利用旁路电弧诱导的tig填丝窄间隙焊接方法
【专利摘要】利用旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊接方法，其步骤为：（1）主弧焊机（1）的正极与工件（5）相连，负极与TIG焊枪（3）相连，TIG焊枪（3）与工件（5）之间产生主路电弧；（2）旁路电弧焊机（2）的正极与焊丝（4）的导电嘴相连，负极与TIG焊枪（3）相连，TIG焊枪（3）与焊丝（4）之间产生旁路电弧；（3）TIG焊枪（3）所伸长的钨极（8）位于窄间隙焊道之中，焊丝（4）在摆动装置（6）的控制下在焊道两侧壁之间来回摆动，带动TIG焊枪（3）与焊丝（4）之间的旁路电弧以及所形成的耦合电弧也在两侧壁之间进行摆动。
【专利说明】
利用旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊接方法
技术领域
[0001] 本发明涉及焊接技术，具体涉及窄间隙焊接技术。
【背景技术】
[0002] 随着工业的发展，厚板、超厚板等的大型结构件的应用越来越广泛，但随着工件厚 度的增加，焊接的难度也急剧增加，使用传统的焊接方法对中厚板进行焊接时，需开大坡 口，不仅成倍的增加焊接工作量及焊接成本，降低焊接生产率，而且焊接热输入大，焊缝晶 粒粗大，热影响区宽，焊后变形严重，导致焊接接头质量下降。针对传统焊接方法中的缺点， 美国Battelle研究所提出了具有诸多技术改进与经济优势的窄间隙焊接方法，该方法是将 常规的焊接工艺与窄间隙坡口相结合，通过特殊的装置和控制技术而集成的一种先进的焊 接技术。由于窄间隙焊接技术所需坡口小，减少了工件坡口加工量，并大大降低了焊缝的金 属填充量，节省材料，降低焊接生产成本，提高生产效率;在深而窄的坡口中进行焊接，更有 利于焊接区的冶金保护，提高焊缝金属的冶金纯净度;焊接线能量较小且具有较快的熔池 冷却速度，使得焊缝晶粒细小，焊接热影响区窄，焊接变形小，提高了焊接接头质量。尤其窄 间隙TIG焊，适用于各种厚壁高强钢、结构钢、特种合金及有色金属的打底、填充、盖面的焊 接。但是在实际操作中，TIG电弧往往会偏向焊道的一边，使得焊道侧壁出现未熔合，而达不 到焊接质量要求。
[0003] 因此，在窄间隙TIG焊中，为了保证焊接质量首先必须解决坡口侧壁熔合的问题。 针对这一问题国内外采用机械控制电弧摆动、磁场控制电弧摆动、旋转电弧的方法直接加 热坡口侧壁，以达到侧壁的良好熔合。但是控制电弧左右摆动或旋转的装置复杂且体积过 大，同时摆幅受坡口间隙的限制，或受焊件导磁性的限制，且电弧不宜过长并要保持严格对 中使得摆幅进一步受限。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服上述电弧加热焊道侧壁时电弧摆幅受限的不足，提供一种利 用旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊接方法。
[0005] 本发明是利用旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊接方法，其步骤为： (1) 主弧焊机1的正极与工件5相连，负极与TIG焊枪3相连，TIG焊枪3与工件5之间产生 主路电弧； (2) 旁路电弧焊机2的正极与焊丝4的导电嘴相连，负极与TIG焊枪3相连，TIG焊枪3与焊 丝4之间产生旁路电弧； (3) TIG焊枪3所伸长的钨极8位于窄间隙焊道之中，焊丝4在摆动装置6的控制下在焊道 两侧壁之间来回摆动，带动TIG焊枪3与焊丝4之间的旁路电弧以及所形成的耦合电弧也在 两侧壁之间进行摆动。
[0006] 与常规窄间隙TIG填丝焊相比，本发明的有益效果是：由于引入了旁路电弧，使得 熔化焊丝的热量除了 TIG焊枪3与工件5之间的主路电弧外还有TIG焊枪3与焊丝4之间的旁 路电弧、电流流经焊丝时产生的电阻热，大大提高了焊丝4的熔敷率，且由于旁路电弧的分 流作用，流经工件5的电流Im为流经TIG焊枪3的电流Iz与流经焊丝4的电流Ib之差，即I m=Iz-Ib，实现工件热输入的减少，可有效解决焊接高强钢时由于热输入过大而产生焊缝区组织 淬硬的现象。
[0007] 与机械或磁场控制电弧摆动、旋转电弧窄间隙焊相比，本发明的有益效果是:TIG 焊枪3伸长的钨极8位于窄间隙焊道正中，且采用陡降特性电源，使得电弧形态稳定，能够对 侧壁打弧现象产生一定的抑制作用，焊接过程稳定，特别是在填充焊丝于焊道两侧壁周期 性摆动时，通过旁路电弧来诱导耦合电弧周期性摆动来使得侧壁被规律性均匀的加热并熔 化，以此来实现侧壁的良好熔合，而不出现咬边等缺陷。因此，本发明可实现连续稳定的焊 接过程，提高焊接质量和生产效率。
【附图说明】
[0008] 图1旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊原理示意图，图2~图6焊接过程一个焊丝摆 动周期内耦合电弧变化示意图，附图标记及对应名称为：1主弧焊机、2旁路电弧焊机、3TIG 焊枪、4焊丝、5工件、6焊丝摆动装置、7固定支架、8钨极。
【具体实施方式】
[0009] 如图1所示，本发明为旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊，主要包括主弧焊机1、旁 路电弧焊机2、TIG焊枪3、焊丝4、工件5、焊丝摆动装置6。其中，主弧焊机1的正极与工件5相 连，负极与TIG焊枪3相连;旁路电弧焊机2的正极与焊丝4导电嘴相连，负极与TIG焊枪3相 连。主弧焊机1在TIG焊枪3与工件5之间提供一定的电流、电压，使气体介质电离产生主路电 弧；同时当焊丝4接触到主路电弧时，由于主路电弧弧柱区温度很高，伸长的焊丝迅速熔化 而填充焊道，又由于旁路电弧焊机2在TIG焊枪3与焊丝4间提供了一定的电压与电流，因此 在TIG焊枪3与焊丝4间又产生旁路电弧，这时主路电弧与旁路电弧形成耦合电弧。在窄间隙 焊接时，TIG焊枪3的钨极8位于窄间隙焊道正中，主路电弧产生于钨极8尖端与工件5之间， 因采用陡降特性的电源，所形成的电弧形态稳定，因此焊接过程稳定，但电弧可能偏向焊道 一侧;焊丝4送进并接触到主路电弧，进而产生旁路电弧，焊丝4在摆动装置6的控制下，开始 在两侧壁之间来回摆动，进而带动TIG焊枪3与焊丝4之间的旁路电弧以及所形成的耦合电 弧也在两侧壁之间进行摆动，使耦合电弧周期性的加热窄间隙焊道两侧壁，以达到侧壁良 好熔合的目的。
[0010] 如图1、图2~图6所示，钨极8位于窄间隙焊道正中间位置，且其尖端相对工件始终 保持长度不变。
[0011] 如图2所示，焊丝4在窄间隙焊道中以钨极8为对称轴规律周期性地进行摆动。
[0012] 下面结合附图利用一具体实例对本发明进一步说明，具体方法及步骤如下： 1、 根据图1所示的原理图连接好各设备，以50mm厚的普通碳钢为工件5,间隙为10mm，对 对接面进行表面处理，至出现金属光泽； 2、 将处理好的工件5置于焊接工作平台上，调整好焊枪3与焊丝4的位置，焊丝选用直径 为1.2mm的碳钢焊丝，设置焊丝的摆动次数为60周/分钟，摆动幅度为4mm; 3、 采用表1中的焊接工艺参数，进行旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊接。
[0013] 表1焊接工艺参数
【主权项】
1. 利用旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊接方法，其特征在于，其步骤为： (1) 主弧焊机（1)的正极与工件（5)相连，负极与TIG焊枪(3)相连，TIG焊枪(3)与工件 (5)之间产生主路电弧； (2) 旁路电弧焊机(2)的正极与焊丝(4)的导电嘴相连，负极与TIG焊枪(3)相连，TIG焊 枪(3)与焊丝(4)之间产生旁路电弧； (3) TIG焊枪(3)所伸长的钨极(8)位于窄间隙焊道之中，焊丝(4)在摆动装置(6)的控制 下在焊道两侧壁之间来回摆动，带动TIG焊枪(3)与焊丝(4)之间的旁路电弧以及所形成的 耦合电弧也在两侧壁之间进行摆动。2. 根据权利要求书1所述的旁路电弧诱导的TIG填丝窄间隙焊接方法，其特征在于:钨 极(8)位于窄间隙焊道正中间位置，且其尖端相对工件始终保持长度不变。3. 根据权利要求书1所述的旁路电弧诱导的TIG焊窄间隙焊接方法，其特征在于:焊丝 (4)在窄间隙焊道中以钨极(8)为对称轴规律周期性地进行摆动。
【文档编号】B23K9/167GK105880807SQ201610447593
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】黄健康, 李挺, 陈秀娟, 杨茂鸿, 石玗, 樊丁
【申请人】兰州理工大学