[发明专利]一种适用于超窄间隙的GTAW焊接系统及焊接方法

权利要求书

1.一种适用于超窄间隙的GTAW焊接系统，其特征在于，包括氩弧焊焊接电源、TIG焊枪、焊接小车、送丝装置、气保护装置；

TIG焊枪包括焊枪枪壳、旋转电机、中心旋转轴、旋转钨极、导电系统、送气系统，旋转电机通过中心旋转轴与旋转钨极相连，旋转钨极为非轴对称钨极，导电系统用于与氩弧焊焊接电源连接并提供电力，送气系统用于向焊枪内提供保护气；旋转钨极底端设有倾斜面，旋转钨极倾斜面尖端设有钝面平台；

TIG焊枪固定设于焊接小车上，由焊接小车带动TIG焊枪移动；

送丝装置与TIG焊枪机械连接；所述送丝装置包括送丝管，送丝管为方形管；

所述气保护装置为壳体，壳体罩于待焊工件上方，壳体上设有焊枪口、进气口，TIG焊枪贯穿于焊枪口中，壳体通过进气口连接外界保护气系统；

待焊工件下方设有垫板，垫板沿焊缝设有气槽，气槽一端与外界保护气系统相连；

焊接系统还包括PC机、硬件控制电路，旋转电机与PC机相连，通过PC机与硬件控制电路调控电机脉冲频率从而控制旋转钨极的旋转情况。

2.根据权利要求1所述的适用于超窄间隙的GTAW焊接系统，其特征在于，TIG焊枪通过螺纹螺栓与焊接小车固定连接；中心旋转轴末端通过反丝紧密螺纹连接旋转钨极；旋转电机通过联轴器连接中心旋转轴；

TIG焊枪前端设有陶瓷喷嘴，陶瓷喷嘴内壁设有螺旋导气槽。

3.根据权利要求1所述的适用于超窄间隙的GTAW焊接系统，其特征在于，

倾斜面与旋转钨极中心轴之间的夹角为45°。

4.根据权利要求1所述的适用于超窄间隙的GTAW焊接系统，其特征在于，壳体为中空方形壳体，焊枪口、气路口设于壳体顶面；壳体一端通过滑杆与TIG焊枪相连。

5.根据权利要求1所述的适用于超窄间隙的GTAW焊接系统，其特征在于，垫板为黄铜材料。

6.一种利用权利要求1-5任意一项权利要求所述适用于超窄间隙的GTAW焊接系统的焊接方法，其特征在于，包括步骤如下：

（1）预处理待焊工件，将待焊工件开坡口，清理待焊工件；

（2）开启焊接小车，待旋转钨极运动至工件坡口中时，调整旋转钨极位置，使得水平方向上旋转钨极在坡口内居中；送丝管从气保护装置前端伸入间隙中，送丝管伸出的焊丝位于钨极的正下方；开启焊机，调节焊机为恒流模式，提前送气，延时断气；调节设定焊接小车的运动速度；调节设定送丝机构的送丝速度，延时送丝，提前抽丝；调节PC机，设定电机平均转速；

（3）调节好参数后，控制焊接小车运动出坡口，开启旋转电机，使得旋转钨极开始旋转；控制焊接小车运动到坡口边时开启氩弧焊焊接电源，高频引弧进行焊接，送丝管进行送丝；

通过PC机与硬件控制电路调控旋转电机脉冲频率从而控制旋转钨极非匀速旋转，旋转钨极在侧壁的加热时间为旋转一周周期的1/2；

第一层焊接完成后，利用气保护装置内延后的氩气进行冷却，然后重复步骤（2）进行下一层焊接。

7.根据权利要求6所述的适用于超窄间隙的GTAW焊接系统的焊接方法，其特征在于，步骤（2）中，根据间隙尺寸大小调整旋转钨极尺寸和钨极所处位置：垂直焊缝水平方向上，钨极位于间隙正中间位置；

钨极距离底部坡口的高度根据间隙尺寸调整：焊接6mm间隙坡口时，采用3.0mm钨极，尖端加工出45°倾斜面并且带有钝面平台，钨极尖端距离底部高度3.0mm；焊接5mm间隙坡口时，采用2.4mm钨极，尖端加工出45°倾斜面并且带有钝面平台，钨极尖端距离底部高度2.6mm；焊接4mm间隙坡口时，采用2.0mm钨极，尖端加工出45°倾斜面并且带有钝面平台，钨极尖端距离底部高度2.0mm；

步骤（2）中，送丝管与旋转钨极的水平间距为5mm，旋转钨极的尖端距离焊丝的垂直距离为2-3mm；

步骤（2）中，焊接6mm间隙坡口时，调整电机控制钨极平均转动速度为4rps；焊接5mm间隙坡口时，控制钨极平均转动速度为5rps；焊接4mm间隙坡口时，控制钨极平均转动速度为6rps。