[发明专利]一种适用于超窄间隙的GTAW焊接系统及焊接方法

说明书

本发明涉及一种适用于超窄间隙的GTAW焊接系统及焊接方法，属于窄间隙焊接技术领域，装置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焊枪包括旋转电机、旋转钨极、导电系统、送气系统，旋转电机通过中心旋转轴带动旋转钨极旋转，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；TIG焊枪固定设于焊接小车上，由焊接小车带动TIG焊枪移动；送丝装置与焊枪同步移动；气保护装置为壳体，罩于待焊工件上方，本发明可适用间隙6mm以下的超窄间隙，焊接过程电弧稳定燃烧、侧壁有效熔合，可以降低热输入，适用全位置焊接，实用性高。

技术领域

本发明涉及一种适用于超窄间隙的GTAW焊接系统及焊接方法，属于窄间隙焊接技术领域。

背景技术

窄间隙焊接技术是一种在窄间隙坡口中利用全自动焊接装置和电弧控制技术的实现厚板高效率、高质量焊接的方法。窄间隙焊接技术通常应用于低合金钢厚壁容器以及一些重要的合金构件的焊接领域，相比较于传统的焊接方法，窄间隙焊接技术在保证厚板高焊接质量的同时，由于选用小角度坡口，坡口断面面积相对于传统坡口减小50％以上，有效地减少了焊接填充材料的消耗成本，并且可以减少焊接层次，从而有效地减小了工件的焊接应力和变形。

在窄间隙焊接技术的基础上，通过进一步减小间隙尺寸扩大材料成本节省的优势，逐渐发展出了超窄间隙焊接技术，超窄间隙焊接技术是指坡口间隙宽度达到6mm及以下的情况。但是随着坡口宽度的进一步减小，电弧特性变得更加敏感，电弧不稳定，容易出现电弧在侧壁攀爬、在侧壁燃烧以及焊丝回烧的情况。目前研究人员采用焊剂带或焊剂片约束电弧的方法可以在一定程度上解决上述问题，但是存在焊接工艺复杂或者焊接过程稳定性难以保证的问题。而非轴对称旋转钨极窄间隙焊接工艺采用一种非轴对称的钨极，通过钨极在间隙中旋转控制电弧周期性的摆动，结构简单，并且受间隙宽度大小影响程度低，可以有效地解决超窄间隙焊接出现的一些问题。随着板厚的逐渐增加，施焊的难度也随之增加，钨极旋转的同轴度的保证、侧壁的有效熔合、电弧的稳定燃烧以及更深间隙中的气保护问题需要解决。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于超窄间隙的GTAW焊接系统。

本发明还提供利用上述焊接系统的焊接方法。

本发明的技术方案如下：

一种适用于超窄间隙的GTAW焊接系统，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；通过旋转电机带动旋转钨极周期性旋转；

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，与焊枪同步移动；可以根据需要进行调整送丝角度；全自动送丝装置匹配焊接电源，实现焊接过程中的延时送丝，提前抽丝以及送丝参数的调整等；

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。

TIG焊枪的送气系统采用普通TIG焊枪的气保护结构，气体进入焊枪后先充满枪体内气室，经缓冲作用后通过陶瓷喷嘴喷出，对钨极下方的电弧起到一定的拘束作用，保护电弧下方的熔池。

优选的，TIG焊枪前端设有陶瓷喷嘴，陶瓷喷嘴内壁加工出螺旋导气槽。对气流起到一定加速效果，可以使得气体到达坡口更深处。焊接时候，一路氩气通过进气口平缓地进入壳体，散开后形成氩气氛围，对焊后的焊缝区域进行保护，防止出现焊缝氧化的情况。