[发明专利]交流主电弧与旁路交流热丝电弧的复合电弧成形制造方法

说明书

本发明公开一种交流主电弧与旁路交流热丝电弧的复合电弧成形制造方法，将交流非熔化极焊接电源、钨极与工件形成主回路，将交流熔化极焊接电源、钨极与焊丝形成旁路，其中，交流非熔化极焊接电源在钨极与工件之间产生交流主电弧，交流熔化极焊接电源在钨极与焊丝之间产生旁路交流热丝电弧；调整交流主电弧交流电信号波形，熔化母材形成熔池，同时清理工件表面氧化膜；在旁路交流热丝电弧辅助作用下，加热焊丝形成熔滴，同时过渡进入熔池，实现有色金属成形制造，通过调整旁路交流热丝电弧的电信号波形，实现焊丝熔化与熔滴过渡的自主控制,获得大滴过渡、搭桥过渡及射滴过渡等多种熔滴过渡形式，以满足不同制造工况需求。采用本发明的技术方案，可以实现有色金属的高质高效高精度成形制造。

技术领域

本发明属于成形制造方法领域，尤其涉及一种采用交流主电弧与旁路交流热丝电弧的复合电弧成形制造方法。

背景技术

目前制造业面临着从粗狂型制造向高质高效高精度方向的转变，而金属结构部件的热加工过程是其中重要一环，对于金属材料的焊接及增材制造方面，电弧作为热源的加工过程仍然是最主要的一种方式，传统的电弧主要分为熔化极电弧与非熔化极电弧，熔化极电弧焊丝作为一极工件作为另一极，在焊丝与工件之间形成电弧，通过电弧的热量熔化焊丝与工件，在此过程中熔敷效率与焊接热输入是耦合的，若想改变其中之一必定带来另一项的变化，无法实现合理有效的控制。非熔化极焊接加工时，虽然焊接过程较为稳定焊接质量高，但加工效率明显下降。

随着现代制造业发展，复杂结构件逐渐增多，高质高效地成形制造逐渐成为未来金属零部件加工趋势，单一热源的制造过程已很难满足工程制造业需求，复合热源因其结合了多种热源优势于一身成为近些年来焊接热源研究热点，复合热源焊接方法不仅可以发挥两种热源各自的优势，还可以相互弥补各自的不足。

针对电弧的复合目前主要的研究有以下几种：熔化极电弧的复合、非熔化极电弧的复合。

熔化极电弧的复合热源是传统单熔化极电弧的简单叠加，以Tandem焊接工艺为例，该方法采用并列双丝燃弧，两个电弧的叠加作用提高了焊丝的熔化效率，但相同熔化效率下对工件的热输入并没有减少，虽然熔敷效率增加，但该热源对工件热输入基本是单电弧的双倍，因此增加焊丝熔化效率的同时，必定导致非预期结果，不但浪费能量，而且导致焊接质量下降。

非熔化极电弧的复合主要以Twin-arc方法为主，在焊枪内部设置两个彼此绝缘的钨极，由两台电源供电，在两个钨极之间形成一个耦合电弧。该方法提高了钨极氩弧焊的焊接速度和焊接熔敷率，在保持钨极氩弧焊高品质的基础上提高了焊接生产率。该方法主要在薄板高速焊时具有较为明显的优势，由于其相对较小的电弧压力输出，导致其在不同焊接工况下存在一定的应用局限性。

发明内容

本发明目的在于克服现有焊接方法的缺陷及不足，提供一种采用交流主电弧与旁路交流热丝电弧的复合电弧成形制造方法，通过两种交流电弧的复合过程，实现在不影响焊接热输入的条件下，金属丝材熔敷量及熔滴过渡过程的自主控制，交流主电弧可以清理工件氧化膜的同时实现工件的熔透及穿透焊接，旁路交流热丝电弧通过周期性交替变换的电流波形实现熔化过程主动控制，调节正半波脉冲参数实现不同熔滴过渡形式，以及控制熔滴过渡路径，通过本发明可以实现有色金属的高质高效高精度成形制造。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种交流主电弧与旁路交流热丝电弧的复合电弧成形制造方法，将交流非熔化极焊接电源、钨极与工件形成主回路，将交流熔化极焊接电源、钨极与焊丝形成旁路，其中，交流非熔化极焊接电源在钨极与工件之间产生交流主电弧，交流熔化极焊接电源在钨极与焊丝之间产生旁路交流热丝电弧；调整交流主电弧交流电信号波形，熔化母材形成熔池，同时清理工件表面氧化膜；在旁路交流热丝电弧辅助作用下，加热焊丝形成熔滴，同时过渡进入熔池，实现有色金属成形制造，通过调整旁路交流热丝电弧的电信号波形，实现焊丝熔化与熔滴过渡的自主控制。