一种气流导向非熔化极气体保护焊焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气流导向非熔化极气体保护焊焊接方法，属于焊接方法技术领域。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的飞速发展，焊接技术作为一种不可替代的重要加工工艺，深入到汽车、机械制造、军事、航天及民用日常生活等各个领域，并发挥着越来越重要的作用。虽然随着金属之间连接形式的增多，出现了激光焊、搅拌摩擦焊、电子束焊等新型的焊接技术，但是电弧焊仍被认为是可实现金属间可靠连接的较为经济的连接方式。怎样提高其焊接生产率，怎样提高其焊接质量，怎样实现其焊接生产自动化，已受到越来越多的关注。
[0003]非熔化极气体保护焊作为电弧焊的一个重要分支，因其焊接质量高而得到广泛应用，钨极氩弧焊和等离子弧焊接作为非熔化极气体保护焊的典型分支，在机械制造、航空航天等领域的应用日益广泛。钨极氩弧焊具有保护效果好、电弧稳定、焊件变形小、焊缝成形美观等优点，但是熔敷速度小，生产率较低，仅适用于较薄板的焊接。等离子弧是阴阳两极间的自由电弧因受到喷嘴的机械压缩、热压缩和电磁压缩作用而形成的高温、高电离度、高能量密度的压缩电弧，等离子弧焊接具有焊接变形小、生产效率高、缺陷少等优点。
[0004]现代工业逐渐向大型化发展，实现中厚板、大厚板结构的焊接日益受到关注。目前对于厚板的焊接多采用大坡口、多层多道MAG/MIG焊或者埋弧焊的方式进行焊接，但是这不仅增加了焊接工作量，增加了焊材消耗和焊接成本，降低了生产效率，而且热输入量大、热影响区宽、晶粒粗大，降低了接头力学性能。等离子弧焊虽可实现厚板的焊接，但是由于厚度的原因会是小孔失稳的倾向加剧，在板厚达到一定程度的时候也无法实现穿透焊。
[0005]单电源双面电弧焊接工艺是美国肯塔基大学的张裕明教授于1998年提出的一种不同于常规的组合焊接方法，此法采用一台焊接电源共给两套焊枪。此法具有增加熔深、焊后工件变形小、焊接缺陷少、焊接接头微观性能和力学性能好等优点，可实现中等厚度板不开坡口直接对接焊。因此如何增加电弧在板厚方向上的穿透力并实现稳定焊接，成为实现厚板焊接高速高效焊接的瓶颈。
[0006]为了解决上述问题，本发明提出一种气流导向非熔化极气体保护焊焊接方法，
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有焊接方法的上述不足，进一步提高厚板焊接中电弧穿透力，实现厚板的高速高效焊接，提供了一种气流导向非熔化极气体保护焊焊接方法。该方法操作简单，能够适应多种焊接环境，在基本不改变现有设备的情况下，成为兼具等离子弧、TIG电弧和单电源双面电弧优势的双态电弧，显著提高电弧穿透力，对焊接热输入和焊缝成形进行控制，实现厚板的高速高效焊接。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种气流导向非熔化极气体保护焊焊接方法，包含两种形式，具体如下。
[0009]—种气流导向非熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于:等离子焊枪(2)与TIG焊枪A(5)分别位于工件(4)两侧，等离子焊枪(2)与TIG焊枪A(5)的轴线垂直工件(4)并同时连在同一焊接电源及其控制系统(1)上，在穿透电弧(7)建立后，通过抽气装置对TIG焊枪A中的空心管状电极A(6)的空心管内进行抽气处理，在空心管状电极A的空心管内和空心管外尖端形成稳定负压状态，增加电弧挺度和能量密度。
[0010]所用装置，包括:等离子焊枪(2)、TIG焊枪A(5)、焊接电源及其控制系统(1)、控制器(20)、连接接头A(8)、阀门A(10)、压力释放装置A(15)、抽气装置(17);等离子焊枪(2)和TIG焊枪A(5)分别位于工件(4)两侧，等离子焊枪(2)与TIG焊枪A(5)的轴线均垂直工件(4)并且两者轴线在同一直线上，等离子焊枪(2)的电极与TIG焊枪A(5)的空心管状电极A(6)经由控制器(20)连在同一焊接电源及其控制系统(1)上，控制器(20)还与工件(4)连接;空心管状电极A(6)的后端通过连接接头A(8)及阀门A(10)依次与压力释放装置A(15)、抽气装置
(17)连接，构成气流通路，在压力释放装置A(15)上还设有压强显示装置A(12)。
[0011 ]另一种气流导向非熔化极气体保护焊焊接方法，其特征在于，TIG焊枪B( 21)与TIG焊枪A(5)分别位于工件(4)两侧，TIG焊枪A中的空心管状电极A(6)和TIG焊枪B中的空心管状电极B(22)连在同一焊接电源及其控制系统(1)上，在穿透电弧(7)建立后，对TIG焊枪A中的空心管状电极A(6)的空心管内进行抽气处理，使得在空心管状电极A的空心管内和空心管外尖端形成稳定负压状态，增加电弧挺度和能量密度；同时通过充气装置对TIG焊枪B中的空心管状电极B(22)的空心管内进行充气处理，使得在空心管状电极B的空心管内和空心管外尖端形成稳定高压状态;或只对其中一个空心管状电极进行负压或高压处理，借助气流导向作用增加电弧挺度和能量密度。
[0012]所用装置，包括:TIG焊枪B(21)、TIG焊枪A(5)、焊接电源及其控制系统(1)、控制器(20)、连接接头A(8)、阀门A(10)、压力释放装置A(15)、抽气装置(17)、连接接头B(23)、阀门B(25)、充气装置(27)、压力释放装置B(29);TIG焊枪B(21)和TIG焊枪A(5)分别位于工件(4)两侧，TIG焊枪B(21)中的空心管状电极B(22)和TIG焊枪A(5)中的空心管状电极A(6)轴线在同一直线上且均垂直工件(4)，且TIG焊枪B(21)中的空心管状电极B(22)和TIG焊枪A(5)中的空心管状电极A(6)通过控制装置(20)连在同一焊接电源及其控制系统(1)上，控制装置
(20)还与工件(4)连接;空心管状电极A(6)的后端通过连接接头A(8)及阀门A(10)依次与压力释放装置A(15)、抽气装置(17)连接，构成气流通路，在压力释放装置A(15)上还设有压强显示装置A(12)。空心管状电极B(21)的后端通过连接接头B(23)及阀门B(25)依次与压力释放装置B(29)、充气装置(27)连接，构成气流通路，在压力释放装置B(29)上还设有压强显示装置B(32)。
[0013]本发明焊接过程中，通过调节电弧中心的压强状态及工艺参数，可以调节焊接电弧的能量密度和电弧挺度，从而调节焊接热输入和控制焊缝成形，并实现大厚度工件的焊接。
[0014]本发明焊接过程中，所述的焊接电源可为直流电源也可为变极性电源。
[0015]所述的充气装置中的气体均为惰性气体。
[0016]其包括:TIG焊枪，其内装有空心管状电极;等离子焊枪；
[0017]抽气装置，其与焊枪内的空心管状电极相连通，使空心管状电极的内腔及其尖端的电弧中心形成稳定的负压区域；
[0018]充气装置，其与其与焊枪内的空心管状电极相连通，使空心管状电极的内腔及其尖端的电弧中心形成稳定的高压区域。
[0019]本发明中包括压力释放装置、阀门、压强显示装置和气体管路，其中所述的压力释放装置用以连通所述抽气装置/所述充气装置和所述空心管状电极，所述的阀门位于连通所述压力释放装置和所述空心管状电极的管路上，所述压强显示装置与所述压力释放装置相连，以显示其内的压强，所述的气体管路用以连通气流通路。
[0020]与现有技术相比，本发明方法的优点如下:
[0021]1)与传统的等离子焊接方法相比，本发明的优势就是可显著增加等离子电弧的穿透能力，实现厚板焊接的单面焊双面成形。
[0022]2)与传统钨极氩弧焊焊接方法相比，本发明不仅使电弧具有良好稳定性，而且增加了传统电弧的穿透能力，增加了焊接熔深，有助于实现厚板焊接的单面焊双面成形。
[0023]3)本方法通过电弧中心处压力值的调节，可以调节双面电弧的电弧穿透能力，使用现有的等离子焊接电源和钨极氩弧焊电源，实现厚板的高效高速焊接。