本发明属于焊接制造领域，尤其涉及一种电弧焊接的缺陷抑制方法，具体应用电流的热效应和电致塑性解决焊缝缺陷，以提高焊缝塑性的焊接缺陷抑制方法。
背景技术：
焊接缺陷不仅给生产带来困难，在使用中还会带来严重的隐患和危害，甚至可能引起灾难性的事故。
焊接裂纹是焊接缺陷中最严重的缺陷之一，它不仅严重的削弱了工件的承载能力和腐蚀能力，即使不太严重的裂纹，由于使用过程中造成应力集中，则成为各种断裂的断裂源，造成设备的损坏。由于焊接结构的固有特点使其对裂纹的扩展和断裂较为敏感，首先是因为焊接结构常常存在材料及几何上的不连续，其次因为是焊接接头的组织和力学性能不均匀，以及由于焊接过程引起的残余应力。
在焊接结构中的裂纹等缺陷起裂前，在其尖端附近产生很大的塑性变形。因此，在焊接裂缝扩展前，如果提高焊缝的塑性，则可以有效地避免焊接裂纹的产生。
焊接接头中的气孔是焊接时很常见的缺点，从表面上减少了焊缝的工作截面；更危险的是和其他缺欠叠加造成贯穿性缺欠，破坏焊缝的致密性。连续气孔则是结构破坏的原因之一。尤其是纯铝和防锈铝的焊接。氢是铝及铝合金焊接时发生气孔的主要原因。氢的来源主要是弧柱中的水分、焊接资料及母材所吸附的水分，其间焊丝及母材外表氧化膜的吸附水分。铝及铝合金的液体熔池很简单形成气孔，在高温下溶入的很多气体，在由液态凝结时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝结过程中气体来不及分出，而集合在焊缝中构成气孔。
电塑性效应是材料在电的作用下，变形抗力降低、塑性增加的一种现象。金属塑性变形的微观机理表明，塑性变形的实质是由于大量位错的产生和运动。由于位错的运动和相互间的作用，在塑性变形过程中，将产生位错的缠结和位错与第二相及晶体缺陷等反应，从而阻碍了位错的运动，形成加工硬化，使塑性变形难于继续。高密度的脉冲电流可使材料内部原子运动的能量升高，改变金属中位错的激活能，加快运动位错的速度，打开位错间的缠结，帮助它们克服其滑移面上的障碍，因而可以极大地提高金属的塑性。
因此，我们利用电流的电致塑性来消除焊缝在温度降低时因塑性变形而产生的裂纹；利用电流产生的电阻热使焊缝缓速冷却，让焊接气泡有足够的时间从焊缝中排出。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种电弧焊接的缺陷抑制方法。传统电弧焊接工艺受到焊接金属特性、接头结构或焊接方式的制约，在焊接过程中产生不可避免的焊缝缺陷，其中，焊缝温度降低时，内部金属元素结构发生改变，在尖端附近由于塑性形变而产生裂纹，焊缝表面因气体缺少时间溢出而产生气孔，本发明利用电流的热效应和电致塑性提高焊缝的金属塑性，解决这些常见的焊接缺陷。
一种电弧焊接的缺陷抑制方法，包括以下步骤：
步骤S1、焊接电源一个电极连接焊枪，另一个电极通过切换开关分别连接电流收集器和工件地线；
步骤S2、焊枪起弧之后，送丝机开始工作，在工件表面形成焊缝，通过电流收集器内的开关控制焊接电源电极和工件地线相连；
步骤S3、焊枪在工件上匀速焊接，焊缝成型后，电流收集器到达焊缝刚凝固区域，并通过开关将焊接电源与地线的连接断开，焊接电源、电流收集器、焊枪、工件形成回路，此时焊缝中各个位置的温度呈降低趋势，电流收集器从初始位置开始移动，对焊缝进行实时处理；
步骤S4、电流收集器与焊缝的接触面积较小，电流在焊缝表面汇集形成高密度电流，产生大量电阻热，对焊缝进行热处理和电致塑性处理；
步骤S5、焊缝中各个位置的温度是呈降低趋势的，电流收集器在焊缝表面以滚动、滑动方式跟随焊枪移动并始终处于焊缝刚凝固区域的特定温度区间内，直至焊接过程结束。
作为优选，在焊接过程中，利用电流收集器接触在焊缝刚凝固区域对工件上的电流进行聚集，焊接电流通过电流收集器流回焊接电源，利用聚集后得到的高电流密度对焊缝刚凝固区域进行实时处理。
作为优选，电流回路中，电流收集器与焊缝的接触位置由于电流汇聚得到较高的电流密度,利用电流产生的电阻热和电致塑性,对未冷却的焊缝在50℃到2500℃温度区间进行处理,得到力学性能更加优异的焊缝。
作为优选，通过电流收集器内的开关使电流流回焊接电源的路径在工件地线和电流收集器之间切换。
作为优选，焊接电源电极与焊缝可以通过滚轮、滑块连接，即电流收集器为滚轮、滑块，使电流从上述连接件中持续、稳定地流过。
作为优选，根据不同的焊接材料和焊接工艺，电流收集器与焊缝的接触面积从0.01mm2到300mm2。
本发明与传统的焊接制造方式相比，有以下优势：
1.传统的焊接制造过程中，电源电极通过钳夹或螺钉的方式与工件相连，在连接件处产生的电阻热利用不上。本发明更加合理地利用资源，减少了能量的损失。
2.焊缝冷却到熔融区时就开始产生塑性变形，且熔融区温度区间较短，传统工艺中焊接后再进行热处理的方法效果较差，金属塑性提升较小，且存在内应力，只有对焊缝进行实时加工处理才能从根本上解决问题。
3.本发明采用电流的电致塑性对未冷却的焊缝进行处理，相比传统的热加工，可以更加有效地提升焊缝塑性，改善焊缝材料的质量和组织状态。
4.本发明利用了高密度电流产生的焦耳热，用热处理方式增强焊缝塑性的同时降低焊缝的冷却速度，使焊缝中的气泡排出。
附图说明
图1为本发明的一种提高焊缝塑性的焊接制造方法结构示意图。
1-焊缝 2-焊枪 3-电流收集器 4-工件的地线 5-切换开关 6-焊接电源
具体实施方式
下面为了让业内研究人员对本发明有更加深入的了解，结合附图具体地说明本发明的实施方式。
本发明实施例提供一种电弧焊接的缺陷抑制方法，其包括以下步骤：
步骤S1、焊接电源6的一个电极连接焊枪2，另一个电极通过切换开关5连接电流收集器3和工件地线4，电流收集器3和工件地线4通过切换开关切换。
步骤S2、电流收集器3在初始状态时接在工件的焊接起始位置附近，使电流收集器3开始工作时可以快速进入工位。
步骤S3、根据焊接材料确定好电流收集器3与焊缝1的接触方式和接触面积，使电流可以稳定、持续地通过。
步骤S4、准备好焊接工件的夹持，通过电流收集器3内的开关控制焊接电源6电极和工件地线4相连。
步骤S5、点燃电弧开始焊接，在焊接起始位置的熔池开始凝固时，电流收集器3到达焊缝刚凝固区域，并通过开关将焊接电源6与工件地线4的连接断开。在焊缝1刚凝固区域，电流收集器3在焊缝1上滑过，对焊缝1进行处理。在电流收集器3将电流汇聚在焊缝1表面形成高密度电流，对焊缝1进行热处理和电致塑性处理，使得焊缝1金属塑性提高，同时降低焊缝1冷却速度，使焊缝1中的气泡排出。
步骤S6、电流收集器3在焊缝1表面以滚动、滑动方式跟随焊枪2移动并始终处于焊缝1刚凝固区域的特定温度区间内，直至焊接过程结束。
作为优选，焊接电源6电极与焊缝1可以通过滚轮、滑块连接，即电流收集器3为滚轮、滑块，使电流从上述连接件中持续、稳定地流过；电流收集器3不被焊缝1的高温所融化，不会被焊缝1的金属粘黏，电流收集器3与焊缝1接触产生的压力不会对焊缝成型产生影响。
作为优选，根据不同的焊接材料和焊接工艺，电流收集器3与焊缝1的接触面积从0.01mm2到300mm2。
作为优选，焊接电源6为脉冲电源或交流电源时，对焊缝塑性的提升较为明显。
作为优选，本发明方法适用于熔化极焊缝和非熔化极电弧焊。
本发明提供一种对焊缝进行实时处理，提高焊缝塑性，抑制焊缝缺陷的方法，通过电流收集器减小焊接过程中流回焊接电源的焊接电流通路横截面积，从而在焊缝刚凝固的表面形成较高的电流密度，利用电流产生的焦耳热让降低焊缝的冷却速度，利用电流的电致塑性效应提升焊缝凝固区域的塑性，使金属内部应力下降，降低焊接缺陷产生的几率。在本发明中，电流收集装置与电源电极组成回路，如图1所示，并且跟随焊枪移动，对焊缝进行实时处理。焊接过程中，电流收集装置在焊缝表面产生高密度电流，使原子获得能量，增强金属原子扩散能力，提高了晶粒内位错攀爬、滑移开动的能力，从而提高了当前焊缝凝固区域的塑性。本发明利用高密度焊接电流对焊缝材料组织进行处理，可以有效解决焊缝裂纹、气孔、残余应力等问题，进一步得到力学性能更加优越的焊缝。