可运动小车6上。超声波发生器7的功率为900W，超声振幅为30um，超声波发生器7的变幅杆端部直径为10mm。超声波发生器7的变幅杆端部截面积应大于焊接熔池表面积，这样能够保证熔池内部所有金属都处在超声波发生器7发出的超声辐射压力影响范围之内。超声波发生器7的变幅杆端部涂覆有耐高温涂层，以防止变幅杆端部因为焊接电弧的高温而熔化或者变形。在本实施例中，超声波发生器7的变幅杆处于焊接熔池下方，而且超声波发生器7的变幅杆轴线与待焊工件I表面之间角度为45度;超声波发生器7的变幅杆端部与焊接熔池之间的距离为10mm，这是因为本实施例中距离变幅杆端部1mm处的超声声福射压力最大。
[0023]可运动小车6同时带动钨极气体保护焊焊枪3与超声波发生器7进行运动，钨极气体保护焊焊枪3与超声波发生器7的相对位置在焊接过程中保持固定不变，可运动小车6在焊接过程中沿垂直纸面的方向运动。在本实施例中，超声波发生器7的变幅杆轴线与钨极气体保护焊焊枪3的喷嘴轴线之间的角度为45度。
[0024]—般地，超声波发生器7的变幅杆轴线与钨极气体保护焊焊枪3的喷嘴轴线之间的角度在10-80度范围内。超声波发生器7的变幅杆轴线与待焊工件I表面的经过焊接熔池中心的切面之间的角度为30-90度。由于超声波发生器7的变幅杆端部发出的超声辐射压力的较强位置一般在距离超声波发生器7端部300um-10mm，本发明的超声波发生器7的变幅杆端部与焊接熔池之间的距离在300um-10mm范围内选择。以上参数的具体数据选用在实际工况中根据熔池尺寸和超声波发生器7的变幅杆端部尺寸进行确定。
[0025]超声波发生器7在钨极气体保护焊焊枪3对待焊工件I进行焊接的同时作用于焊接熔池，使电弧力与超声悬浮力相互配合，从而与熔池金属受到的重力达到平衡状态。除平焊夕卜，在仰焊、立焊或横焊的焊接工位时，本发明的超声波发生器7的变幅杆端部均应位于焊接熔池下方。
[0026]本实施例焊接流程为:将待焊工件I固定在工件固定装置2上，待焊工件I在焊接过程中保持不动。将钨极气体保护焊焊枪3与超声波发生器7通过焊枪固定装置4和超声波发生器固定装置8固定于可运动小车6上。启动焊接电源5，电弧产生，同时启动可运动小车6和超声波发生器电源控制箱9。随着钨极气体保护焊焊枪3和超声波发生器7沿垂直于纸面的方向运动，电弧热源不断熔化待焊工件I形成新的焊接熔池，超声波悬浮力作用于熔池金属，防止熔池金属在重力作用下向外流淌，使熔池金属在熔池内正常凝固，形成外观良好的焊缝。直至焊接结束，停止可运动小车6，关闭焊接电源5和超声波发生器电源控制箱9。
[0027]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，其特征在于，包括焊接系统和超声悬浮系统，所述焊接系统包括钨极气体保护焊焊枪和焊接电源，所述超声悬浮系统包括超声波发生器和超声波发生器电源控制箱，所述超声波发生器包括换能器和变幅杆;所述超声波发生器用于在所述钨极气体保护焊焊枪对待焊工件进行焊接的同时作用于焊接熔池，且所述超声波发生器的变幅杆端部在除平焊以外的焊接工位时位于焊接熔池下方，使熔池金属受到的超声辐射压力与电弧压力的合力大于熔池金属受到的重力。2.根据权利要求1所述的一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，其特征在于，所述超声波发生器的变幅杆端部截面积大于焊接熔池表面积。3.根据权利要求1所述的一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，其特征在于，所述超声波发生器的变幅杆端部涂覆有耐高温涂层。4.根据权利要求1所述的一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，其特征在于，所述超声波发生器的变幅杆轴线与所述钨极气体保护焊焊枪的枪嘴轴线之间的角度为10-80度。5.根据权利要求1所述的一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，其特征在于，所述超声波发生器的变幅杆轴线与待焊工件表面的经过焊接熔池中心的切面之间的角度为30-90度。6.根据权利要求1所述的一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，其特征在于，所述超声波发生器与所述钨极气体保护焊焊枪的相对位置在焊接过程中保持固定不变。7.根据权利要求1所述的一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，其特征在于，所述超声波发生器的变幅杆端部与焊接熔池之间的距离为300um-10mm。
【专利摘要】本发明属于焊接技术领域，公开了一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，包括钨极气体保护焊焊枪、焊接电源组成的焊接系统和超声波发生器、超声波发生器电源控制箱组成的超声悬浮系统，超声波发生器包括换能器和变幅杆；超声波发生器用于在钨极气体保护焊焊枪对待焊工件进行焊接的同时作用于焊接熔池，超声波发生器的变幅杆端部在除平焊以外的焊接工位时位于焊接熔池下方。本发明将近场超声悬浮技术与钨极气体保护焊技术相结合，并且对超声悬浮系统与焊接系统的相对位置做出规范，使熔池金属受到的电弧力与超声悬浮力相互叠加，与熔池金属受到的重力达到平衡状态，防止熔池金属在重力作用下发生流淌，实现高效率焊接和高焊缝成形率。
【IPC分类】B23K37/06, B23K9/167, B23K9/32
【公开号】CN105643063
【申请号】
【发明人】罗震, 袁涛, 敖三三, 冯梦楠, 凌展翔, 樊文飞
【申请人】天津大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月3日