[实用新型]一种二维超声振动辅助熔化焊接装置

说明书

本实用新型公开了一种二维超声振动辅助熔化焊接装置。该装置基于振动合成原理，通过设置两互不平行的超声发生装置，使之与焊枪耦合相接，并控制超声发生器产生的高频交流电之间的相位差使电弧产生超声频旋转。本实用新型中复合焊炬的结构简单，电弧压缩效果明显，电弧能量密度得到提高，焊接过程中电弧更加稳定。超声能通过电弧传输到熔池，对熔池产生剧烈搅拌作用，空化和声流效应可以促进溶质在焊缝中均匀分布，细化晶粒，减少消除焊缝的气孔率，并可以减小焊接残余应力和变形，提高焊接接头力学性能。本实用新型涉及一种二维超声振动辅助熔化焊接装置，属于熔化极电弧焊接及电弧冶金领域。

技术领域

本实用新型涉及一种二维超声振动辅助熔化焊接装置，属于熔化极电弧焊接及电弧冶金领域。

背景技术

熔化极窄间隙焊接又称为NG-GMAW，主要靠电弧熔化侧壁金属与焊丝熔化的金属混合形成焊缝，是基于传统电弧焊的一种特殊焊接方法。由于熔化极窄间隙焊的坡口间隙很小，厚板焊接时焊缝截面积大大减少，在较小焊接规范下，可以保证较高的焊接质量和焊接生产率，从而降低了生产成本，目前被广泛的应用于铝合金、高强钢、钛合金等大型厚壁结构件的焊接。

坡口侧壁熔合，是NG-GMAW缝成形质量的关键。为了保证坡口侧壁熔合和可靠的焊缝成型，开发了电弧摆动、旋转电弧和双丝熔化极窄间隙焊接方法。其中由于电弧摆动和双丝方法电弧的稳定性较差，而旋转电弧焊方法在附加离心力的作用下，可以促进熔滴过渡，提高焊丝的熔化效率，同时明显地改善焊缝成形，同时具有高效率、低成本、高焊缝质量和小焊缝变形为特点，已成为NG-GMAW最具潜力的焊接方法。目前旋转电弧主要采用电机驱动导电杆与导电嘴旋转方式获得，即通过电机驱动齿轮高速旋转，带动导电杆、偏心导电嘴和电弧一起旋转，旋转半径取决于导电嘴的偏心角度和焊丝伸出长度。但是由于电弧旋转采用齿轮传动方式获得，存在焊炬机构尺寸和重量较大，噪声大；传动机构制造成本高；坡口内导电嘴驱动电弧高速旋转，导致保护气流扰动，熔化金属保护不良，必须附加保护气罩；导电嘴高速自转，焊丝与导电嘴之间存在相对运动，导电嘴磨损严重，使用寿命短；偏心导电嘴需要特殊制作，焊接成本高；导电杆自身旋转，焊接电源接入困难等缺点。

在超声辅助电弧焊方面，中国专利CN101219499A公开的《一种超声波与非熔化极电弧复合的焊接方法》，将超声波作用于TIG电弧上，有效提高电弧的能量密度。但是，此实用新型中超声为一维加载，电弧不产生旋转，电极通过镶嵌模式置于变幅杆中，设计制作复杂，焊接过程中热量对变幅杆工作的影响大，限制了该方法的应用。专利CN106624401A公开的《一种滚动式超声电弧复合焊接装置》，将超声通过工件导入焊接熔池，有效细化晶粒，提高焊接强度。但是该实用新型中超声加载方式是通过工件导入，电弧不产生旋转，工件尺寸、结构、温度对超声的强度均有较大影响，输入焊缝熔池的超声能量不稳定。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种二维超声振动辅助熔化焊的焊接装置。该装置结构简单，可以使电弧产生超音频旋转，提高电弧的能量利用效率，有效的促进坡口侧壁的熔合，细化焊缝晶粒，提高焊接接头的力学性能。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：

一种二维超声振动辅助熔化焊接装置，包括复合焊枪，弧焊电源、送丝装置，所述的送丝装置为复合焊枪提供焊料，还包括

耦合盘，所述的耦合盘与复合焊枪固定连接；

X向超声振动装置，所述的X向超声振动装置包括X向超声波发生器、X向换能器、X向变幅杆，所述的X向超声波发生器通过X向换能器与X向变幅杆相连，所述的X向变幅杆的一端与X向换能器相连，另一端与耦合盘相连；

Y向超声振动装置，所述的Y向超声振动装置包括Y向超声波发生器、Y向换能器、Y向变幅杆，所述的Y向超声波发生器通过Y向换能器与Y向变幅杆相连，所述的Y向变幅杆一端与Y向换能器相连，另一端与耦合盘相连；所述的Y向超声振动装置、X向超声振动装置之间夹角为α，α的值小于180°大于0°。