[发明专利]熔化带极自动压缩电弧熔敷焊方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于在钢基体上熔化带极自动熔敷焊铜、铝、不锈钢、纯铁等金属的特种焊接技术，特别是一种熔化带极自动压缩电弧熔敷焊方法及其装置。

背景技术

在钢基体与铜、铝、不锈钢等金属的焊接中，如容器表面焊接耐蚀层、工程机械表面焊接耐磨层、兵器表面焊接铜合金层，通常采用送丝堆焊、激光熔覆、等离子堆焊、模中熔铸焊((Mold Soldification Welding，MSW)、摩擦焊等技术。如钢基体表面堆焊铜技术是在基体金属表面焊上一层铜及铜合金以使基体金属具有所需要的性能如硬度、导电性等，再如钢基体表面堆焊不锈材料技术是在基体金属表面焊上一层奥氏体不锈钢以使基体金属具有所需要的性能如耐腐蚀性等。堆焊技术如熔化极气体保护堆焊、TIG堆焊等，熔化电极与基体金属间产生电弧，基体金属作为阴极或阳极在电弧热的作用下熔化，熔敷金属和熔化的基体金属混合形成冶金结合，基体金属的熔化难以避免。堆焊工艺基体金属有很大的熔深，熔敷金属被基体熔化的金属所稀释，稀释率一般大于10％，熔敷层金属的性能因此而发生变化。对于耐蚀层基体金属的熔化使耐腐蚀功能大幅下降，对于兵器某类产品钢基体上堆焊铜，基体金属熔化和稀释使铜带层内部含有大量的铁，从而导致性能变化、焊接失败。

模中熔铸焊(MSW)是在圆柱形工件表面焊接铜合金层，即在钢质圆柱体表面焊接一定厚度的纯铜层。该方法采用钢质(冲压件)成形模，模与基体焊接，清理基体与模之间的氧化物、铁锈等，将工件浸入液态保护剂中，基体与模之间充满保护剂，该过程也具有预热功效，再将工件浸入液态铜中，液态铜重而液态保护剂轻，铜液取代保护剂进入模中，待冷却后铜与钢基体实现冶金结合，焊后车削去除钢质保护模。该工艺方法易产生缩孔、缩松、气孔和夹渣物等缺陷，钢质保护模的焊接和去除影响效率和质量。

管形工件与铜环的摩擦焊技术是将铜质圆环与管形钢基体实现连接，如在30mm直径的管形工件上焊接约1mm厚的纯铜层。该工艺将轴向力转化为径向力，将圆环开缺口，夹具夹紧，弹体高速旋转，再将铜圈压向管形工件，利用惯性能量实现焊接。加热时间几秒钟，有一定的焊合面积，但不能保证焊合率达到100％，结合界面有夹渣等缺陷，结合强度和性能不稳定。

“钢基体上熔敷焊金属工艺”专利号为01142701.9，是采用感应热源加热预先放置在钢基体上的铜环或铜板，依靠高频感应加热并熔化铜环或铜板形成铜熔池，实现铜钢的冶金结合。“钢基体等离子熔敷金属工艺”专利号为01142702.7，是采用等离子弧加热预置在钢基体表面的铜环并使之熔化，实现铜钢冶金结合。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种熔化带极自动压缩电弧熔敷焊装置。

本发明的发明目的还在于提供一种利用上述装置使界面焊合率高、结合强度大于特种功能熔敷层自身强度的熔化带极自动压缩电弧熔敷焊方法，该方法在钢表面无熔深自动熔敷焊铜、不锈钢、纯铁、铝等难蚀、有色等金属，以形成低硬度层、耐蚀层、导电层、隔磁层、高硬耐磨层等特种功能熔敷层，以实现钢基体与特种功能熔敷层的无熔深冶金结合。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种熔化带极自动压缩电弧熔敷焊装置，包括由机器人操作机控制的焊枪和作旋转或直线运动的工件，将金属带输送到工件表面待焊部位的送带器由陶瓷头、送粉器、铜导电头、矩形送带管和导电结构体组成，该陶瓷头设置在矩形送带管的前端，该陶瓷头靠近焊接区域；实现保护剂自动填充的送粉器为漏斗式结构，并设置在矩形送带管上方靠近陶瓷头；所述的铜导电头和导电结构体设置成一体紧靠送粉器，依靠弹簧压力将铜导电头压向金属带，实现金属带的导电功能；所述的金属带穿过矩形送带管内部，该矩形送带管内部为矩形孔，该矩形孔与金属带上表面之间的空腔填充保护剂。

一种熔化带极自动压缩电弧熔敷焊方法，首先采用金属带作为熔化带极，即金属带作为压缩电弧的阳极，该金属带穿过送带器的矩形送带管直达工件表面待焊部位，焊枪设置在处于待焊部位的金属带上方，该金属带和焊枪中的钨电极之间产生压缩电弧以加热并熔化金属带；