[发明专利]一种自动活性钨极氩弧焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种自动活性钨极氩弧焊接方法。

背景技术

近些年来，活性钨极氩弧焊接法引起了世界范围内的广泛关注，它通过在焊接过程中引入活性元素可使熔深显著增加，实现高质量的焊接。目前，在活性钨极氩弧焊接过程中，活性元素的引入方式主要分为三大类，第一类是通过活性气体，第二类是通过在母材表面涂覆活性剂，第三类是通过活性气体原位生成活性剂。

其中，第一类方式是通过将含活性元素氧的单一气体或混合气体引入焊接区域。这样，在焊接过程中含氧气体在电弧的作用下分解出单原子氧并吸附到熔池表面，以此引入活性元素氧，使熔池金属的表面张力温度梯度由负值变正值，熔池金属由外向内流动，从而使电弧输入的热量更加有效地向熔池底部传输，达到显著增加熔深的目的。然而，这种活性元素引入方式虽然易于实现自动化焊接，但由于不能在焊接过程中引入合金元素，所以难以通过调节焊缝金属的成分改善其组织和性能。

其中，第二类方式是在正常钨极氩弧焊之前在打磨好的工件表面涂覆一层很薄的表面活性剂，或者通过粉末输送装置，将活性剂同步输送到钨极氩弧焊电弧区域。活性剂一般采用卤化物、氧化物、单质或者它们的混合物。这样，在焊接过程中可以使正常的钨极氩弧焊电弧收缩，熔池金属的流动方向改变，焊缝熔深显著增加。这种活性元素引入方式可以通过改变活性剂成分，调节焊缝的组织和成分，改善焊缝的力学性能。但涂敷活性剂时不易精确控制活性剂涂敷厚度，难于实现焊接过程全自动化，而且当同步输送活性剂到焊接区域时，活性剂将污染烧损钨电极，影响焊接过程的稳定性。

其中，第三类方式是在正常钨极氩弧焊之前，以含氧活性气体O₂或CO₂作为氛围气体，利用电弧或激光等热源表面熔敷待焊工件表面，从而在工件表面原位生成一薄层氧化皮。这样，氧化皮可以起到活性剂的作用使得随后的钨极氩弧焊熔深显著增加。这种活性元素引入方式虽然可以实现焊接过程全自动化，但与第一类方式相似，不易利用合金元素调节焊缝性能，而且需要增加一种热源或者增加一道工件表面预处理工序。

发明内容

为了解决在当前的活性钨极氩弧焊接过程中，存在焊接效果差的问题，进一步提高当前活性钨极氩弧焊的焊接效率和焊接质量，本发明提出了一种全新的自动活性钨极氩弧焊接方法。该自动活性钨极氩弧焊接方法，采用双层保护气体焊枪进行钨极氩弧焊，其中所述双层保护气体焊枪包括外层气体通道和内层气体通道，分别用于输送外层气体和内层气体；该焊接方法具体包括以下步骤：

步骤S1，对活性剂进行烘干处理，获得干燥的活性剂粉末；

步骤S2，将活性剂粉末置于送粉器中，并将所述送粉器的出口与所述双层保护气体焊枪的外层气体通道入口连接；

步骤S3，开启内层气体通道和外层气体通道，在内层气体、外层气体以及活性剂粉末的共同作用下进行焊接，焊接结束后，关闭内层气体通道和外层气体通道，获得粉末熔池耦合活性钨极氩弧焊焊缝；其中，在焊接过程中，所述活性剂粉末在外层气体的输送下进入电弧与熔池的耦合系统中。

优选的，所述内层气体选用惰性气体，所述外层气体选用惰性气体、含氧活性气体、氮气或者它们的混合气体。

优选的，所述活性剂粉末选用氧化物、卤化物、单质或者它们的混合物，并且所述活性剂粉末的颗粒达到100～400目。

进一步优选的，所述活性剂粉末随所述外层气体的输送量控制在0.1～5g/min。

优选的，所述双层保护气体焊枪包括钨电极、内喷嘴和外喷嘴；所述钨电极位于所述内喷嘴的内部，并且在所述钨电极与所述内喷嘴之间形成所述内层气体通道；所述外喷嘴套设在所述内喷嘴的外部，并且在所述内喷嘴和所述外喷嘴之间形成所述外层气体通道；所述内喷嘴与所述外喷嘴之间同轴设置。

进一步优选的，所述外层气体通道与所述内层气体通道之间为平行设置。

进一步优选的，所述外层气体通道与所述内层气体通道之间为夹角设置，并且所述外层气体通道沿气体流动方向逐渐收缩。

优选的，该自动活性钨极氩弧焊接方法采用直流电焊接或采用交流电焊接。

采用本发明的自动活性钨极氩弧焊接方法进行焊接操作时，具有以下有益效果：