[发明专利]一种超声振动焊丝辅助气体保护复合焊的装置及方法

说明书

本发明提供了一种超声振动焊丝辅助气体保护焊的装置及方法，利用焊接热源(电弧)钎焊或熔钎焊与超声振动在送丝过程中，将超声振动传递焊丝与热源共同作用下熔化焊丝金属，超声振动的空化效应去除固态焊丝母材表面的氧化膜，使液态钎料在固态工件表面有效润湿,在焊接过程产生的气体快速的溢出，同时超声波振动工具头置于待焊不锈钢板的背面、实现超声波振动工具头相对于待焊铝合金板的往复运动，对工件进行预热以及去除工件焊接表面氧化膜，提高液态焊丝钎料的铺展能力，实现无钎剂钎焊或熔钎焊，同时超声的空化作用可以细化晶粒，改善焊缝成形，提高焊接质量。该设备结构简单，应用灵活，易于实现。

技术领域

本发明属于金属焊接技术领域，涉及一种超声振动焊丝辅助气体保护复合焊的装置及方法。

背景技术

实际的电气开关柜生产中，不锈钢板焊接技术也在突飞猛进地发展。基于对传统焊接技术的改进和创新的新型不锈钢焊接技术很多金属的电弧钎焊过程需要借助钎剂或者镀层金属来保证液态钎料的润湿铺展。但是钎剂影响焊缝成形，并且极其容易引起气孔和夹杂等缺陷；采用镀层金属时，焊接接头容易产生气孔夹渣等缺陷，且工艺上较为复杂，甚至很难实现。

目前，中国专利公开号为CN101239415A，发明创造名为“一种超声振动与焊丝送进系统复合的焊接方法”，公开了一种熔化焊过程中超声振动通过焊丝传递到熔池中，借助超声的空化效应细化接头组织，均匀焊缝成分，提高接头力学性能。其不足之处是该方法仅限于熔化焊过程，焊丝送进过程中无法保证焊丝与送丝嘴的紧密接触，从而影响超声的传递。中国专利公开号为104668690A，发明创造名为“超声振动焊丝辅助无钎剂钎焊的装置与方法”，公开了利用焊接热源(激光或电弧)钎焊或熔钎焊的送丝过程，将超声振动导入焊丝中，利用超声振动的去除固态母材表面的氧化膜。其不足之处是该方法仅限于焊丝熔化焊过程，焊丝送进过程中无法保证工件与焊丝熔融的时候产生气泡，从而影响焊缝的质量。中国专利公开号为CN 101195183A，发明创造名为“超声波辅助激光钎(熔)焊的方法”，公开了一种激光钎焊镀层金属或激光钎(熔)焊异种金属中借助变幅杆将超声振动传递到即将凝固的焊缝区域，借助超声振动促进熔融钎料的流动从而改善焊缝成形，其不足之处是装置比较复杂，而且对于运动热源的钎焊(熔钎焊)很难保证液态钎料润湿的一致性。经过长时间的研究，发现钎焊或者熔钎焊中，焊丝端部与液态金属与表面无氧化膜金属紧密接触时的焊接过程最为稳定。因此本发明提出，将超声施加于焊丝，利用焊丝与液态金属紧密接触去除氧化膜的工件表面，这样一个特性将超声导入到液态金属中，从而实现无钎剂电弧钎焊。

发明内容

本发明的目的是为了解决不锈钢钎焊或熔钎焊过程中熔化钎料在不锈钢表面铺展性焊丝快速氧化和焊缝成形能力差等问题，提供了一种超声振动焊丝辅助气体保护焊的装置与方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种超声振动焊丝辅助气体保护复合焊的装置，包括超声发生器、超声电焊枪、超声工具头和电焊设备；所述超声发生器通过导线外接有超声工具头，所述超声工具头设置在超声电焊枪的一侧，通过超声来振动焊丝。

进一步的，所述超声工具头包括振动头、变幅杆和换能器，所述换能器将能量荣国变幅杆传递给振动头，所述振动头设置在超声电焊枪的一侧。

进一步的，所述超声电焊枪内设置有主动轮和从动轮，通过所述主动轮和从动轮驱动焊丝。

进一步的，所述超声电焊枪侧壁上还设置有预紧弹簧及滑块，通过螺栓按压预紧弹簧及滑块，从而挤压焊丝，在预紧弹簧及滑块的相对侧设置有超声工具头。

进一步的，所述超声电焊枪内设置有密封圈和密封垫，用来确保进气口进入的保护气体不泄露。

进一步的，所述超声工具头包括第一超声工具头和第二超声工具头，其中，第一超声工具头设置在超声电焊枪的一侧，第二超声工具头设置在工件下方，且超声电焊枪的出气嘴设置在工件的上方。