[发明专利]等离子-熔化极电弧动态复合焊接装置及其焊接方法

权利要求书

1.等离子-熔化极电弧动态复合焊接装置，其特征是：包括熔化极脉冲弧焊电源、直流等离子脉冲弧焊电源、TIG弧焊电源、送丝机构、第一电流信号检测装置、第二电流信号检测装置、脉冲协调控制器、等离子焊枪、熔化极焊枪；直流等离子脉冲弧焊电源的负极连接等离子焊枪，正极连接待焊工件，构成等离子焊接电流回路，在直流等离子脉冲弧焊电源负极和等离子焊枪之间设置高频引弧器以及检测流经等离子焊枪电流脉冲的第一电流信号检测装置；熔化极脉冲弧焊电源正极连接熔化极焊枪的焊丝导电嘴，负极连接待测工件，构成熔化极氩弧焊接电流回路，在熔化极脉冲弧焊电源正极和熔化极焊枪之间设置检测流经熔化极焊枪电流脉冲的第二电流信号检测装置；TIG弧焊电源的正极连接焊丝导电嘴，负极连接等离子焊枪，构成电弧热丝或分流旁路；脉冲协调控制器分别连接熔化极脉冲弧焊电源、直流等离子脉冲弧焊电源以及第一电流信号检测装置和第二电流信号检测装置，等离子焊枪与熔化极焊枪组成复合焊枪，它们轴线之间的夹角α为0-90°。

2.根据权利要求1所述的等离子-熔化极电弧动态复合焊接装置，其特征是：在TIG弧焊电源正极和焊丝导电嘴之间设置第三电流信号检测装置，脉冲协调控制器还连接TIG弧焊电源以及第三电流信号检测装置。

3.等离子-熔化极电弧动态复合焊接方法，其特征是：采用权利要求1所述的等离子-熔化极电弧动态复合焊接装置，

(1)将复合焊枪置于待焊工件的待焊处上方，并沿焊接方向置于同一水平线，即等离子焊枪位于熔化极焊枪前方；

(2)根据焊接工艺要求，调节待焊工件位置、等离子焊枪和熔化极焊枪间距及夹角、等离子焊枪和熔化极焊枪与工件间距及夹角，设定脉冲峰值电流、基值电流、电弧电压、保护气体流量、脉冲频率、焊接速度，分别打开熔化极脉冲弧焊电源、直流等离子脉冲弧焊电源、TIG弧焊电源，将熔化极脉冲弧焊电源和直流等离子脉冲弧焊电源的电流脉冲频率、占空比设为一致，TIG弧焊电源采用直流无脉冲，启动高频引弧器引燃等离子电弧；

(3)焊接过程中，利用第二电流信号检测器测量熔化极焊枪的电弧脉冲波形，当检测到电弧脉冲波形处于脉冲基值Im2时，采用脉冲协调控制器将等离子焊枪的等离子弧电流脉冲调节为脉冲峰值Ip1，利用等离子弧在待焊工件上生成“匙孔”进行深熔焊，通过TIG弧焊电源形成热丝电弧对填充焊丝预热，即等离子-热丝焊；

(4)经过设定的同步电流脉冲时间tp后，当检测到熔化极焊枪的熔化极电弧电流处于脉冲峰值Im1时，采用脉冲协调控制器将等离子弧的电流脉冲调节为脉冲基值Ip2，实现熔敷金属的填充和盖面，旁路等离子弧与熔化极电弧形成耦合电弧；

(5)经过设定的同步脉冲频率时间tm后，重复步骤(3)和(4)的焊接过程，即进行等离子弧-热丝焊、等离子分流熔化极电弧焊之间的动态电弧复合焊接之间的转换，同时通过分别改变等离子弧与熔化极电弧电流信号的峰值脉冲时间与幅值来控制焊缝成形，直至焊接结束。

4.等离子-熔化极电弧动态复合焊接方法，其特征是：采用权利要求2所述的等离子-熔化极电弧动态复合焊接装置，

(1)将复合焊枪置于待焊工件的待焊处上方，并沿焊接方向置于同一水平线，即等离子焊枪位于熔化极焊枪前方；

(2)根据焊接工艺要求，调节待焊工件位置、等离子焊枪和熔化极焊枪间距及夹角，等离子焊枪和熔化极焊枪与待焊工件间距及夹角，设定脉冲峰值电流、基值电流、电弧电压、保护气体流量、脉冲频率、焊接速度，分别打开熔化极脉冲弧焊电源、直流等离子脉冲弧焊电源、TIG弧焊电源，将熔化极脉冲弧焊电源、直流等离子脉冲弧焊电源、TIG弧焊电源的电流脉冲频率、占空比设为一致，启动高频引弧器引燃等离子电弧；

(3)焊接过程中，利用第二电流信号检测装置和第三电流信号检测装置检测TIG弧焊电源的脉冲电流信号为脉冲基值It2和熔化极焊枪电弧脉冲电流信号为脉冲基值Im2时，采用脉冲协调控制器将等离子焊枪的等离子弧电流脉冲调节为脉冲峰值Ip1，利用等离子弧在工件上生成“匙孔”进行深熔焊，即进行等离子焊；

(4)经过设定的同步脉冲频率tp时间后，当检测到熔化极焊枪的熔化极电弧电流处于脉冲峰值Im1时，采用脉冲协调控制器将等离子弧的电流脉冲调节为脉冲基值Ip2，此时TIG弧焊电源电流脉冲信号仍处于基值维弧电流It2，进行熔化极电弧焊，实现工件的“阴极清理”和高效填丝焊接；

(5)再经过设定的同步脉冲频率tm时间后，当检测熔化极电弧的电流处于脉冲基值Im2、等离子弧的电流处于脉冲基值Ip2时，采用脉冲协调控制器将TIG弧焊电源的电流脉冲调节为脉冲峰值It1，此时形成等离子熔化极间接耦合电弧，进行等离子-熔化极间接电弧焊；

(6)再经过设定的同步脉冲频率tg时间后，重复步骤(3)、(4)和(5)的焊接过程，即进行等离子弧焊、等离子-熔化极间接电弧焊、熔化极电弧焊的动态电弧复合焊接之间的转换，同时通过分别改变等离子弧、熔化极电弧、TIG间接复合电弧的电流信号的峰值脉冲时间与幅值来控制焊缝成形，直至焊接结束。