[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

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种焊接装置及其焊接方法。

背景技术

由于成本低、操作简便、适应性强，钨极氩弧焊(TIG)、熔化极气体保护焊(MIG/MAG)、等离子弧焊(PAW)等传统电弧焊接工艺仍然在制造业中得到广泛应用。随着制造业对提高焊接效率和改善焊接质量的持续需求，将传统电弧焊接工艺与设备不断改进与发展至关重要。近年来，将两种或两种以上的热源结合起来形成一种复合焊接工艺，使热源间优势互补，可取代或改善常规电弧焊接工艺，提高产品制造质量。例如，荷兰PHILIPS公司提出的等离子-MIG复合焊与常规熔化极气体保护焊相比极大地提高了焊接效率，又避免了激光焊或激光-电弧复合焊时带来的成本高、工件尺寸易受限制等缺点，显示出其独特的优势。目前，等离子-MIG复合焊分为两种：同轴式与旁轴式。前者是等离子弧将MIG弧完全包裹，后者是一前一后燃烧，但两个电弧同时被同一保护气氛所保护，而旁轴式研究最为深入，最具为代表性的Super-MIG复合焊已成功应用焊接生产中。专利号CN103817449A提出了一种等离子弧焊和熔化极电弧复合焊接方法及焊接装置，其等离子喷嘴位于熔化极喷嘴前方，焊接时采用等离子弧在前方对工件进行局部预热或形成“小孔”焊接效应，采用熔化极电弧在后方将焊丝熔化并填充焊缝，从而提高焊接效率。等离子-MIG复合焊接优势突出但也存在一定问题，例如：焊接过程中，等离子弧和MIG电弧同时在焊枪内燃烧，对焊枪的设计要求非常高；焊接过程中的参数多，工艺参数的调节较为复杂。另外，同时产生的等离子弧与MIG电弧存在一定的电磁干扰，减少了等离子体电极的使用寿命。研究表明，电弧之间的电磁干扰会导致等离子弧刚度，电流密度等发生改变，导致焊接熔深及焊缝成形质量难以得到保证。

发明内容

本发明的目的在于提供解决电弧之间电磁干扰大，参数调节复杂及电极烧损严重等问题的等离子-熔化极电弧动态复合焊接装置及其焊接方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明等离子-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°。

本发明等离子-熔化极电弧动态复合焊接装置还可以包括：

1、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。

本发明等离子-熔化极电弧动态复合焊接方法，采用如下等离子-熔化极电弧动态复合焊接装置：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°，

(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；