[发明专利]一种通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴及焊枪

说明书

本发明公开了一种通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴及焊枪，包括喷嘴本体、外送丝嘴、导杆、连接滑套和内送丝嘴；喷嘴本体的侧壁上开设有两个通孔，外送丝嘴焊接在喷嘴本体两侧与所述的通孔连通形成送丝通道，且内送丝嘴安装在所述的外送丝嘴内；导杆设置在外送丝嘴的后端与其相连，用于对焊丝送入的方向进行导向，连接滑套套在喷嘴本体上部。焊丝从喷嘴两侧同时送入，两焊丝对称地从钨极前部和后部同时送丝，这样既可使得熔敷速度至少提高一倍；又可对称地吸收电弧前部和后部的热量，保证了电弧对工件加热的对称性和高速焊下焊接过程的稳定性，同时，两根焊丝在电弧中对称穿行可更多地利用喷嘴余热和电弧弧柱的热量。

技术领域

本发明公开了一种喷嘴，具体涉及一种通过对称安装在侧壁上的两个导丝嘴进行双送丝的一体式TIG焊喷嘴以及可安装该喷嘴的焊枪。

背景技术

钨极惰性气体保护焊(TIG焊)由于电极不熔化，具有焊接过程平稳、适应范围广、焊缝质量好、焊接变形小、热影响区小等一系列优点，在实际生产中得到了广泛应用。但这种焊接方法只能利用工件所在极区的热量，而钨极所在极区和弧柱产生的热量全部被散失掉，因此其热效率系数低、熔深能力小、熔敷速度低、焊接速度慢，导致其焊接生产率效率低、成本高。

国内外学者为了提高TIG焊的焊接效率开发了许多高效TIG焊接工艺，如匙孔TIG、活性TIG、双钨极TIG和热丝TIG等。匙孔TIG通过采用高达600A以上的大电流来提高电磁收缩力和电弧挺直度，进而提高熔透能力，可一次性焊透12mm厚的不锈钢，但电流的增大势必会导致热影响区及其晶粒尺寸增大、接头性能变差。活性TIG焊通过使用活性剂来提高熔透能力，但活性剂的使用使得焊前准备过程变得繁琐，而且焊缝表面成形明显变差，因此，其应用也受到了很大限制。双钨极TIG焊利用两个钨极与工件之间引燃的电弧进行焊接，通过两个电弧的有效耦合进一步提高电弧稳定性，并显著提高熔敷速度，但这种焊枪体积大，可达性和操作灵活性变差。热丝TIG焊利用附加的热丝电源对填充焊丝进行预热，解决了TIG焊熔敷效率低的问题，但焊枪外侧要附加一热丝嘴，焊枪端部尺寸明显增大，其可达性、定位精度和操作灵活性变差，而且熔敷效率的提高需要利用额外的能量。另外，上述焊接方法均存在成本比普通TIG焊提高的问题，而且也没能从根本上解决传统TIG焊接电弧能量利用率低的问题。SAF公司开发了TOPTIG焊接工艺，其采用通过喷嘴侧壁单送丝的方式，焊丝在从钨极前面或后面穿过电弧送入到熔池的过程中吸收了喷嘴和弧柱区的热量，提高了电弧能量利用率，有效提高了熔敷速度和焊接速度，而且，该喷嘴结构造简单、成本低、操作方便、利于实现机器人焊接。但是，这种工艺在进一步提高熔敷速度时，由于焊丝吸收的电弧热量过高，工件基本不发生熔化，从而导致驼峰焊道或边缘未熔合等缺陷。例如，在采用500mm/min的焊接速度、150A的焊接电流、4mm弧长进行焊接2mm厚不锈钢时，如果从钨极前面送进，熔敷速度达到24g/min(对应的送丝速度为2.1m/min)时，电弧正下方的工件仅仅熔化非常薄的一层，如图1(a)。这层薄的液态金属迅速凝固，阻止了熔化的焊丝金属向后流动，导致焊缝出现驼峰焊道，如图1(b)所示。而从钨极后面送丝时，熔敷速度达到28.5g/min(对应的送丝速度为2.5m/min)时，电弧正下方的工件熔化量很少或不熔化，如图2(a)所示；熔池金属尽管在焊道上连续铺展，但流到焊道两侧边缘时无法将母材熔化而直接在上面凝固，导致焊缝焊趾部产生未熔合，并呈现锯齿状，如图2(b)所示。另一方面，在较高的焊接速度下，无论是从钨极前方还是从后方送丝，焊道均会出现弯曲和边缘未熔合现象。

综上，TOPTIG是提高TIG焊焊接效率的最佳方法，但其提高的程度有较大的局限性；因此，有必要对其采用的焊枪进行改进，进一步提高焊接生产率并降低焊接成本。

发明内容