[发明专利]药芯焊丝TIG电弧焊接与增材制造熔滴过渡控制方法及装置

说明书

本发明公开药芯焊丝TIG电弧焊接与增材制造熔滴过渡控制方法及装置，药芯焊丝TIG焊接或增材制造工艺要将焊丝送入熔池内，焊丝在熔池内熔化即形成接触过渡，为保证接触过渡，在送丝嘴与工件上外接导线并接入电源和电子器件，在电路中设置电压信号采样装置采集焊丝与工件之间的电压信号，进行电压反馈控制，调节送丝速度，不同的过渡方式，采集的电压信号反映的电路导通情况并不相同，将判断结果用于调节送丝速度，信号传输到送丝电机驱动电路，调整送丝速度，以获得需要的熔滴过渡方式。使用本发明的技术方案，可以在实际操作过程中，保证焊丝以接触过渡(搭桥过渡)的方式，稳定平稳地完成熔滴过渡及填丝过程。

技术领域

本发明属于焊接与增材制造工艺领域技术方案，主要涉及药芯焊丝TIG电弧焊接与增材制造熔滴过渡控制方法。

背景技术

TIG电弧用于焊接和增材制造具有电弧稳定，成形质量高，电弧参数易于控制，易于实现自动化等优点；目前填丝TIG焊多采用实心焊丝，TIG电弧与药芯焊丝匹配的填丝TIG焊或增材制造还不多见，而药芯焊丝具有成分和组织调控灵活的优点，二者匹配具有相当的优势，只是要保证其以稳定可靠的熔滴过渡方式进行。

药芯焊丝填丝TIG电弧焊接或增材制造的丝极间距(在工件表面上焊丝到钨极轴线的距离)对成形质量具有重大影响。当在某一固定的送丝角度下丝极间距较大时，熔滴过渡过程如图1所示，其特点是没有形成自由熔滴而且在焊丝与熔池之间存在液桥，这种过渡形式是典型的搭桥过渡，即药芯焊丝熔化后与熔池接触形成液桥，流入熔池；而随着丝极间距的减小，其过渡形式发生了明显的变化，焊丝中较为靠近电弧的一侧率先熔化，在熔滴下方由于药芯滞熔而形成渣柱，位于高温区的熔滴形成后，绕着渣柱从靠近电弧一侧移动到焊丝末端远离电弧的一侧，再与渣柱共同熔化后与熔池接触，产生熔滴过渡，如图2所示，根据其过渡过程的特点将其称为渣柱过渡。上述两种过渡方式都是接触过渡的熔滴过渡方式，是本发明主要采用的稳定的熔滴过渡方式，通过适当控制送丝角度和丝极间距并采取适当措施保证稳定熔滴过渡方式的实现。

当丝极间距继续减小，焊丝在非常靠近钨极的位置熔化，焊丝熔滴将不会与熔池接触，在电弧热的持续作用下熔滴逐渐长大形成一个液态小球悬挂在焊丝末端，随着熔滴的不断长大，在重力作用下熔滴掉落，以自由过渡的方式滴落到熔池中，如图3所示；这种熔滴过渡方式有一定飞溅，尤其会造成钨极污染，稳定性不好，只有在特殊需要的情况下才使用。在实际操作过程中，保持一定的送丝角度和丝极间距可以在一定程度上维持接触过渡进行，但因无过渡方式的实时检测，易受多种因素影响使得接触过渡或转变为自由过渡而污染钨极，或形成栽丝使得焊丝不能完全熔化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供药芯焊丝TIG电弧焊接与增材制造熔滴过渡控制方法，保证焊丝以接触过渡(搭桥过渡)的方式，稳定平稳地完成熔滴过渡及填丝过程。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

药芯焊丝TIG电弧焊接与增材制造熔滴过渡控制方法，在送丝嘴与待焊工件上外接电路并接入电源和电子器件，在电路中设置电压信号采样装置，电压信号采样装置与控制单元相连，控制单元与送丝电机相连，其中：

电压信号采样装置，以采集焊丝和待焊工件之间的电压信号，并将电压信号传送到控制单元；

控制单元，以接收电压信号采样装置采集的电压信号，并将电压信号与预设值进行比较，根据比较结果，向送丝电机输出控制信号；

送丝电机，以接收控制单元输出的控制信号，并根据控制信号调整送丝速度，以实现熔滴过渡控制。

而且，控制单元为PLC或单片机或模拟电路。

而且，在送丝嘴和待焊工件之间设置外接电路，外接电路由一个5～24V的外接电源和两个电阻组成。