[发明专利]一种薄壁金属管的低热输入双直流脉冲复合电弧焊接方法

说明书

本发明公开了一种低热输入双直流脉冲复合电弧焊接装置及焊接方法，包括第一直流脉冲电源、第二直流脉冲电源、主焊枪以及辅助焊枪，第一直流脉冲电源的两极分别与主焊枪和工件连接，第二直流脉冲电源的两极分别与辅助焊枪和工件连接。焊接时，沿焊接方向前后分别设置主焊枪和辅助焊枪，第一直流脉冲电源和第二直流脉冲电源保持设定的相位差，使得当主焊枪的电弧处于峰值阶段时，辅助焊枪的电弧处于基值维弧阶段。主电弧处于峰值阶段时辅助电弧处于基值维弧阶段，辅助电弧处于峰值阶段时主电弧处于基值维弧阶段，既保证了主电弧产生足够的熔深和辅助电弧调控熔池金属流动、延长熔池存在时间，又减小了不必要的焊接热输入。

技术领域

本发明属于焊接领域，特别涉及一种低热输入双直流脉冲复合电弧焊接装置及焊接方法。

背景技术

直流TIG焊是目前薄壁钢管生产过程中使用的主要焊接方法之一，是钢管生产的关键技术，其决定了钢管生产的效率和质量。但是受TIG焊本身熔敷率低、熔深浅等缺点的限制，普通TIG焊很难实现高速焊接。同时大量的实际生产和理论研究均表明随着焊接电流和焊接速度的同步提高，焊接过程逐渐变得不稳定，容易出现咬边、驼峰焊道等成形缺陷，严重影响焊接质量。所以焊接速度已经成为当前薄壁钢管生产效率进一步提高的瓶颈。

直流双TIG电弧高速焊接工艺是近几年出现的一种用于薄壁钢管生产的新型焊接工艺。该工艺通过沿焊接方向前后列置两个TIG电弧，前置TIG电弧(主电弧)主要用来获得足够的熔深，后置TIG电弧(辅助电弧)采用较小的电流用以阻止熔池金属向熔池尾部的堆积以及延长熔池存在时间，有效地消除咬边和驼峰焊道，保证焊缝表面成形，大幅度提高焊接速度。

但是直流双TIG电弧焊接工艺在焊接过程中热输入较大以及两电弧的列置排列，使得焊缝及热影响区金属高温停留时间长，造成焊接接头晶粒的长大较为严重，会造成接头力学性能的下降。如对于铁素体不锈钢管，焊缝及焊接热影响区晶粒的严重长大不仅会降低焊缝的力学性能，还会造成其抗腐蚀能力的下降。所以目前最大的问题在于如何在提高焊接速度保持其焊接速度快、成形良好的优点基础之上，大幅度降低焊接热输入来有效地防止接头晶粒的长大，保证焊缝金属的力学性能，同时还可以降低焊接生产能耗，实现薄壁金属管的高效节能焊接生产。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种低热输入双直流脉冲复合电弧焊接装置及焊接方法，该方法不但可以实现高速焊接，获得良好的焊缝成形，还可以大幅度降低焊接热输入，抑制焊接接头的晶粒严重长大，同时降低焊接生产能耗，实现低热输入焊接生产。

为了解决以上问题，本发明的技术方案为：

一种低热输入双直流脉冲复合电弧焊接装置，包括第一直流脉冲电源、第二直流脉冲电源、主焊枪、辅助焊枪以及相位控制器，第一直流脉冲电源的两极分别与主焊枪和工件连接，第二直流脉冲电源的两极分别与辅助焊枪和工件连接，相位控制器分别与第一直流脉冲电源和第二直流脉冲电源连接。

所述的低热输入双直流脉冲复合电弧焊接装置在金属管焊接中的应用。

上述焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：焊接时，沿焊接方向前后分别设置主焊枪和辅助焊枪，第一直流脉冲电源和第二直流脉冲电源保持设定的相位差，使得当主焊枪的电弧处于峰值阶段时，辅助焊枪的电弧处于基值维弧阶段。