[发明专利]同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接方法及装置

权利要求书

1.一种同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接装置，包括复合焊枪、等离子电源、CMT电源，其特征在于，复合焊枪包括环形等离子阳极和导电嘴；

等离子电源正极端连接环形等离子阳极，CMT电源正极端连接焊丝，等离子电源与CMT电源的负极相接并用于连接工件；

环形等离子阳极为中空的环形结构；

焊丝的行进路径沿复合焊枪的轴线穿过环形等离子阳极和导电嘴，导电嘴的外侧设置有绝缘环以将等离子电弧与冷金属过渡电弧之间进行隔离绝缘，绝缘环位于环形等离子阳极的内侧。

2.根据权利要求1所述的同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接装置，其特征在于，还包括控制单元、送丝机，控制单元用于控制等离子电源、CMT电源、送丝机；

控制单元用于控制如下步骤：

步骤A：开始冷金属过渡焊接过程，建立一个冷金属过渡电弧，然后将送丝速度降为0，等待冷金属过渡电弧沿焊丝爬升至环形等离子阳极下方，在等离子空载电压的作用下，环形等离子阳极和复合焊枪的水冷喷嘴之间产生转移等离子弧，惰性离子气将转移等离子弧吹到工件表面，在环形等离子阳极和工件之间产生非转移弧；

步骤B：控制单元接收到非转移弧信号后，控制CMT电源输出正常脉动推/拉丝过程，开始焊接。

3.根据权利要求1所述的同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接装置，其特征在于，复合焊枪的离子气输出方向和保护气的输出方向均沿复合焊枪的轴线方向，保护气在离子气外围。

4.根据权利要求3所述的同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接装置，其特征在于，在控制单元的控制下，等离子电流20-500A，送丝速度1-10m/min，离子气流量1-15L/min，保护气流量5-40L/min，冷却水流量1-10L/min，复合焊枪与工件法向倾角60-90°；环形等离子阳极孔径为0.5-9mm可调；水冷喷嘴拘束孔道直径1-9mm可调；冷却水流量1-20L/min可调。

5.一种同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接方法，其特征在于：

令冷金属过渡电弧利用较小的短路电流熔化焊丝形成液态熔滴，借助焊丝的周期性脉动回抽/送进过程实现熔化金属的过渡，完成焊接过程。

6.根据权利要求5所述的同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接方法，其特征在于：

1)冷金属过渡电弧与焊接电流大于20A的等离子电弧复合形成复合热源；

2)所述复合热源采用同轴分布形式，其中冷金属过渡电弧处于复合焊枪轴线的中心，等离子电弧位于冷金属过渡电弧的外围，冷金属过渡电弧与等离子电弧通过绝缘环进行绝缘；

3)等离子电弧在中空的环形等离子阳极上产生；

4)等离子电弧受到水冷喷嘴的拘束。

7.根据权利要求5所述的同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接方法，其特征在于：复合热源的产生按照先产生冷金属过渡电弧后产生等离子电弧的顺序。

8.根据权利要求5所述的同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接方法，其特征在于：离子气和保护气均采用纯Ar。

9.根据权利要求5所述的同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接方法，其特征在于：焊接时等离子焊接和冷金属过渡焊接均采用反极性接法。

10.根据权利要求5所述的同轴分布的等离子-冷金属过渡复合电弧焊接方法，其特征在于：等离子电流10-500A可调，CMT电压10-40V可调。