[发明专利]等离子分流熔化极弧焊接装置与焊接方法

说明书

本发明的目的在于提供等离子分流熔化极弧焊接装置与焊接方法，在进行熔化极等离子弧焊时，利用等离子焊枪喷嘴作为旁路来分流一部分通过母材的焊接电流。这样熔化极焊丝可以通以大电流，在实现高熔敷率和稳定熔滴过渡的同时，减少作用于母材的热输入，改善焊接质量；等离子喷嘴由于连接分流电弧的阴极，且仅通过部分电流可极大减小喷嘴烧损、提高焊枪承载能力，稳定焊接过程本发明结合了等离子分流的热输入低，熔化极等离子弧熔化效率高、焊接过程稳定的优势，既能实现对填充焊丝的高效加热，又能保证稳定地焊接过程和良好的焊接质量，适用于厚板的多层多道焊以及薄板的高速焊。

技术领域

本发明涉及的是一种焊接装置及方法。

背景技术

等离子弧是通过外部拘束使电弧的弧柱被强烈压缩所形成的电弧。与传统电弧相比，等离子弧的电弧温度、能量密度、等离子流速都显著增加，具有焊缝深宽比大、热影响区窄、工件变形小等优势。熔化极氩弧焊(MIG焊)具有焊丝熔化效率高、可焊金属范围大等被广泛应用。为结合熔化极和等离子弧的技术优势，荷兰Philips研究中心的W.G.Essers和A.C.Liefkens等提出了一种等离子-熔化极复合热源焊接方法，焊接过程中外层等离子弧被压缩，MIG电弧、焊丝及熔滴都被炽热的等离子弧包围，外层等离子弧对焊丝及熔滴具有较强的预热作用，提高复合电弧焊接熔敷率。专利号CN103817449A提出了一种等离子弧和熔化极电弧复合焊接方法及焊接装置，其特征在于：沿焊接方向，在前端采用等离子弧对被焊工件进行预热或焊缝熔透，在后端采用熔化极电弧将焊丝熔化并填充焊缝。由于该方法中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复合焊枪的保护罩内，造成焊枪结构较复杂，体积较大，给相关元件的更换和日常的维护带来困难，也不利于实际的焊接操作。熔化极等离子弧焊接方法虽然具有很多优点，但是也存在一些不足，主要表现在：(1)由于熔化极等离子弧焊接时，焊枪内同时燃烧等离子弧和MIG电弧，且焊枪喷嘴接电源阳极，导致焊枪喷嘴温度很高，对水冷提出了较高要求，而且枪体内各参数要设计可靠以避免常见等离子枪所遇到的双弧烧枪现象，因此腔体结构复杂，体积和重量都较大。(2)熔化极等离子弧焊接时，为提高焊接效率，需要增加等离子弧和MIG电弧的焊接电流，使得工件热输入较大，易产生焊接变形大、组织性能变差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供合理分配作用于母材和焊丝的热量，减少等离子喷嘴接阳极时的焊枪烧损，提高焊接质量，减小焊接变形，解决等离子-熔化极复合电弧起弧难等问题的等离子分流熔化极弧焊接装置与焊接方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明等离子分流熔化极弧焊接装置，包括MIG电源、分流模块、等离子分流熔化极弧焊枪、电流传感器、控制系统；所述等离子分流熔化极弧焊枪包括送丝机构、MIG焊导电嘴、绝缘保护瓷套、环形等离子电极、等离子拘束喷嘴、保护气罩，焊丝通过送丝机构伸入MIG焊导电嘴里，MIG焊导电嘴位于绝缘保护瓷套里，环形等离子电极通过螺纹连接水冷铜套，环形等离子电极和水冷铜套位于绝缘保护瓷套外部，等离子拘束喷嘴设置在环形等离子电极外部，等离子拘束喷嘴外部设置保护气罩；MIG电源的正极连接焊丝，MIG电源的负极连接工件，分流模块的正极连接焊丝，分流模块的负极连接水冷铜套，电流传感器连接检测母材的电流并连接控制系统，控制系统连接并调节分流模块的阻值。

本发明等离子分流熔化极弧焊接装置还可以包括：

1、水冷铜套上设置冷却水，水冷铜套和环形等离子电极的连接体与绝缘保护瓷套之间形成离子气通道，等离子拘束喷嘴与保护气罩之间形成保护气通道。

2、MIG电源被打开且启动送丝机构后，焊丝端部产生MIG电弧，环形等离子电极与焊丝之间形成回路，引燃离子气形成旁路等离子电弧，旁路等离子电弧与MIG电弧耦合形成复合电弧。

本发明等离子分流熔化极弧焊接方法，采用上述的等离子分流熔化极弧焊接装置：

(1)焊接前，对工件进行加工处理，包括清理母材表面的氧化膜、开坡口；