[实用新型]一种等离子弧和熔化极电弧复合焊接装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种焊接方法及利用该方法进行焊接的焊接装置。

背景技术

熔化极电弧焊接包括熔化极气体保护焊，通常称为气体保护熔化极电弧焊，简称“GMA ”焊接。普通 GMA 焊接采用金属焊丝作为电极，既熔化极。多数情况焊丝是以一定的方式送进，在焊丝与母材之间形成电弧进行焊接。有时由于保护气成分的不同又可分为惰性气体保护焊、C0 气体保护焊、混合气体保护焊。

焊接广泛用于铝合金、结构钢、低合金钢等的焊接生产，有单丝和双丝等形式。焊接时提高电流，能有效提高焊接生产效率。而采用低成本的保护气时，如CO  能有效的降低焊接成本。但是GMA 焊接时的熔滴过渡不稳定，飞溅量较大，焊接时操作环境有很大的烟尘。焊接的稳定过渡的滴状过渡、喷射过渡、亚射流过渡和短路过渡等工艺区间较窄。

等离子弧焊PAW是利用等离子弧作为热源的焊接方法。气体由电弧加热产生离解，在高速通过水冷喷嘴时受到压缩，增大能量密度和离解度，形成等离子弧。它的稳定性、发热量和温度都高于一般电弧，因而具有较大的熔透力和焊接速度。形成等离子弧的气体和它周围的保护气体一般用氩。根据各种工件的材料性质，也有使用氦或氩氦、氩氢等混合气体的。

等离子弧焊是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法。等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体，经压缩的电弧其能量密度更为集中，温度更高。

等离子弧焊因为其电弧能量密度高、穿透能力强因而得到广泛应用，是一种高质量的焊接方法，在焊接3～12毫米厚的板材时具有熔深大、焊缝的深/宽比大、热影响区窄、工件变形小等优势，可焊材料种类多。但是相比GMA焊接，其焊接效率较低。

为了既提高焊接质量、减少焊接飞溅，同时又具有高的焊接效率，已经有了一些新的复合焊接技术得到了应用。例如，使用激光与GMA复合的焊接方法（专利公开号：CN 1806995 A,一种大光斑激光与电弧复合热源连接异种金属的方法，实用新型人：林尚扬等），使用超声波与CMT复合的焊接方法等（专利公开号：CN 101185986 A,一种超声波与熔化极电弧复合的焊接方法，实用新型人：杨清洁等）等。

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。功率密度大于105-107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。

激光焊接的优点是可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低；可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料；若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:1；激光焊接的缺点也很明显，主要就是焊件位置需非常精确，焊件加工精确度高，能量转换效率低，通常低于10%；最影响其应用的是设备昂贵、维护和运行费用高。

为了消除或减少激光焊接的缺陷,一些用其它热源与激光进行复合焊接的工艺也得到应用,主要有激光与电弧复合等。此外还提出了各种辅助工艺措施，如激光填丝焊（可细分为冷丝焊和热丝焊）等。但是这些激光复合焊接方法仍然不能完全消除激光焊接自身的缺点，如系统昂贵、维护费用高、对工件加工质量要求高等。

超声波与电弧复合的焊接方法可以改善电弧焊接的质量、扩大电弧焊接的应用，但是这种方法不能从根本上提高焊接熔深，对焊接效率的提高也很有限。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的提供了一种等离子与熔化极电弧复合焊接装置，这种焊接装置可以比激光焊接、激光与电弧复合焊接装置大幅度降低投资，降低使用成本，从而获得更为广泛的应用。

为了实现该目的，本实用新型的技术方案如下：

一种等离子弧和熔化极电弧复合焊接装置，包括等离子电源和熔化极电源、复合焊枪、送丝机构、机器人和控制器，复合焊枪安装在机器人上，复合焊枪上设置有等离子喷嘴和熔化极喷嘴，等离子喷嘴和熔化极喷嘴分别与对应的等离子电源和熔化极电源线缆相连，熔化极喷嘴与送丝机构相连，焊丝从熔化极喷嘴里伸出，等离子喷嘴和熔化极喷嘴并排布置在焊枪的保护罩里。

等离子喷嘴和熔化极喷嘴沿焊接方向按照前后顺序并且单列排布于所述复合焊枪的保护罩内。

等离子喷嘴与熔化极喷嘴之间具有一个小于90°的夹角。