一种氩气保护下的复合电弧装置及其焊接方法与流程

本发明属于焊接技术领域的一种新型复合电弧装置及焊接工艺技术，具体涉及将TIG焊与双MIG集成一体的工艺方法。

背景技术：

焊接技术是现代工业生产中实现金属件间连接的一种高效连接工艺技术，目前应用于生产中的焊接方法很多，有非熔化极和熔化极之分。在焊接过程中，非熔化极如TIG具有电弧稳定，电弧加热集中的特点，但是存在着效率低的缺点。而熔化极电弧焊在保护气体和电弧长度以及熔化电极材料不同的情况下，出现特征显著不同的熔滴过渡形式，并由此产生不同的焊缝成形及性能。随着机器人的快速发展和大量应用，熔化极弧焊在机器人焊接上应用越来越多，而非熔化极弧焊应用则相对较少，原因是非熔化极弧焊在焊接过程中需要有专门的焊丝送进机构，这势必会使机器人操作灵活性降低，且使执行机构的负荷加大影响其运行精度。为克服这一问题，法国液空焊接集团SAF开发一种新型TIG焊枪TopeTIG，其特征是将TIG焊的送丝位置进行了改变，形成如图1所示。这种模式虽然解决了一定的问题，但是焊接效率还有待提高的空间。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的问题，基于TopeTIG焊枪的结构特点，为进一步提高钨极氩弧焊的焊接效率，提出一种将TIG电弧与MIG电弧结合在一起形成复合电弧装置。

本发明的另一个目的在于提供一种复合电弧焊接的焊接方法。

本发明的技术方案如下：

复合电弧装置，包括TIG焊枪主体、钨电极及喷嘴，钨电极的两侧对称设置焊丝导电嘴，焊丝穿过焊丝导电嘴，焊丝导电嘴的中心线与钨电极中心线相交于一点，且焊丝中心线与钨电极尖端轮廓线相平行。

本发明的焊接方法包括如下步骤：

在焊接件准备就绪及对准钨电极起弧位置，准备引燃电弧，在引弧前，需要通过保护气路提前给焊接区域通入保护气体，在排除焊接区域的空气后在钨电极与工件之间施加高频高压引燃电弧，当电弧燃烧形成熔池后，开始送进双焊丝并转入焊接电流，在双焊丝进入主电弧区域后，双焊丝将被主电弧加热熔化，同时在焊丝端部与工件间产生副电弧，在焊接过程中，因主副电弧电流为同一方向电流产生电磁收缩效应而使电弧聚集为一个整体电弧，该整体电弧同时加热母材金属和送进的焊丝熔化形成焊接熔池金属；在焊接停止时，按下焊枪开关后，焊丝停止送进，焊接电流继续保持初设定值，这时焊丝在电弧的加热下继续熔化使焊丝电弧变长，电流减小直至最终熄灭，而钨电极的主电弧则继续燃烧；当松开焊枪开关后，钨电极主弧电流衰减使熔池缓慢冷却至最终熄灭。

本发明的优点效果如下：

加速了焊丝的熔化，提高了焊接效率，同时减小了复合电弧的枪体结构，增加了灵活性，因此很适合于机器人焊接。

附图说明

图1为现有技术中Tope TIG焊枪结构示意图。

图2为本发明复合电弧枪结构示意图。

图中，1-电极夹；2-钨电极；3-保护气体喷嘴；4-焊丝导电嘴；5-焊丝；6-电弧；7-电弧枪主体；8-母材；9-保护气体；10-传统送丝位置。

具体实施方式

实施例

如图2所示，复合电弧装置，包括TIG焊枪主体7、钨电极2及喷嘴3，钨电极2的两侧对称设置焊丝导电嘴4，焊丝5穿过焊丝导电嘴4，焊丝导电嘴4的中心线与电极2中心线相交于一点，且焊丝中心线与钨电极尖端轮廓线相平行，从而保证两焊丝5电弧与主电弧形成一个整体加热电弧6。

所述的焊枪主体设有保护气体氩气管路及枪体的水冷结构，以保证焊接过程的良好保护和枪体自身的冷却。为实现不同直径的焊丝输送，需要相应地能进行焊丝导电嘴4的更换。在焊接时，主电弧是高熔点的纯钨材料或钨合金（铈物或钍钨等）产生的电弧。在两对称侧的导电嘴中则送进填充焊丝，焊丝与工件间产生副电弧。本发明还可以采用普通TIG与两个MIG焊枪组合实施，组合实施时，需要TIG和MIG焊枪喷嘴采用较大长径比的喷嘴。

由于复合电弧焊的基础是TIG焊，因此本发明所用电源采用满足TIG焊接特性的弧焊电源，并且需要焊接电源的控制具有4T操作功能，即具有引弧、焊接电流、收弧和停止四个环节及相应调节。

2）焊接工艺实施过程：

（1）接好焊接电源连线，焊枪接负极，焊件接正极，形成直流正接法。

（2）接通循环冷却水，保证水流正常。

（3）连接好保护气体管路，保证气路密封性良好。

（4）并根据焊丝直径选择导电嘴并正确安装。

（5）调整焊丝机构使双焊丝端部接近钨极端部。

（6）焊件准备与组装，调整钨极位置和双丝的走向及高度，使钨极端部距离工件表面2～3mm，双丝可以根据焊缝的宽度和高度要求确定横排或纵排。

（7）引燃钨极电弧后，提升电弧高度到4～6mm左右，然后启动送丝电机送进焊丝，同时焊接电源转入设定的焊接规范参数。

（8）焊接结束时，停止焊丝的送进，焊接电流继续保持初设定值，焊丝在电弧的加热下弧长变长，电流减小并最终熄灭。在继续维持一定时间的主弧燃烧后停止焊机输出电流，主电弧熄灭。

复合电弧焊接工艺过程是在焊接件准备就绪及对准钨极起弧位置，准备引燃电弧。在引弧前，需要通过保护气路提前给焊接区域通入保护气体，在排除焊接区域的空气后在钨极与工件之间施加高频高压引燃电弧，当电弧燃烧一定时间并形成熔池后，开始送进双焊丝并转入焊接电流设定值。在双焊丝进入主电弧区域后，双焊丝将被主电弧加热熔化，同时在焊丝端部与工件间产生副电弧。在焊接过程中，因主副电弧电流为同一方向电流产生电磁收缩效应而使电弧聚集为一个整体电弧，该整体电弧同时加热母材金属和送进的焊丝熔化形成焊接熔池金属。在焊接停止时，按下焊枪开关后，焊丝停止送进，焊接电流继续保持初设定值，这时焊丝在电弧的加热下继续熔化使焊丝电弧变长，电流减小直至最终熄灭，而钨电极的主电弧则继续燃烧；当松开焊枪开关后，钨电极主弧电流衰减使熔池缓慢冷却至最终熄灭。

在电弧燃烧时，钨极与焊丝处于同一电位，在焊丝没有进入钨极电弧区域时，仅有钨极产生的主电弧。一旦焊丝被送进钨极主电弧加热区域后，焊丝在主电弧加热后熔化，同时会在焊丝端头与工件之间由于存在大量导电粒子而产生副电弧，这样钨极和两个焊丝产生一主两辅的电弧复合，由于主副电弧电流为同一方向电流产生电磁收缩效应而使主副电弧聚集为一个整体电弧，钨极和焊丝间的电弧是并联关系，三个电弧间的电流分配是根据焊丝的熔化情况所决定的电弧长度变化进行自身协调，三个电弧产生的热量则是叠加在一起共同影响焊丝的熔化和熔池的形成。

基于这种复合电弧的形成电极为熔化极+钨极+熔化极三种形式，故此称之为MTM电弧。