[发明专利]四丝一体式焊接方法的应用

说明书

本发明申请是母案申请“一种四丝一体式高速焊焊接系统及方法”的分案申请，母案申请日为2012年12月20日，母案申请号为2012105709354。

技术领域

本发明属于焊接工艺技术领域，涉及一种焊接方法，特别是四丝一体式高速焊焊接系统及方法。

背景技术

在建筑业及造船业中针对中厚板的焊接，如何实现高效、优质焊接一直是焊接工作者致力研究的课题。近年来，德国、日本、奥地利、瑞士等公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面进行焊接开展了大量的研究工作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。其中比较有影响的有德国的CLOOS公司的Tandem Twin Arc焊接工艺和瑞典的AGAAB公司的Rapid-Melt焊接工艺。此外，日本在双弧焊方面亦进行了广泛的研究。上海交通大学和日本神户制钢公司针对三丝焊焊接方法也已开展了一些研究。但是上述焊接方法除了双丝焊已经广泛应用以外，均存在设备工艺复杂或机理不明确等问题，仍处于研究之中。

发明内容

本发明为克服上述的现有技术中的不足，提供一种四丝焊一体式高速焊焊接系统和方法，该焊接方法，焊接速度快、熔深大，熔敷效率高。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种四丝一体式高速焊焊接系统及方法，所述四丝由三根外围焊丝和一根中间焊丝组成，所述三根外围焊丝在工件表面的3个投影点(即导电嘴和焊丝端点在工件表面的投影)之间的连线组成等边三角形，所述一根中间焊丝在工件表面的投影点(即导电嘴和焊丝端点在工件表面的投影)位于上述等边三角形的中心。所述外丝投影点之间的距离L(导电嘴中央的距离)为8—20mm为宜，参照附图1－3。

实际焊接时，首先根据上述结构分别固定四根焊丝及其导电嘴，该焊接方法的实现方式具体可采用如下技术方案：

第一种情况，三根外围焊丝相互之间不绝缘

均匀布置三根外围焊丝(即外丝，直径可选择1.2mm)，相互之间不绝缘，使用直流反接的接线方式，三根外丝的电源可以采用直流或脉冲式焊接电源。外丝采用脉冲电流进行焊接时，其加热方式不同于普通直流焊接，周期性的脉冲电流可以对熔池金属产生震荡作用，增强对熔池的搅拌作用，从而细化晶粒，提高焊缝韧性，改善焊缝性能，而且能有效的控制焊接热输入量，消除因热输入增大而造成的焊缝质量下降问题；

中间布置一根焊丝(称为内丝，直径为1.2mm或1.6mm)，该内丝与其它三根外丝之间均绝缘，可采用冷送丝(即不通电的情况下直接进行送丝)或直流正接的接线方式，目的在于增加焊丝熔敷量，电源可以采用直流或脉冲式焊接电源。外丝和内丝采用极性相反的接线方式，可以减小在大电流情况下，电弧之间的电磁干扰和磁偏吹，有利于获得良好的焊缝质量。三根外丝由同一焊接电源供电。内丝则由另一焊接电源供电，从而可以实现独立调节。具体的焊接电流波形图参照图4和5所示。

所述三根外丝和内丝各自连接一套送丝系统，连接同一保护气系统和焊接电源。

第二种情况，三根外围焊丝之间相互绝缘，根据采用的焊接电流方式，可以分为三种情况：

情况1，三根外丝采用脉冲式焊接电源，应用三丝脉冲焊电流相位控制技术，实现每根外丝中焊接电流脉宽比均为1/3，I₁和I₂、I₂和I₃、I₃和I₁间相位差均为60°，焊丝电弧在三根外丝上轮流燃烧，详细焊接电信号波形见图6所示。外丝采用直流(脉冲)反接，可以对工件进行有效的加热。内丝采用直流正接，加快其熔化，提高焊丝熔敷速率。在此方案中，为了减小电弧之间的干扰，要实现三根外丝轮流燃弧，即其中一外丝处于峰值时，其余两根外丝处于基值，所以该三根外丝需各自独立连接一套送丝机构和焊接电源。而内丝则由第四个焊接电源供电。当三根外丝轮流燃弧时，会形成电弧旋转的现象，该情况会促使电弧更集中，电弧能更有效的用于加热工件，实现高效焊接。

情况2，外丝3采用恒流直流反接，外丝1和2采用电流相位相反的脉冲焊接电流，I₁和I₂脉宽比一样，在1/3和1/15之间数值均可，I₁和I₂间相位差定为180°，内丝采用直流正接，详细焊接电信号波形见图7所示。

情况3，外丝3采用脉冲焊接电流，外丝1和2采用恒流直流反接，内丝采用直流正接，详细焊接电信号波形见图8所示。