专利名称：填丝自熔复合焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接方法，具体地说是一种用于TIP TIG动态热丝氩弧焊的焊接方法，属于非熔化极电弧焊接及电弧冶炼技术领域。
背景技术：
在轨道车辆制造中，尺寸较大、形状不规则的部件较多，且多为冲压、剪切结构。因此，组对过程中很难保证间隙尺寸的一致性和精准性，间隙尺寸不一、端部参差不齐的情况难以避免，从而给后续的焊接工序带来很大困难。目前在轨道车辆制造过程中，多采用熔化极气体保护焊(不锈钢、碳钢用MAG焊及铝合金用MIG焊)，仅在一些对焊缝质量要求较高及飞溅控制严格的表面构件焊接中采用非熔化极惰性气体保护焊(TIG焊)。熔化极气体保护焊熔覆效率较高，适合于组对间隙较大处的填充焊接，但当待焊工件间间隙较小、甚至几乎靠严时，则会导致焊接熔合效果欠佳、焊缝表面余高过大等焊接质量问题发生。此外，当待焊结构为如图1所示的水平端部结构时，熔化极气体保护焊实施难度更大。其中相对而言，在部件错位处较易施焊，而在端部平齐处焊接作业难度很大，严重影响焊缝表面成形及焊接质量，并且需大量的焊后打磨修复工作。常规TIG焊是现代生产制造中广泛应用的一种惰性气体保护焊，是常规焊接方法中高质量焊接的代表。该方法虽能实现待焊工件间间隔、错位较大处的填丝焊，间隔较小、端部平齐处的自熔焊接，但由于存在焊接效率低、热输入量大、焊后变形严重等自身技术不足，无法大范围采用。TIP TIG焊接新设备，简称TT焊机，是由奥地利人Siegfried Plasch于1999年发明的专利技术。该焊机是在传统TIG焊基础上发展而来，其采用高频振动送丝机构，在实现自动送丝的同时，并赋予焊丝高频振动功能。TT焊机在振动送丝中焊丝具有高频线性回抽功能，而不像勻速送丝的速度恒定以及脉动送丝的一送一停。高频回抽运动赋予焊丝一种额外的过渡动力，焊丝的突然向前起动会带着熔滴同时加速，而当焊丝高速回抽时，熔滴由于自身的惯性，克服了其表面张力，继续冲向熔池，达到了类似于被焊丝“摔”到熔池的作用效果。这种因惯性造成的过渡动力，对熔滴过渡极其有利，起动了促使熔滴主动脱离焊丝进而过渡到熔池中的作用效果。与此同时，高频振动的动能通过焊丝，经熔滴传递给焊接熔池，从而对熔池液态金属产生了强有力的搅拌作用，改善了焊接冶金效果，有利于熔池内气孔、夹杂的逸出。因此，最终使得TT焊体现出了 TIG优质、MIG高效的技术特点。此外，TT 焊还具有热丝功能，可实现对送入熔池焊丝的先行加热，有利于熔覆效率及焊接速度的进一步提升。该技术发明至今，在欧美等工业发达国家，得到了大范围的推广应用，近期在国内也引起了相关行业的高度关注。但迄今，关于此技术的试验研究及进一步应用开发却相对滞后。本发明针对例如轨道车辆加工制造中常存在的待焊工件组对间隙大小不一、端部参差不齐，从而致使常规熔化极气体保护焊(MAG、MIG)及非熔化极惰性气体保护焊(TIG) 无论是在焊接质量，还是在焊缝表面成形及生产效率等方面都很难满足要求的问题，因此需要一种合理的焊接方法来进行各方面的控制。
发明内容
本发明的目的是基于TT焊TIG优质、MIG高效的技术特点，利用该技术起弧、送丝独立控制功能，开发提出了 TIP TIG动态送丝钨极氩弧焊填丝自熔复合焊接方法，为解决因待焊构件组对一致性较差、焊接质量难以控制的生产难题提供一种有效的焊接工艺方法。为实现上述目的，本发明提供一种填丝自熔复合焊接方法，其特征在于包括下列步骤步骤一将TT焊机的焊接电源及热丝电源的一极与待焊工件连接；步骤二 调整供气装置的气体流量，使惰性保护气体流量调整到12 15L/min范围内；步骤三设定动态送丝机的焊丝送进速度，并下按船形焊枪启动按钮后端，预先将焊丝输入给集送丝、气保及水冷于一体的焊枪，并最终由焊丝导电嘴导出，且通过调整焊丝导电嘴的位置，使焊丝与钨电极间的距离控制在2 3mm范围内，工作时保证焊丝能够通过钨电极中心线；步骤四调整焊接电源及热丝电源的工作电流至工作值，下按船形焊枪启动按钮前端，启动焊接电弧；步骤五待焊接熔池形成后，实施待焊工件之间端部平齐处的焊接；步骤六当实施待焊工件间组对错边较大处的焊接时，下按船形焊枪启动按钮后端，实现动态送丝机的高频振动自动送丝，并通过调整焊枪角度，使焊丝与焊接前进方向成 70° -100°角送入熔池，进而实现待焊工件之间错边处的高速、高质的填丝焊接；步骤七焊接结束时，首先通过下按船形焊枪启动按钮后端，停止高频振动送丝， 再下按船形焊枪启动按钮前端，熄灭电弧，焊接过程结束。本发明具有以下有益效果1.本发明提出填丝自熔复合焊接方法，将自熔、送丝融合于一体，降低了待焊工件间的组对要求及焊接作用难度，实现组对一致性较差构件间的焊接，提高了焊接质量及工作效率，改善焊缝外观成形、节省焊后打磨修复工作，同时也减少了填充金属用量；2.本发明发挥了 TT焊优质高效的特点，焊接速率快、焊后变形小、焊接接头质量
尚ο
附图是TIP TIG动态热丝氩弧焊填丝自熔复合焊接方法原理示意图。
具体实施例方式参照附图，本发明使用的装置由焊接电源1、直流热丝电源2、水冷装置3、供气装置4、动态送丝机5和集送丝、供气及水冷功能于一体的焊枪6组成，所述焊接电源的地线连接到待焊工件7或8，盘状焊丝通过动态送丝机，经送丝软管送至焊枪焊丝嘴处。实施例1步骤一将TT焊机的焊接电源1及热丝电源2的一极与厚度同为2mm的301不锈钢板待焊工件7或8可靠连接；步骤二 调整供气装置4的气体流量，使Ar气(纯度彡99. 99% )流量调整到12L/min ；步骤三调整动态送丝机5的送丝速度，设定直径为1. Omm的ER308LSi不锈钢焊丝的送进速度为1. 85m/min,并下按船形焊枪启动按钮6_1后端，预先将焊丝输入给焊枪6， 并最终由焊丝导电嘴6-2导出，且通过调整焊丝导电嘴6-2的位置，使焊丝与钨电极间的距离为2mm，同时确保工作时焊丝能够通过钨电极中心线；步骤四选用焊接电源1为直流工作模式，并设定其及热丝电源2的工作电流分别为150A和80A，下按船形焊枪启动按钮6-1前端，启动焊接电弧；步骤五待焊接熔池形成后，实施待焊工件7与8之间端部平齐处(I区)的焊接；步骤六当实施待焊工件7与8间组对错边较大处(II区)的焊接时，下按船形焊枪启动按钮6-1后端，实现动态送丝机构5的高频振动自动送丝，并通过调整焊枪角度，使焊丝与焊接前进方向成70°角送入熔池，进而实现待焊工件7与8之间错边处(I区)的高速、高质的填丝焊接；步骤七焊接结束时，首先通过下按船形焊枪启动按钮6-1后端，停止高频振动送丝，再下按船形焊枪启动按钮6-1前端，熄灭电弧，焊接过程结束。实施例2步骤一将TT焊机的焊接电源1及热丝电源2的一极与厚度同为2. Omm的 09CuPCrNi耐候钢板待焊工件7或8可靠连接；步骤二 调整供气装置4的气体流量，使Ar气(纯度彡99. 99% )流量调整到15L/ min ；步骤三调整动态送丝机5的送丝速度，设定直径为1. 2mm的HTW-44 II碳钢焊丝的送进速度为1. 3m/min,并下按船形焊枪启动按钮6_1后端，预先将焊丝输入给焊枪6，并最终由焊丝导电嘴6-2导出，且通过调整焊丝导电嘴6-2的位置，使焊丝与钨电极间的距离为2. 5mm,同时确保工作时焊丝能够通过钨电极中心线；步骤四选用焊接电源1为直流工作模式，并设定其及热丝电源2的工作电流分别为180A和80A，下按船形焊枪启动按钮6-1前端，启动焊接电弧；步骤五待焊接熔池形成后，实施待焊工件7与8之间端部平齐处(I区)的焊接；步骤六当实施待焊工件7与8间组对错边较大处(II区)的焊接时，下按船形焊枪启动按钮6-1后端，实现动态送丝机构5的高频振动自动送丝，并通过调整焊枪角度，使焊丝与焊接前进方向成100°角送入熔池，进而实现待焊工件7与8之间错边处(I区)的高速、高质的填丝焊接；步骤七焊接结束时，首先通过下按船形焊枪启动按钮6-1后端，停止高频振动送丝，再下按船形焊枪启动按钮6-1前端，熄灭电弧，焊接过程结束。实施例3步骤一将TT焊机的焊接电源1及热丝电源2的一极与厚度同为3. Omm的 6061-T6铝合金板待焊工件7或8可靠连接；步骤二 调整供气装置3的气体流量，使Ar气(纯度彡99. 99% )流量调整到14L/ min ；步骤三调整动态送丝机5的送丝速度，设定直径为1. 2mm的ER5087铝合金焊丝的送进速度为4. Om/min,并下按船形焊枪启动按钮6_1后端，预先将焊丝输入给焊枪6，并最终由焊丝导电嘴6-2导出，且通过调整焊丝导电嘴6-2的位置，使焊丝与钨电极间的距离为3mm，同时确保工作时焊丝能够通过钨电极中心线；步骤四选用焊接电源1为交流工作模式，并设定其工作电流为250A，此时不需启动热丝电源2，下按船形焊枪启动按钮6-1前端，启动焊接电弧；步骤五待焊接熔池形成后，实施待焊工件7与8之间端部平齐处(I区)的焊接；步骤六当实施待焊工件7与8间组对错边较大处(II区)的焊接时，下按船形焊枪启动按钮6-1后端，实现动态送丝机构5的高频振动自动送丝，并通过调整焊枪角度，使焊丝与焊接前进方向成90°角送入熔池，进而实现待焊工件7与8之间错边处(I区)的高速、高质的填丝焊接；步骤七焊接结束时，首先通过下按船形焊枪启动按钮6-1后端，停止高频振动送丝，再下按船形焊枪启动按钮6-1前端，熄灭电弧，焊接过程结束。
权利要求
1. 一种填丝自熔复合焊接方法，其特征在于包括下列步骤步骤一将TT焊机的焊接电源及热丝电源的一极与待焊工件连接；步骤二 调整供气装置的气体流量，使惰性保护气体流量调整到12 15L/min范围内；步骤三设定动态送丝机的焊丝送进速度，并下按船形焊枪启动按钮后端，预先将焊丝输入给集送丝、气保及水冷于一体的焊枪，并最终由焊丝导电嘴导出，且通过调整焊丝导电嘴的位置，使焊丝与钨电极间的距离控制在2 3mm范围内，工作时保证焊丝能够通过钨电极中心线；步骤四调整焊接电源及热丝电源的工作电流至工作值，下按船形焊枪启动按钮前端， 启动焊接电弧；步骤五待焊接熔池形成后，实施待焊工件之间端部平齐处的焊接； 步骤六当实施待焊工件间组对错边较大处的焊接时，下按船形焊枪启动按钮后端， 实现动态送丝机的高频振动自动送丝，并通过调整焊枪角度，使焊丝与焊接前进方向成 70° -100°角送入熔池，进而实现待焊工件之间错边处的高速、高质的填丝焊接；步骤七焊接结束时，首先通过下按船形焊枪启动按钮后端，停止高频振动送丝，再下按船形焊枪启动按钮前端，熄灭电弧，焊接过程结束。
全文摘要
一种填丝自熔复合焊接方法，其所使用的装置由焊接电源、直流热丝电源、动态送丝机构和集送丝、供气及水冷功能于一体的焊枪组成。所述焊接电源的地线连接到待焊工件，盘状焊丝通过动态送丝机，经送丝软管送至焊枪焊丝嘴处。调整钨电极和焊丝伸长长度，并使两者之间的间距保持在2.0～3.0mm距离范围内，同时确保从导电嘴输出的焊丝通过钨电极的中心线。本发明在发挥TT焊接方法高效、优质的技术特点同时，大大降低了待焊工件的组对要求，克服了MAG焊成形较差、TIG焊工作效率较低的生产难题，节省了大量焊后清理、打磨修复工作，并使得焊接质量得到大幅提升。
文档编号B23K9/133GK102500883SQ20121000062
公开日2012年6月20日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者张欣盟 申请人:长春轨道客车股份有限公司