[发明专利]一种双层气流结构的钨极惰性气体保护焊枪

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体为一种双层气流结构的钨极惰性气体保护焊枪，它是提高TIG焊熔池深度和防止电极氧化的新型焊枪。

背景技术

钨极惰性气体保护焊(TIG)具有焊接过程稳定，保护效果好的优点，已得到广泛应用，特别适用于不锈钢、钛合金和有色金属的焊接。它存在的不足是钨极载流有限，熔池深度(熔深)浅，通常熔池深度和宽度之比(深宽比)仅为0.2左右，单道可焊厚度只有3mm左右。即便加大焊接规范(大电流、低速度)，熔池宽度的增加也远大于熔池深度的增加，不能解决TIG焊的浅熔深问题。这对于增大焊板厚度，提高焊接效率不利。大型铸锻件国产化是我国重机行业急需解决的重要任务，几十吨乃至上百吨重的大型铸锻件不能因为常见铸锻缺陷而报废，高效率焊接技术的研究对于提高大型铸锻件的焊补修复效率和成品率具有重要意义。

为解决TIG焊的浅熔深问题，20世纪60年代苏联巴顿焊接研究所首先研究了活性剂(Active Flux)焊接技术(A-TIG)，即在试板表面涂覆活性剂后进行焊接，以增加熔深。

活性剂焊接能使TIG焊接熔池深宽比提高一倍，但是焊前涂覆活性剂为焊接增加了一道工序，焊后焊缝表面容易堆集熔渣，增加了清理工作。此外，熔池形貌对活性剂涂覆量较为敏感，而在不同场合下精确控制活性剂涂覆量是较困难的。这对于A-TIG的工业化是个障碍，需要改变活性元素的加入方式。有研究工作提出向Ar基保护气体中添加微量活性气体O₂，来替代涂覆活性剂，可以使焊缝深宽比由0.2提高到0.5以上。在He基中添加微量活性气体O₂，使得熔池的深宽比达到了1.0以上。向惰性气体中加入微量活性气体的混合气体联合保护焊工艺，有效的避免了活性剂焊接工艺对活性剂涂覆量的敏感性和焊缝表面清渣工序，但在不锈钢零部件焊接及大型铸件补焊过程中，发现电极存在氧化现象。

从实际应用看，活性剂焊接熔池的形貌对活性剂涂覆量比较敏感，Ar-O₂、He-O₂混合保护焊工艺容易导致电极氧化，解决活性剂焊接熔池形貌的稳定性，改善TIG焊接过程钨电极的保护效果，进一步提高熔池深宽比是扩大TIG焊工业应用范围和提高焊接效率的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双层气流结构的钨极惰性气体保护焊枪，解决现有普通TIG焊接熔深较浅和混合气体保护下钨极易氧化烧损的问题。

本发明的技术方案是：

一种双层气流结构的钨极惰性气体保护焊枪，该焊枪的枪体内安装有气体分流器，所述气体分流器中开设内层气体通道，所述枪体外层开设外层气体通道。

所述枪体一侧依次安装水冷喷嘴和保护冒，保护冒和水冷喷嘴构成环形封闭通道，该通道与外层气体通道的一端连通，外层气体通道的另一端连接外层气体管；所述枪体另一侧依次安装钨极夹和电极冒，钨极穿过钨极夹、气体分流器，伸至枪体外。

所述水冷喷嘴的内径大于钨极的直径，钨极自由伸出水冷喷嘴。

所述水冷喷嘴和枪体构成封闭空间，外层气体通道内侧开设有循环水通道，循环水通道一端与水冷喷嘴相连接，循环水通道另一端分别连接进水管和回水管。

所述内层气体通道连接内层气体管。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出的双层气流结构的钨极惰性气体保护焊枪，将原单一保护气体通道改为双层保护气体通道，即内层为纯惰性气体(Ar，He等)，外层为含惰性气体和微量活性气体(O₂，CO₂等)的混合气体，来替代普通单通道TIG焊枪，焊枪可以在TIG焊机上直接应用。

2、本发明通过内层纯Ar(或He)气体产生电弧，保护电极，防止钨电极氧化烧损，通过外层Ar-O₂混合气体(或Ar-CO₂、He-O₂、He-CO₂混合气体)实现焊接过程中活性组元向液态熔池的溶解过渡，调整熔池中的氧含量，改变液态熔池传热对流模式，促进阳极斑点热向熔池底部传输，获取大深宽比熔池。

3、本发明内外双层气体流量和成分可单独调节，外层气体中活性气体可调节液态熔池中活性组元含量和熔池形貌。

4、本发明中活性组元含量的调节可以改变熔池传热对流模式，增加熔深。钨电极可自由伸出水冷喷嘴，水冷喷嘴不作为电极。试板和钨极为电极，可直接用于普通TIG电机。

5、本发明可使TIG焊熔池深度较普通弧焊深度增加2～3倍，同时避免了钨极氧化烧损，提高焊接效率。