[发明专利]中高强度大厚度构件电磁控制窄间隙或超窄间隙脉冲射流熔化极气体保护焊接方法与设备

权利要求书

1.一种中高强度大厚度构件电磁控制窄间隙或超窄间隙脉冲射流熔化极气体保护焊接方法，包括普通的熔化极气体保护焊接方法，其特征在于：在窄间隙或超窄间隙条件下，通过固定在焊炬喷嘴(6)外侧壁上、使用带导磁铁芯或不带导磁铁芯的励磁线圈(3)，该励磁线圈(3)与焊炬同轴，通过励磁电源(10)提供励磁电流，产生时变或恒定的电磁搅拌外加磁场；该电磁场综合控制焊接电弧、焊丝熔化、熔滴过渡、流体流动、熔池搅拌、焊缝凝固过程，在高速送丝、长的焊丝外伸长度、惰性气体或混合气体保护、熔滴旋转射流过渡和脉冲焊接电流的条件下，对中高强度大厚度构件实现高熔敷率的电磁控制窄间隙或超窄间隙脉冲旋转射流熔化极气体保护焊接过程。

2.根据权利要求1所述的中高强度大厚度构件电磁控制窄间隙或超窄间隙脉冲射流熔化极气体保护焊接方法，其特征在于：励磁电流采用恒定电流，励磁线圈(3)产生恒定外加磁场，励磁电流强度的调节范围在1～80A；

或者，励磁电流采用时变电流，励磁线圈(3)产生不同频率、不同强度、正反方向交替变化的时变外加磁场，励磁电流的调节范围是励磁电流强度1～80A，励磁电流频率1～150Hz，占空比20～80％；

在本发明的外加磁场作用下，焊接电弧是周期正反向旋转式电弧，熔滴过渡形式为稳定的脉冲旋转射流，不需摆动焊炬，实现窄间隙两边厚板侧壁的焊接熔透，并且控制和克服工件侧壁打弧现象；

同时，在本发明的外加磁场作用下，焊接熔池熔体作规律性正反向强制对流运动，轴向和径向熔池熔体充分搅拌，温度场分布和焊接凝固过程不同于普通焊接状况，焊缝细小晶粒生成，化学不均匀性减小，焊缝气孔敏感性降低，不需要象埋弧焊那样进行清渣工序，焊接缺陷减少，焊缝韧塑性提高，对中高强度大厚度构件实现电磁控制窄间隙和超窄间隙脉冲旋转射流熔化极气体保护焊接过程。

3.根据权利要求1所述的中高强度大厚度构件电磁控制窄间隙或超窄间隙脉冲射流熔化极气体保护焊接方法，其特征在于：还包括与外加磁场相匹配的窄间隙或超窄间隙熔化极气体保护焊接工艺条件：

焊接电流180～1500A，送丝速度0.8～50m/min，焊丝直经0.8～6mm，保护气体流量10～50L/min，焊接电压8～65V，焊接速度0.01～2m/min，焊丝干伸长度12～50mm，焊接电流的频率1～150Hz，占空比20～80％。

4.根据权利要求1所述的中高强度大厚度构件电磁控制窄间隙或超窄间隙脉冲射流熔化极气体保护焊接方法，其特征在于：

(A)中高强度材料屈服强度为300MPa以上，大厚度构件的窄间隙或超窄间隙参数是构件厚度与间隙比为4～20∶1；底面采用水冷铜衬垫的强制底面成形方法或先行打底焊接工艺；

(B)焊丝使用实心焊丝，或药芯焊丝，或粉芯焊丝；

(C)保护气体使用体积百分比为100％的氩气，或100％的氦气，或100％二氧化碳，或10～20％二氧化碳和剩余百分比的氩气的混合气体，或0.1～5％氧气和剩余百分比的氩气的混合气体，或0.1～8％氧气和剩余的二氧化碳，或80～95％氩气和剩余百分比的氦气的混合气体，或2～15％二氧化碳、8～30％氦气和剩余百分比氩气的混合气体，或2～15％二氧化碳、6～30％氦气、0.1～3％氧气和剩余百分比氩气的混合气体。

5.一种中高强度大厚度构件电磁控制窄间隙或超窄间隙脉冲射流熔化极气体保护焊接设备，包括焊接电源(11)，熔化极气体保护焊的焊炬，该焊炬内装配的焊炬喷嘴(6)，导电嘴(7)，以及通过导电嘴的焊丝(8)，其特征在于：还设有励磁电源(10)、励磁设备和水冷系统，所述励磁设备包括励磁线圈(3)，该励磁线圈(3)固定于焊炬喷嘴(6)外侧壁上、与焊炬同轴，该励磁线圈(3)位于工件(9)窄间隙或超窄间隙的中间上方，所述励磁线圈(3)带或不带导磁铁芯(5)，由励磁电源(10)提供励磁电流，由励磁线圈(3)产生外加磁场，实现电磁控制窄间隙或超窄间隙脉冲射流熔化极气体保护焊接过程；在所述焊炬喷嘴(6)、导电嘴(7)、励磁线圈(3)的支架(4)内设有水冷系统。