一種陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔tig焊接裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置。該焊接裝置，包括鎢極、焊炬外體、導(dǎo)電體、導(dǎo)電嘴、導(dǎo)電棒、氣罩；鎢極被鎢極夾加持，通過(guò)導(dǎo)電嘴固定到導(dǎo)電體上；導(dǎo)電體裝配在焊炬外體內(nèi)，其上、下兩端分別安裝有上、下絕緣套筒；氣罩固定在焊炬外體外部，導(dǎo)電棒與導(dǎo)電體連接；氣罩上設(shè)有導(dǎo)磁體，導(dǎo)磁體固定在氣罩上；導(dǎo)磁體外部設(shè)有絕緣限位套；絕緣限位套上均勻纏繞有磁控線(xiàn)圈。本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，通過(guò)對(duì)陰極的強(qiáng)制冷卻和對(duì)電弧的電磁壓縮作用，使焊接過(guò)程中的電弧呈拘束狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)厚壁構(gòu)件不開(kāi)坡口條件下的大熔深鎖孔焊接，獲得高質(zhì)量的焊縫。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]媽極氬弧焊(也稱(chēng)TIG焊)是“惰性氣體保護(hù)媽極電弧焊”(Tungsten Inert Gasarc Welding)的簡(jiǎn)稱(chēng)，其原理是通過(guò)不熔化的鎢電極產(chǎn)生焊接電弧填充或不填充焊絲最終使待焊工件達(dá)到金屬原子間的連接，主要用于碳鋼、不銹鋼、鋁合金以及其他有色金屬材料的焊接。傳統(tǒng)的TIG焊焊接過(guò)程穩(wěn)定，焊縫成形和焊接接頭質(zhì)量良好，由于其熔深淺、焊接效率低，傳統(tǒng)TIG焊一般僅用于薄壁構(gòu)件的焊接以及厚大構(gòu)件的打底焊。
[0003]針對(duì)傳統(tǒng)TIG焊熔深淺的弊端，鎖孔效應(yīng)TIG焊應(yīng)運(yùn)而生，其原理是通過(guò)對(duì)鎢極及氣罩的強(qiáng)力冷卻作用在大電流作用下實(shí)現(xiàn)3-16mm厚材料的穿孔焊接，焊接過(guò)程不需要填充焊絲，焊接效率得到了較大的提高。國(guó)內(nèi)實(shí)用新型專(zhuān)利201420318497.7公布了一種鎖孔效應(yīng)TIG深熔焊焊槍?zhuān)趥鹘y(tǒng)TIG焊槍的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了鎢極和氣罩的強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)，通過(guò)大電流TIG方式實(shí)現(xiàn)了鎖孔效應(yīng)深熔焊。
[0004]上述方法僅通過(guò)對(duì)鎢極和氣罩的冷卻從而獲得大電流的方式達(dá)到鎖孔效應(yīng)的目的，電弧壓力主要依靠大電流維持，并呈線(xiàn)性關(guān)系，焊接過(guò)程中易出現(xiàn)保護(hù)氣流擾動(dòng)，影響保護(hù)效果;其次，由于焊接速度較快熔池流動(dòng)不充分易產(chǎn)生焊縫余高較大、咬邊等缺陷，因此以上方法對(duì)于提高焊縫質(zhì)量方面、優(yōu)化焊接工藝、擴(kuò)大小孔TIG焊接適用性等方面受到限制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有TIG焊及深熔TIG焊應(yīng)用范圍小、焊縫成型差、咬邊等缺陷，通過(guò)陰極強(qiáng)制冷卻以及徑向磁場(chǎng)對(duì)焊接電弧的徑向壓縮作用，使得TIG電弧能量密度進(jìn)一步提高，提高了鎖孔TIG焊接的適用性，并且電弧中帶電粒子在徑向磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用呈螺旋向下高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，可對(duì)熔池進(jìn)行機(jī)械攪拌，有利于熔池中的氣體逸出和鋪展成型，在克服焊后焊縫未焊透、成型差、咬邊等方面獲得良好的效果。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，包括鎢極、焊炬外體、導(dǎo)電體、導(dǎo)電嘴、導(dǎo)電棒、氣罩;所述的鎢極被鎢極夾加持，通過(guò)導(dǎo)電嘴固定到導(dǎo)電體上;所述的導(dǎo)電體裝配在焊炬外體內(nèi)，其上、下兩端分別安裝有上、下絕緣套筒;氣罩固定在焊炬外體外部，導(dǎo)電棒與導(dǎo)電體連接;氣罩上設(shè)有導(dǎo)磁體，所述的導(dǎo)磁體固定在氣罩上；導(dǎo)磁體外部設(shè)有絕緣限位套;絕緣限位套上均勻纏繞有磁控線(xiàn)圈;磁控線(xiàn)圈的兩端分別連接冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管。
[0007]所述下絕緣套筒與導(dǎo)電體，及下絕緣套筒與焊炬外體之間均設(shè)有O型密封圈，下絕緣套筒分別與導(dǎo)電體和焊炬外體之間形成兩個(gè)水道;下絕緣套筒連接冷卻水進(jìn)水管，焊炬外體連接冷卻水出水管;兩個(gè)水通道通過(guò)下絕緣套筒上開(kāi)設(shè)的通孔相連通。通過(guò)冷卻水在兩個(gè)水通道之間的循環(huán)，對(duì)鎢極和焊炬進(jìn)行冷卻。
[0008]在氣罩和焊炬外體之間安裝有絕緣套。
[0009]所述鎢極端部為對(duì)稱(chēng)錐形，直徑為6mm，端部錐角為60°。
[0010]磁控線(xiàn)圈的兩端分別連接冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管，通過(guò)冷卻水在磁控線(xiàn)圈內(nèi)循環(huán)達(dá)到冷卻線(xiàn)圈的目的。
[00?1 ] 所述的磁控線(xiàn)圈材料為直徑6mm的紫銅管，每層線(xiàn)圈間距為2mm，當(dāng)線(xiàn)圈接入交變電源后產(chǎn)生縱向交變磁場(chǎng)對(duì)焊接電弧進(jìn)行壓縮。
[0012]所述線(xiàn)圈使用的磁控電源具有直流和交流兩種勵(lì)磁方式，交流狀態(tài)下輸出頻率在500-5000HZ內(nèi)可調(diào)，工作狀態(tài)為恒流模式。
[0013]所述導(dǎo)磁體為Q235材料，磁控線(xiàn)圈、導(dǎo)磁體、氣罩、焊炬外體、導(dǎo)電體、鎢極為由外到內(nèi)依次設(shè)置的同軸結(jié)構(gòu)。
[0014]所述上、下絕緣套筒均為高強(qiáng)度絕緣塑料，絕緣套為陶瓷材料。
[0015]本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，通過(guò)對(duì)陰極的強(qiáng)制冷卻和對(duì)電弧的電磁壓縮作用，使焊接過(guò)程中的電弧呈拘束狀態(tài)，可獲得能量密度集中、高速旋轉(zhuǎn)的TIG電弧，可實(shí)現(xiàn)厚壁構(gòu)件不開(kāi)坡口條件下的大熔深鎖孔焊接，獲得高質(zhì)量的焊縫，可大幅提升焊接效率并極大的節(jié)約焊接成本，具有巨大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置中心軸向剖面圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置焊接過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，包括媽極7、焊炬外體、導(dǎo)電體5、導(dǎo)電嘴13、導(dǎo)電棒18、氣罩11，媽極7被媽極夾14加持，并通過(guò)導(dǎo)電嘴13固定到導(dǎo)電體5上，導(dǎo)電體5裝配在焊炬外體3內(nèi)，其上、下兩端分別安裝有上絕緣套筒4、下絕緣套筒6，頂部端蓋I在頂部鎖緊螺母2的作用下對(duì)焊炬外體3內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行徑向固定，氣罩11固定在焊炬外體3外部，絕緣套15被安裝在氣罩11和焊炬外體3之間。導(dǎo)電棒18與導(dǎo)電體5連接，保護(hù)氣管19與上絕緣套筒4連接。
[0020]導(dǎo)磁體10通過(guò)壓緊蓋板12固定在氣罩11上；導(dǎo)磁體10外部設(shè)有絕緣限位套8;絕緣限位套8上均勻纏繞有磁控線(xiàn)圈9;磁控線(xiàn)圈9的兩端分別連接冷卻水進(jìn)水管17和冷卻水出水管16。線(xiàn)圈材料為直徑6mm的紫銅管，每層線(xiàn)圈間距為2_，紫銅管內(nèi)通入冷卻水，通過(guò)冷卻水在紫銅管內(nèi)循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)圈的冷卻。當(dāng)線(xiàn)圈接入交變電源后產(chǎn)生縱向交變磁場(chǎng)對(duì)焊接電弧進(jìn)行壓縮。
[0021]下絕緣套筒6與導(dǎo)電體5，及下絕緣套筒6與焊炬外體3之間均設(shè)有O型密封圈，下絕緣套筒6分別與導(dǎo)電體5和焊炬外體3之間形成兩個(gè)水通道;下絕緣套筒6連接冷卻水進(jìn)水管17，焊炬外體3連接冷卻水出水管17;兩個(gè)水通道通過(guò)下絕緣套筒6上開(kāi)設(shè)的通孔相連通，分別對(duì)鎢極和焊炬進(jìn)行循環(huán)冷卻。
[0022]本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置鎢極端部為對(duì)稱(chēng)錐形，直徑為6mm，端部錐角為60°。
[0023]本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置線(xiàn)圈使用的磁控電源具有直流和交流兩種勵(lì)磁方式，交流狀態(tài)下輸出頻率在500-5000HZ內(nèi)可調(diào)，工作狀態(tài)為恒流模式。
[0024]本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置導(dǎo)磁體為Q235材料，線(xiàn)圈、導(dǎo)磁體、氣罩、焊炬外體、導(dǎo)電體、鎢極為由外到內(nèi)依次設(shè)置的同軸結(jié)構(gòu)。
[0025]本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置上、下絕緣套筒均為高強(qiáng)度絕緣塑料，絕緣套15為陶瓷材料。
[0026]本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，焊接電源選用奧太WSME-630型焊機(jī)，直流反接時(shí)脈沖電流、頻率、占空比可調(diào)。磁控電源為自制電源，勵(lì)磁方式可選擇直流和交流方式，交流方式下交變頻率在500-5000HZ范圍內(nèi)可調(diào)。冷卻循環(huán)水設(shè)備選用CW-5300型冷水機(jī)，冷卻水最低溫度可達(dá)1.5°C。
[0027]本實(shí)用新型的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，工作原理如下:氣路通道:保護(hù)氣體經(jīng)保護(hù)氣管19進(jìn)入，通過(guò)導(dǎo)電體5內(nèi)腔并在導(dǎo)電體下端導(dǎo)氣孔處流出進(jìn)入氣罩11內(nèi)部，焊接時(shí)對(duì)鎢極進(jìn)行保護(hù)。
[0028]導(dǎo)電通道:焊接電源與導(dǎo)電棒18固定連接，導(dǎo)電棒18、導(dǎo)電體5、鎢極夾14、導(dǎo)電嘴13及鎢極7連接后形成導(dǎo)電通道，并通過(guò)上絕緣套筒4和下絕緣套筒6與焊炬外體絕緣，焊接時(shí)焊接電流在鎢極尖端與工件之間形成焊接電弧并穩(wěn)定燃燒。
[0029]冷卻水循環(huán)系統(tǒng):冷水機(jī)出水口與冷卻水進(jìn)水管17及磁控線(xiàn)圈9上端連接，冷卻水出水管16及磁控線(xiàn)圈9下端與冷水機(jī)進(jìn)水口連接，冷卻水經(jīng)過(guò)磁控線(xiàn)圈9循環(huán)，形成一路冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)磁控線(xiàn)圈進(jìn)行冷卻。冷卻水經(jīng)冷卻水進(jìn)水管17分別流經(jīng)下絕緣套筒6與導(dǎo)電體5、下絕緣套筒6與焊炬外體3之間的循環(huán)水通道，最后從冷卻水出水管16流出，形成另一路冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)鎢極和焊炬進(jìn)行冷卻。
[0030]磁控系統(tǒng):磁控電源分別與磁控線(xiàn)圈9兩端連接，工作時(shí)磁控電源產(chǎn)生的勵(lì)磁電流經(jīng)過(guò)磁控線(xiàn)圈后產(chǎn)生縱向或縱向交變磁場(chǎng)對(duì)焊接電弧及熔池產(chǎn)生影響。
[0031]焊接時(shí)依次建立水、電、氣連接后，先開(kāi)啟冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，啟動(dòng)磁控電源、焊接電源，設(shè)定合適的參數(shù)后即可開(kāi)始焊接。如圖2所示，焊接過(guò)程中，電弧在徑向磁場(chǎng)的壓縮作用下能量集中，在熔池前方形成穩(wěn)定的穿透鎖孔；同時(shí)在洛倫茲力作用下電弧高速旋轉(zhuǎn)對(duì)熔池進(jìn)行攪拌;其次，在直流脈沖作用下，電弧對(duì)熔池中的金屬液產(chǎn)生周期性的振蕩作用。在以上因素的綜合作用下，可以達(dá)到促進(jìn)氣體從熔池中逸出，減少氣孔，細(xì)化晶粒的作用，進(jìn)而得到優(yōu)質(zhì)焊縫。
[0032]焊接完成后，依次關(guān)閉磁控電源、焊接電源、保護(hù)氣、冷卻水系統(tǒng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，包括鎢極、焊炬外體、導(dǎo)電體、導(dǎo)電嘴、導(dǎo)電棒、氣罩;所述的鎢極被鎢極夾加持，通過(guò)導(dǎo)電嘴固定到導(dǎo)電體上;所述的導(dǎo)電體裝配在焊炬外體內(nèi)，其上、下兩端分別安裝有上、下絕緣套筒;氣罩固定在焊炬外體外部，導(dǎo)電棒與導(dǎo)電體連接;其特征在于:氣罩上設(shè)有導(dǎo)磁體，所述的導(dǎo)磁體固定在氣罩上;導(dǎo)磁體外部設(shè)有絕緣限位套;絕緣限位套上均勻纏繞有磁控線(xiàn)圈。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，其特征在于:所述下絕緣套筒與導(dǎo)電體，及下絕緣套筒與焊炬外體之間均設(shè)有O型密封圈，下絕緣套筒分別與導(dǎo)電體和焊炬外體之間形成兩個(gè)水通道;下絕緣套筒連接冷卻水進(jìn)水管，焊炬外體連接冷卻水出水管;兩個(gè)水通道通過(guò)下絕緣套筒上開(kāi)設(shè)的通孔相連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，其特征在于:在氣罩和焊炬外體之間安裝有絕緣套。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，其特征在于:所述媽極端部為對(duì)稱(chēng)錐形，直徑為6mm，端部錐角為60°。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，其特征在于:磁控線(xiàn)圈的兩端分別連接冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管，通過(guò)冷卻水在磁控線(xiàn)圈內(nèi)循環(huán)對(duì)線(xiàn)圈進(jìn)行冷卻。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，其特征在于:所述的磁控線(xiàn)圈材料為直徑6_的紫銅管，每層線(xiàn)圈間距為2_。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，其特征在于:所述的磁控線(xiàn)圈使用的磁控電源具有直流和交流兩種勵(lì)磁方式;交流狀態(tài)下輸出頻率在500-5000HZ內(nèi)可調(diào)，工作狀態(tài)為恒流模式。8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，其特征在于:所述導(dǎo)磁體為Q235材料。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰極強(qiáng)制冷卻與磁控壓縮聯(lián)合作用式小孔TIG焊接裝置，其特征在于:絕緣套為陶瓷材料。
【文檔編號(hào)】B23K9/32GK205496755SQ201620141617
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】張洪濤, 王波, 高丙路, 紀(jì)昂, 王群, 包安
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）