效的焊接方法提出了更高的要求。為了提高焊接的效率與質(zhì)量問題，國內(nèi)外越來越多的焊接研宄工作者對(duì)此展開了方法及理論研宄。采用復(fù)合熱源的焊接方法成為了目前解決這一問題的主要方法。復(fù)合熱源從熱源結(jié)構(gòu)來說并不是兩個(gè)單一熱源簡單的疊加。復(fù)合熱源的疊加是基于單一熱源的特點(diǎn)及機(jī)理，將多個(gè)熱源或復(fù)合熱源在工件的同側(cè)或異側(cè)進(jìn)行焊接的方法。疊加的后熱源能夠進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，從而形成具有高效高質(zhì)量的復(fù)合熱源。
[0005]等離子弧和GMAW電弧這兩種熱源的疊加就是一種復(fù)合熱源的典型代表，這種復(fù)合熱源焊接方法結(jié)合了單一等離子焊及GMAW焊的優(yōu)勢。復(fù)合電弧焊接過程中外層等離子弧被壓縮，等離子弧的外層中心溫度高，焊絲干伸長大，因此對(duì)內(nèi)部焊絲的加熱效果顯著，促進(jìn)了焊絲的熔化。內(nèi)層GMAW電弧被包圍在熾熱的等離子弧中，外層等離子弧的介入使得電弧之間的產(chǎn)生新的相互耦合機(jī)制，造成了熔化極電流的走向、復(fù)合電弧行為、復(fù)合電弧的空問溫度分布、熔滴過渡的受力情況發(fā)生了很大的變換。這種變化使得等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合電弧焊接過程無飛濺，焊接過程穩(wěn)定，焊絲的熔化速度快，適用于厚板的多層多道焊及薄板的高速焊。尤其是在鋁合金焊接過程中，焊縫晶粒小，氣孔少，接頭力學(xué)性能高，是一種高效高質(zhì)量的復(fù)合電弧焊接工藝。
[0006]焊槍作為焊接過程的換能元件，焊接裝置的核心組件。然而，現(xiàn)有的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊槍存在種種不足。如TBI公司研發(fā)的商用等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊槍，成本過高，不適合大批量的生產(chǎn)應(yīng)用；而楊濤等學(xué)者設(shè)計(jì)的復(fù)合焊槍，體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，亦不利于實(shí)際的焊接操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)如下:一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置，包括焊槍上噴嘴(I)、電木絕緣層(2)、進(jìn)水管(3)、出水管(4)、拘束噴嘴(5)、進(jìn)氣管
(6)、保護(hù)噴嘴(7)、銅電極(8)、串聯(lián)水管(9)、銅電極水冷槽(10)、導(dǎo)電嘴(11)、導(dǎo)電嘴夾
(12)和焊絲(13)。焊槍上噴嘴(I)與電木絕緣層(2)通過螺紋副連接，電木絕緣層(2)內(nèi)壁通過螺紋連接有銅電極水冷槽(10)，銅電極水冷槽(10)的下端通過螺紋副連接有銅電極(8)，電木絕緣層(2)下端的外壁上通過螺紋連接有拘束噴嘴(5)，拘束噴嘴(5)下端的外壁上通過螺紋連接有保護(hù)噴嘴(7)，在焊槍上噴嘴(I)的內(nèi)部同軸布置有導(dǎo)電嘴夾(12)，導(dǎo)電嘴夾(12)下端通過螺紋副連接有導(dǎo)電嘴(11)，焊絲(13)從焊槍軸心處依次穿過導(dǎo)電嘴夾(12)、導(dǎo)電嘴(11)、銅電極(8)、拘束噴嘴(5)。
[0009]本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征:
[0010]1、所述的電木絕緣層(2)上焊接有進(jìn)水管(3)，拘束噴嘴(5)上焊接有出水管
(4)，保護(hù)噴嘴(7)上焊接有進(jìn)氣管(6)，在電木絕緣層(2)和拘束噴嘴(5)的同一縱截面內(nèi)焊接有串聯(lián)水管(9)，通過膠管將串聯(lián)水管(9)串聯(lián)起來。
[0011]2、本裝置的焊接電源系統(tǒng)由兩路電源組成，一路電源在焊絲(13)與工件之間，用于產(chǎn)生并維持熔化極氣體保護(hù)焊電弧，一路電源在銅電極(8)和工件之間，用于產(chǎn)生并維持等離子??；焊接時(shí)采用短路起弧的方式建立起熔化極氣體保護(hù)焊電弧后，電弧空間被加熱，然后依靠焊絲(13)與工件之間的電場擊穿熔化極氣體保護(hù)焊電弧外圍、銅電極(8)附近空間熾熱的氣體，形成等離子??；在熔化極氣體保護(hù)焊與等離子弧的共同作用下，實(shí)現(xiàn)等離子和熔化極氣體保護(hù)焊的復(fù)合熱源焊接。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0013]1.使用該裝置可以實(shí)現(xiàn)等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接。在能量密度可達(dá)15?10 6W/cm2的等離子弧熱源的輔助下，提高了 GMAW焊絲的熔覆率；內(nèi)層GMAW電弧包圍在等離子弧內(nèi)部，外層等離子弧具有較高的電流密度及等離子流力，能夠避免外部氣體進(jìn)入熔滴中，使焊接過程更為穩(wěn)定；同時(shí)等離子弧對(duì)熔池金屬的攪拌作用也有利于焊縫氣體逸出O
[0014]2.相比于傳統(tǒng)的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊槍，本裝置結(jié)構(gòu)簡單且焊槍整體體積較小，焊槍拆卸方便，能夠?qū)σ讚p部位定期做維護(hù)及快捷更換。提高了焊槍的使用穩(wěn)定性及壽命。
[0015]3.相比于傳統(tǒng)的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊槍，本設(shè)計(jì)只需對(duì)傳統(tǒng)MIG焊槍前部進(jìn)行細(xì)微改造，再加裝等離子弧焊槍模組即可實(shí)現(xiàn)兩種熱源的復(fù)合，焊槍制造成本顯著降低，更有利于在工業(yè)生產(chǎn)中普及應(yīng)用。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的復(fù)合焊接裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的電氣系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面根據(jù)說明書附圖舉例進(jìn)一步說明:
[0019]實(shí)施例1
[0020]如圖1所示，一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置，焊槍上噴嘴I由常規(guī)熔化極氣體保護(hù)焊焊槍的噴嘴改造而來，具體的改造做法是將常規(guī)熔化極氣體保護(hù)焊焊槍噴嘴的下端截去25?35mm，在剩余噴嘴部分的下端加工1mm的螺紋。焊槍上噴嘴I替換常規(guī)GMAW焊槍的噴嘴，裝配到常規(guī)熔化極氣體保護(hù)焊焊槍上。焊槍上噴嘴I與電木絕緣層2通過螺紋副連接，電木絕緣層2內(nèi)壁通過螺紋連接有銅電極水冷槽10，銅電極水冷槽10的下端通過螺紋副連接有銅電極8，電木絕緣層2下端的外壁上通過螺紋連接有拘束噴嘴5，拘束噴嘴5下端的外壁上通過螺紋連接有保護(hù)噴嘴7，保護(hù)噴嘴7壁上鉆有一孔，該孔處焊接有進(jìn)氣管6，在拘束噴嘴5上具有用于和保護(hù)噴嘴7旋和的螺紋，在螺紋圓周上均勻分布有一定數(shù)量的凹槽，作為氣流的通道。在焊槍上噴嘴I的內(nèi)部同軸布置有導(dǎo)電嘴夾12，導(dǎo)電嘴夾12下端通過螺紋副連接有導(dǎo)電嘴11，焊絲13從焊槍軸心處依次穿過導(dǎo)電嘴夾12、導(dǎo)電嘴11、銅電極8、拘束噴嘴5。電木絕緣層2和銅電極水冷槽10在壁上相對(duì)的位置鉆有兩個(gè)通孔，一個(gè)通孔處焊接有進(jìn)水管3，另一個(gè)通孔處焊接有串聯(lián)水管9的始端。拘束噴嘴5在壁上相對(duì)的位置亦鉆有兩個(gè)通孔，一個(gè)通孔處焊接有串聯(lián)水管9的終端，另一個(gè)通孔處焊接有出水管4。
[0021]如圖2所示，在使用本裝置進(jìn)行等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接時(shí)，原先作為熔化極氣體保護(hù)焊焊槍的保護(hù)氣在本裝置中作為離子氣，由進(jìn)氣管6通入的氣流為保護(hù)氣。焊接電源系統(tǒng)由兩路電源構(gòu)成，一路熔化極氣體保護(hù)焊電源接在導(dǎo)電嘴11與工件之間，為熔化極氣體保護(hù)焊起弧和維弧電源；一路TIG電源接在銅電極8和工件之間，為等離子弧起弧和維弧電源。焊接時(shí)首先通入離子氣和保護(hù)氣，而后通過接觸引弧引燃熔化極氣體保護(hù)焊電弧，此時(shí)將焊絲回抽使熔化極氣體保護(hù)焊電弧向上爬升，當(dāng)電弧達(dá)到一定高度時(shí)即可引燃等離子弧。即可在熔化極氣體保護(hù)焊和等離子弧復(fù)合熱源作用下進(jìn)行焊接。進(jìn)水管3、串聯(lián)水管9、出水管4和電木絕緣層2、銅電極水冷槽10以及拘束噴嘴5形成串聯(lián)水路，在焊接過程中對(duì)焊槍進(jìn)行冷卻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置，包括焊槍上噴嘴(1)、電木絕緣層(2)、進(jìn)水管(3)、出水管(4)、拘束噴嘴(5)、進(jìn)氣管(6)、保護(hù)噴嘴(7)、銅電極(8)、串聯(lián)水管(9)、銅電極水冷槽(10)、導(dǎo)電嘴(11)、導(dǎo)電嘴夾(12)和焊絲(13)，其特征在于:焊槍上噴嘴(I)與電木絕緣層(2)通過螺紋副連接，電木絕緣層(2)內(nèi)壁通過螺紋連接有銅電極水冷槽(10)，銅電極水冷槽(10)的下端通過螺紋副連接有銅電極(8)，電木絕緣層(2)下端的外壁上通過螺紋連接有拘束噴嘴(5)，拘束噴嘴(5)下端的外壁上通過螺紋連接有保護(hù)噴嘴(7)，在焊槍上噴嘴(I)的內(nèi)部同軸布置有導(dǎo)電嘴夾(12)，導(dǎo)電嘴夾(12)下端通過螺紋副連接有導(dǎo)電嘴(11)，焊絲(13)從焊槍軸心處依次穿過導(dǎo)電嘴夾(12)、導(dǎo)電嘴(11)、銅電極(8)、拘束噴嘴(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置，其特征在于:所述電木絕緣層(2)上焊接有進(jìn)水管(3)，拘束噴嘴(5)上焊接有出水管(4)，保護(hù)噴嘴(7)上焊接有進(jìn)氣管￠)，在電木絕緣層(2)和拘束噴嘴(5)的同一縱截面內(nèi)焊接有兩個(gè)串聯(lián)水管(9)，通過膠管將兩個(gè)串聯(lián)水管(9)串聯(lián)起來。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置，其特征在于:本裝置的焊接電源系統(tǒng)由兩路電源組成，一路電源在焊絲(13)與工件之間，用于產(chǎn)生并維持熔化極氣體保護(hù)焊電弧，一路電源在銅電極(8)和工件之間，用于產(chǎn)生并維持等離子弧；焊接時(shí)采用短路起弧的方式建立起熔化極氣體保護(hù)焊電弧后，電弧空間被加熱，然后依靠焊絲(13)與工件之間的電場擊穿熔化極氣體保護(hù)焊電弧外圍、銅電極(8)附近空間熾熱的氣體，形成等離子弧；在熔化極氣體保護(hù)焊與等離子弧的共同作用下，實(shí)現(xiàn)等離子和熔化極氣體保護(hù)焊的復(fù)合熱源焊接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)簡易的等離子和熔化極氣體保護(hù)焊復(fù)合焊接裝置。由常規(guī)熔化極氣體保護(hù)焊的焊槍噴嘴從下方截去25～35mm改造而來，替換常規(guī)熔化極氣體保護(hù)焊焊槍的噴嘴裝配到焊槍上。所述焊槍上噴嘴與電木絕緣層通過螺紋副連接，電木絕緣層內(nèi)壁通過連接有銅電極水冷槽，銅電極水冷槽的下端連接有銅電極，電木絕緣層下端外壁上連接有拘束噴嘴，拘束噴嘴下端的外壁上連接有保護(hù)噴嘴，在焊槍上噴嘴的內(nèi)部同軸布置有導(dǎo)電嘴夾，導(dǎo)電嘴夾下端連接有導(dǎo)電嘴，焊絲從焊槍軸心處依次穿過導(dǎo)電嘴夾、導(dǎo)電嘴、銅電極、拘束噴嘴。本發(fā)明提高了熔化極氣體保護(hù)焊焊接的熔覆率，使焊接過程更為穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)更為簡單，成本更為低廉。
【IPC分類】B23K28-02, B23K10-02, B23K9-173
【公開號(hào)】CN104801866
【申請?zhí)枴緾N201510214417
【發(fā)明人】呂世雄, 萬龍, 馮斌, 曹志宇, 黃永憲, 黃體方, 李充, 姜麗麗
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月24日