一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，属于材料加工工程领域。
【背景技术】
[0002]在现代焊接技术中，质量、效率、低成本是焊接工业生产中的重要指标，并且随着航天、航空事业、交通运输、海洋工程等的快速发展，每年需要大量的焊接工作量。对于高质量高效低成本的焊接方法提出了更高的要求。采用复合热源的焊接方法成为了目前、解决这一问题的主要方法。复合热源从热源结构来说并不是两个单一热源简单的叠加。复合热源的叠加是基于单一热源的特点及机理，将多个热源或复合热源在工件的同侧或异侧进行焊接的方法。叠加的后热源能够进行优势互补，从而形成具有高效高质量的复合热源。
[0003]采用MIG/MAG电弧焊接技术可以进行中大厚板的焊接，但是由于MIG/MAG焊接热输入量大且一般需要多道焊接，其焊后变形大，导致焊后校形工作量大，增加了焊接成本，降低了生产效率。
[0004]英国学者W.Steen于20世纪七十年代末期首次提出激光电弧复合焊接技术，其主要思想就是有效利用电弧能量，在较小的激光功率条件下获得较大的焊接熔深，同时提高激光焊接对焊缝间隙的适应性，实现高效率、高质量的焊接过程。在1985年，日本S.Nagata等人首次进行了激光-MIG/MAG复合热源焊接试验，原理图如图所示，激光-MIG/MAG复合热源焊接显示出了它特有的优越性，展示出了巨大的应用潜力。随后，日本，德国，美国等一些国家进行了大量的应用MIG/MAG电弧与0)2或者YAG激光复合以增加焊缝熔深的研宄，并已将激光-MIG/MAG复合热源焊接技术部分成功的应用到了实际生产中。
[0005]与MIG电弧焊接相比，激光-MIG/MAG电弧复合热源焊接不仅可以提高焊缝熔深，而且还可以改善焊缝成形，减少气孔，咬边等焊接缺陷的形成，特别是对于中大厚板的焊接，复合热源更是表现出了巨大的优势。但是由于激光器的成本较高，使得这种方法的应用具有很大的局限性。
【发明内容】
[0006]本发明旨在针对激光-MIG/MAG复合焊接中厚板时，焊接成本过高，提出了一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法。
[0007]本发明的一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，它是按照以下步骤进行的:
[0008]步骤一:焊接前，将待焊工件表面进行打磨或清洗，将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；
[0009]步骤二:在焊接过程中始终保持保持InFocus焊枪的轴线工件垂直，调整MIG/MAG焊枪与InFocus焊枪异侧复合，MIG/MAG焊枪与工件之间的夹角为30?60° ;
[0010]步骤三:设定焊接工艺参数！InFocus电流为800A，MIG/MAG焊接电流为100?350A，MIG/MAG焊丝干伸长为10?15mm，保护气流量为15?30L/min，InFocus阴极与MIG/MAG光丝间距为2?3_，焊接速度为100?1000mm/min ；
[0011]步骤四:启动控制开关，进行复合焊接。
[0012]InFocus技术是一种利用特殊材料设计制成的阴极，并且对阴极充分冷却，使电弧高度聚集于电极尖端，极大的提高了能量密度，电弧稳定性和电弧压力。InFocus技术具有传统的TIG焊的优点，尤其在于:(1)低投入，相比等离子弧焊、激光焊接，其设备成本大幅降低；(2)对装配要求低；(3)应用广泛，可适用于各种材料焊接，焊接参数可识别性好；(3)焊接烟尘小，飞溅小；(4)保护需求与TIG —致；(5)加工稳定性和可重复性好；
[0013]InFocus电弧受到机械压缩并优化了阴极冷却设计，这种新的InFocus技术解决了之前传统TIG电弧加工中的一些局限。使其具有一下优点:(1)电弧能量高度集中，能量利用率提高，电流峰值高达1000A，焊接效果类似激光匙孔焊接，焊接熔深显著增加，深宽比加大显著提高了生产效率；(2)电弧等离子体体积减小，气体保护效果更好；(3)无磁偏吹(4) InFocus焊枪设计科学，经久耐用，耗材更换简单，且更易实现机械化和自动化。
[0014]基于此，本发明提出一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，一定程度上替代激光-MIG/MAG焊接方法，降低焊接成本。
[0015]本发明包含以下有益效果:
[0016]InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接技术相比于激光-MIG/MAG电复合焊接或TIG-MIG/MAG技术主要有以下几个优点:
[0017]InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法是指，将熔化极气体保护焊(MIG/MAG焊)与InFocus焊相结合的一种高效高质量复合热源焊接方法，两个电弧同时作用于一个熔池。这种复合热源焊接方法结合了单一 InFocus焊及MIG/MAG焊的优势。
[0018](I) InFocus电弧电流峰值可以高达1000A，相对于TIG电弧400A的峰值，电流作用力和能量密度较大，可实现匙孔焊接，熔深大，焊接速度快，极大的提高了焊接效率，在不采用激光器的情况下，就可通过InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接实现中厚板的复合焊接；
[0019](2)由于对阴极的强烈冷却，InFocus电弧受到外部约束大大降低等离子体体积，在焊接过程中，等离子体受到保护气的效果更好，电弧压力大大提高，无磁偏吹产生，提高焊接质量，InFocus-MIG/MAG复合电弧焊接过程稳定，InFocus电弧对于复合电弧具有较好的维弧及稳弧作用；
[0020](3) InFocus焊枪可与TIG焊机良好适配，无需专用电源，设备成本大幅降低，焊枪可靠耐用，耗材互换性良好；
[0021](4)这种焊接方法可以大幅度提高焊接速度，减少单位时间内焊缝的热输入，也可以用于薄板的高效焊接。由于在一个熔池中有两个电弧，从而改变了电弧对熔池的热量分布、熔池形状和液态金属流动状态，提高了熔池边缘处的加热情况，改善了熔池的润湿能力；
[0022](5)间隙裕度可达2.0mm，这都远远超过了激光与电弧复合焊。并且这种焊接设备无焊接方向的限制，空间可调度较大，可以更好的实现自动化焊接。
【附图说明】
[0023]图1为实施例1的焊缝宏观形貌图；
[0024]图2为激光-MIG复合焊接示意图；
[0025]图3为InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接示意图。
【具体实施方式】
[0026]【具体实施方式】一:本实施方式的一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，它是按照以下步骤进行的:
[0027]步骤一:焊接前，将待焊工件表面进行打磨或清洗，将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；
[0028]步骤二:在焊接过程中始终保持保持InFocus焊枪的轴线工件垂直，调整MIG/MAG焊枪与InFocus焊枪异侧复合，MIG/MAG焊枪与工件之间的夹角为30?60° ;
[0029]步骤三:设定焊接工艺参数！InFocus电流为800A，MIG/MAG焊接电流为100?350A，MIG/MAG焊丝长为10?15mm，保护气流量为15?30L/min，InFocus阴极与MIG/MAG光丝间距为2?3_，焊接速度为100?1000mm/min ；
[0030]步骤四:启动控制开关，进行复合焊接。
[0031]本实施方式InFocus焊枪采用Kjellberg公司生产的InFocuslOOOA型号的焊机，在焊接时可根据板的厚度调节焊接电流的大小，MIG\MAG焊机采用FroniusTPS4000型MIG电弧焊机。
[0032]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:在焊接过程中InFocus焊枪与MIG焊枪共同作用于待焊接熔池区域。其它与【具体实施方式】一相同。
[0033]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:MIG焊枪与工件之间的夹角为50°。其它与【具体实施方式】一相同。
[0034]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:设定焊接工艺参数:焊接电流为130A，焊丝干伸长为10?15mm，保护气流量为18L/min，InFocus阴极与MIG光丝间距为2mm，焊接速度为6m/min。其它与【具体实施方式】一相同。
[0035]本
【发明内容】
不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个【具体实施方式】的组合同样也可以实现发明的目的。
[0036]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0037]实施例1
[0038]本实施例采用InFocus-MIG复合焊接方法来焊接厚度为5mm的低碳钢，具体操作如下:
[0039]步骤一:焊接前，将待焊工件表面进行打磨或清洗，将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上；
[0040]步骤二:在焊接过程中始终保持保持InFocus焊枪的轴线工件垂直，调整MIG焊枪与InFocus焊枪异侧复合，MIG焊枪与工件之间的夹角为50° ;
[0041]步骤三:设定焊接工艺参数！InFocus电流为800A，焊丝干伸长为10?15mm，保护气采用Ar气，保护气流量为18L/min，InFocus阴极与MIG光丝间距为2mm，焊接速度为6m/min ；
[0042]步骤四:启动控制开关，进行复合焊接。
[0043]本实施例的焊缝宏观形貌如图1所示。可见，在该焊接参数下，5_的钢板被一次焊透，且焊缝成型良好，其成型类似于激光一MIG复合焊接焊缝成型，均表现为上宽下窄的焊缝特点，显著的节约了成本。
【主权项】
1.一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的: 步骤一:焊接前，将待焊工件表面进行打磨或清洗，将打磨或清洗后的待焊工件固定在焊接工装夹具上； 步骤二:在焊接过程中始终保持InFocus焊枪的轴线工件垂直，调整MIG/MAG焊枪与InFocus焊枪异侧复合，MIG/MAG焊枪与工件之间的夹角为30?60° ; 步骤三:设定焊接工艺参数:InFocus电流为800A，MIG/MAG焊接电流为100?350A，MIG/MAG焊丝干伸长为10?15_，保护气流量为15?30L/min，InFocus阴极与MIG/MAG光丝间距为2?3_，焊接速度为100?1000mm/min ； 步骤四:启动控制开关，进行复合焊接。2.根据权利要求1所述的一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，其特征在于在焊接过程中InFocus焊枪与MIG/MAG焊枪共同作用于待焊接熔池区域。3.根据权利要求1所述的一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，其特征在于MIG焊枪与工件之间的夹角为50°。4.根据权利要求1所述的一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，其特征在于设定焊接工艺参数:焊接电流为130A，焊丝干伸长为10?15mm，保护气流量为18L/min，InFocus阴极与MIG光丝间距为2mm，焊接速度为6m/min。5.根据权利要求1所述的一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，其特征在于保护气采用纯Ar气或混合气保护。
【专利摘要】一种InFocus-MIG/MAG电弧复合焊接方法，它涉及一种焊接方法。本发明的方法为：一、将待焊工件加工成型，表面进行打磨或清洗；二、在焊接过程中始终保持InFocus焊枪的轴线工件垂直；三、设定焊接工艺参数：InFocus电流为800A，焊丝干伸长为10～15mm，保护气采用Ar气，保护气流量为18L/min，InFocus阴极与MIG光丝间距为2mm，焊接速度为6m/min；四、启动控制开关，进行复合焊接。本发明的InFocus电弧电流峰值可以高达1000A，相对于TIG电弧400A的峰值，电流作用力和能量密度较大，可实现匙孔焊接，熔深大，焊接速度快，极大的提高了焊接效率。
【IPC分类】B23K9/173
【公开号】CN104985304
【申请号】CN201510446173
【发明人】雷正龙, 杨雨禾, 胡雪
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月27日