[发明专利]一种大熔深大深宽比穿孔等离子弧焊接装置及焊接方法

权利要求书

1.一种大熔深大深宽比穿孔等离子弧焊接装置，其特征在于，包括焊枪，焊枪端部包括钨极，钨极外侧套设有瓷套，瓷套外侧套设有水冷铜喷嘴，水冷铜喷嘴外侧套设有气罩，水冷铜喷嘴与气罩之间通入保护气；

瓷套的外表面设有螺旋导流槽，瓷套与水冷铜喷嘴之间通入离子气，离子气经由水冷铜喷嘴内壁和导流槽之间，离子气由水冷铜喷嘴出口流出，离子气在水冷铜喷嘴的下腔体部位形成涡流；水冷铜喷嘴的下腔体容积小于上腔体的容积，下腔体的内壁为流线型内壁；

瓷套外表面导流槽为圆弧型凹槽，导流槽的圆弧尺寸为R0.5-R5.0，单位毫米；导流槽的个数为3-15个，导流槽的圈数为1-10圈；

所述的离子气中通入氦气，通入氦气的占比比例为0％-25％；

水冷铜喷嘴的下腔体的内壁线为圆弧形，水冷铜喷嘴的下腔体内壁的圆弧尺寸为R3-R50，单位毫米。

2.根据权利要求1所述的大熔深大深宽比穿孔等离子弧焊接装置，其特征在于，导流槽个数为4个，圈数为3圈，圆弧尺寸为R1.4，单位毫米。

3.根据权利要求1所述的大熔深大深宽比穿孔等离子弧焊接装置，其特征在于，所述焊接装置还包括控制系统，控制系统与焊枪相连，控制系统为闭环控制系统，闭环控制系统包括检测部分和控制部分，检测部分包括霍尔传感器、工业CCD相机、光谱仪和高精度麦克风；

控制部分为PID控制、模糊控制、神经网络控制或人工智能控制中的一种。

4.一种利用上述权利要求1-3任意一项权利要求所述大熔深大深宽比穿孔等离子弧焊接装置的焊接方法，包括步骤如下：

将焊枪置于待焊工件上方，设定焊枪操作参数；焊接电流50–500A，离子气流量为1-6L/min，保护气流量为5-20L/min，焊接速度为70–500mm/min，焊枪高度为3-10mm，钨极直径2-6mm，钨极内缩量为1mm-3mm；对待焊工件进行焊接；

利用闭环控制系统对焊接过程进行检测和控制，利用闭环控制系统的霍尔传感器、工业CCD相机和高精度麦克风组件采集信号源，所述信号源包括电信号、视觉信号、声信号，电信号包括尾焰电压、焊接电流、电弧电压，视觉信号包括小孔直径、熔池形态，声信号包括背面声频、正面音频；

控制部分根据检测部分的结果，在线调节焊接参数。