[实用新型]用于深窄间隙的TIG励磁焊枪

说明书

用于深窄间隙的TIG励磁焊枪，包括TIG焊枪，在TIG焊枪上固定连接有励磁装置，励磁装置包括导磁棒和励磁线圈，导磁棒固定连接在非金属绝缘板上，非金属绝缘板与焊枪之间固定连接，导磁棒的两个磁头端分别位于焊枪下端钨极前后，前后方向指焊接方向，导磁棒的两个磁头正对焊枪下端钨极，导磁棒上缠绕有励磁线圈，励磁线圈连接有直流电源以及直流电流方向调整变化电路。本实用新型解决了深窄间隙焊接时因侧壁母材未熔化出现的侧壁未熔合的问题。

技术领域

本实用新型涉及焊枪，特别涉及TIG焊枪属于焊接技术领域。

背景技术

在采用TIG焊枪的窄间隙焊接中，由于焊接时焊枪难以横向倾斜，侧壁熔合不佳是一个很难解决的问题，侧壁未融合即在焊接时液态填充金属直接在固态母材金属上冷却，形成焊缝金属与母材金属未熔化结合在一起的缺陷。该缺陷属于层间未熔合，是一种面缺陷。当接头承受拉应力时，极易在该处首先产生裂纹，大大降低抗拉极限，致使接头断裂，在深窄间隙焊接时，由于焊枪直径，间隙宽度以及间隙深度的限制，无法多道焊接，无法摆动焊枪焊接且无法单道焊接填满焊逢，即使强行增加液态填充金属量填满间隙，但是侧壁由于电弧未能提供足够热量而造成未熔合，甚至造成未焊透、气孔、夹杂等缺陷。当接头承受拉应力时，未熔合缺陷是裂纹的发源地，严重降低了焊接接头的力学性能，存在很大的安全隐患。

为了解决这个问题，行业内的技术人员采用了多种方法，1、采用斜的电极，在焊接中使电极旋转，这种方式可在一定程度上解决侧壁未融合问题，但需要增加旋转机构，结构复杂，而且对不同宽度的焊缝适应性差；2、采用两把焊枪，这种焊接方式焊接后的强度差。目前在窄间隙焊缝的焊接中，即使采用了上述的技术在一定程度上克服了侧壁未熔合的问题，由于焊枪结构的限制，目前的能够进行焊接的焊缝深度最大在180mm，所以对于较深的焊缝（即深窄间隙），上述任何一种技术无法应用。国外出现的一种扁平焊枪可以实现深窄间隙焊接，但其价格非常昂贵，最便宜的也要200多万，价格高的达到5000万元，一般用于核电等场合的焊接。目前为了解决深窄间隙侧壁未熔合影响的焊接质量问题，在很多深窄间隙焊接场景下要开很大、很深的坡口(如大型封头制作中)，这造成了加工过程繁琐、在焊接过程中需要填充的耗材多、焊接效率低、成本高。

磁控焊接技术是一种日益青睐的焊接技术，即采用外加磁场来调控焊接过程。外加磁场可作用于焊接电弧，也可作用焊接熔池。不仅可以改变电弧形态，也能影响母材的熔化和焊缝成形，从而提高焊缝力学性能，降低气孔，裂纹等焊接缺陷的敏感性，获得优质焊缝。根据所产生的磁场线方向与焊接方向、焊枪轴向的关系，外加磁场可分为纵向磁场、横向磁场、尖角磁场。但是磁控焊接在工业上的应用并不广泛，主要是因为传统上焊接工作者对磁控焊接技术研究存在以下不足：

（1）注重理论研究，而无法用于工业焊接。即所探讨的励磁装置由于尺寸、位置限制以及励磁装置未能与焊枪形成联动，导致该设备无法在工业里大规模地应用；

（2）在横向磁场研究过程中：

注重稳定横向磁场焊接，忽略交变横向磁场研究。

注重磁力线与电弧轴线垂直但是与焊接方向垂直的横向磁场研究，导致励磁线圈位于焊道左右两侧，增加设备尺寸而降低实际焊接的可行性；

注重将磁场施加于熔池液态金属，用于改变液态金属流态得到组织致密的焊缝，该方法无法解决侧壁未熔合问题。

（3）在纵向磁场研究过程中注重缩小电弧直径，达到增加能量密度，从而增加熔深的目的。但是这种增加效果不是很明显，其次无法解决侧壁未熔合问题。

（4）在尖角磁场研究过程中，其目的是利用较为复杂的磁发生装置同时产生纵向磁场和横向磁场，增加弧柱区的能量密度，使TIG焊电弧变为椭圆形，削弱电弧压力对熔池的压迫作用。但该方法不能解决侧壁未熔合问题。

总之，磁控焊接由于励磁装置的复杂程度以及尺寸限制，未能有效便捷地在实际焊接过程中利用，故必须进行创新改进才能增加其工业的应用价值。