[发明专利]用于气体熔池耦合活性TIG焊的水冷焊枪

说明书

技术领域

本发明涉及活性焊接装置。

背景技术

钨极氩弧焊，即TIG焊(Tungsten Inert Gas welding)，是现代工业制造中广泛采用的一种焊接方法，具有优良的焊接质量，但该方法也存在明显的局限性，即焊接熔深浅，单道焊接熔深一般在3mm以下，这在一定程度上制约了它的应用。以A-TIG焊(Activating flux TIG welding)为代表的活性焊接方法的提出，不但充分保留了钨极氩弧焊的优点，而且通过在常规TIG焊过程中引入活性元素可使熔深成倍增加，引起了国内外的广泛关注。活性焊接中，活性元素增加熔深的机理主要有两个，分别是电弧收缩理论和熔池金属表面张力温度系数改变理论。对于不锈钢、碳钢等铁合金材料，越来越多的研究表明，其熔深增加的主要机理是熔池金属表面张力温度系数改变理论。

根据活性元素不同的引入方式，现有的活性TIG焊接方法主要分为三种类型：第一种是在常规TIG焊前通过将含有活性元素O的活性剂涂敷在待焊焊道表面来引入活性元素O；第二种是通过活性气体二氧化碳或氧气引入活性元素O；第三种是兰州理工大学提出的电弧辅助活性TIG焊方法，通过在常规TIG焊前以活性气体和惰性气体的混合气体作为保护气体，采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面生成一层氧化层，起到活性剂的作用。虽然这三种方法均能使熔深显著增加，但在实际应用中，第一类方法需要针对不同的母材金属研制不同的活性剂，且生产中通常需要采用手工涂刷活性剂，这既增加了成本又降低了生产效率和工艺稳定性。第二类方法中，如果采用活性混合气体直接进行熔池保护，需要将混合气体中的活性组分二氧化碳或氧气的含量控制在0.1％-0.3％的很低范围内，这需要精密度很高的气体配比器，且存在钨极氧化现象，使钨极寿命缩短。第三类方法由于需要两个电弧，导致节能效果欠佳，还有可能使得设备投入增加或者生产效率低于第二种活性元素引入方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于气体熔池耦合活性TIG焊的水冷焊枪。

本发明是用于气体熔池耦合活性TIG焊的水冷焊枪，有一枪体4，枪体4的上部的中心部位设置一内层气体通气孔，枪体内设置冷却水槽b，下部设置导入外层气体的气室f，枪体侧面设置外层气体进气孔a和冷却水进孔e、冷却水出孔c，有一用于密封枪体冷却水槽b的枪体密封螺帽3，导电嘴6内放置钨极夹头9，内喷嘴11与导电嘴6的下端连接，导电嘴6连接在枪体4的下部，外喷嘴10连接在枪体4的外部，两个气筛7、8套在导电嘴6外部，通过导电嘴外的凸台及气室内部的凸台上下固定，外层气体管接头1连接在枪体4侧面，用于导出冷却水的冷却水管接头2安装在枪体4侧面，用于导电和导入冷却水的水电一体管接头5安装在枪体4侧面。

本发明具有以下优点：

1、本发明可方便有效地调节外层气体与熔池表面的耦合面积。

2、本发明中的内喷嘴和导电嘴、导电嘴和枪体、外喷嘴和枪体之间均通过细螺纹连接，对中性好，钨极和内、外喷嘴更换方便。

3、本发明的冷却方式为水冷，冷却水槽设置在枪体内，冷却水由较低位置进入冷却水槽，从较高位置排出，有利于充分填满冷却水槽，增大与枪体的接触面积，能起到较好的冷却效果。

4、本发明结构简单、紧凑，操作方便，可实现全自动化生产。

附图说明

图1为焊枪枪体结构示意图，图2焊枪结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明是用于气体熔池耦合活性TIG焊的水冷焊枪，有一枪体4，枪体4的上部的中心部位设置一内层气体通气孔，枪体内设置冷却水槽b，下部设置导入外层气体的气室f，枪体侧面设置外层气体进气孔a和冷却水进孔e、冷却水出孔c，有一用于密封枪体冷却水槽b的枪体密封螺帽3，导电嘴6内放置钨极夹头9，内喷嘴11与导电嘴6的下端连接，导电嘴6连接在枪体4的下部，外喷嘴10连接在枪体4的外部，两个气筛7、8套在导电嘴6外部，通过导电嘴外的凸台及气室内部的凸台上下固定，外层气体管接头1连接在枪体4侧面，用于导出冷却水的冷却水管接头2安装在枪体4侧面，用于导电和导入冷却水的水电一体管接头5安装在枪体4侧面。

本发明采用内外两层气体进行熔池保护，内层气体为氩气或者氦气，起到保护熔池的作用；外层气体是二氧化碳和氧气这类含有活性元素O的活性气体与氮气的单一气体或者混合气体，可单独或同时引入O元素和N元素，起到增加熔深和提高焊缝质量的作用。通过调节外层气体与熔池的耦合程度可以微量调节进入熔池金属中O元素或N元素的量，达到控制焊缝成形和焊缝质量的目的。