[实用新型]一种熔池平衡震荡脉冲深熔锁孔TIG焊接系统

说明书

本实用新型提供了一种熔池平衡震荡脉冲深熔锁孔TIG焊接系统，包括工业机器人、快频脉冲焊接电源、主控制系统、人机交互系统等；快频脉冲焊接电源包括功率模块和功能模块；功率模块包括用于提供低频脉冲电流的主功率模块和用于提供基值电流的至少一组从功率模块；功能模块包括用于实现斩波调制的高频斩波调制模块，以及高频高压引弧模块；主功率模块、高频斩波调制模块和高频高压引弧模块依次连接；从功率模块并联在高频斩波调制模块的输出端。本实用新型采用快频脉冲电流实现稳定锁孔焊接以及熔池的同步平衡震荡，可压缩电弧，提升电弧力，解决大电流锁孔焊接因热输入过大导致晶粒粗化的问题。

技术领域

本实用新型涉及焊接设备技术领域，更具体地说，涉及一种熔池平衡震荡脉冲深熔锁孔TIG焊接系统。

背景技术

钨极气体保护电弧焊(Tungsten Inert Gas ArcWelding,TIG)电弧稳定，可见性好，无飞溅，焊接质量稳定可靠，适应性强，广泛应用于航天航空、船舶制造、核工业以及汽车制造等行业。焊接材料包括钢、不锈钢、铝、铝合金、钛合金等多种金属；但TIG焊存在熔深不足、焊接速度慢、焊接效率低等缺点，在中厚板自动化焊接领域存在局限性。

深熔锁孔非熔化极惰性气体保护焊接(KeyholeTungstenInert Gas,K-TIG)，是一种大电流TIG焊接技术，它靠大电流形成的电弧压力与液体金属重力、表面张力保持熔池的动态平衡，形成几何形态稳定的小孔，可实现中厚板的单面焊双面成形，无须开坡口和背面清理，大大提高了焊接效率。目前，深熔锁孔TIG焊普遍采用直流或低频脉冲的方式实现大电流锁孔，其热输入偏大，易引发焊缝晶粒组织粗化、机械性能难达标以及工件易变形等现象；此外，大电流锁孔还提高了对焊枪散热条件的要求。

采用快频脉冲可降低锁孔平均电流，并在穿孔锁孔过程熔池受力处于平衡状态下同步实现熔化金属的震荡，通过打断晶粒生长、破碎已有晶粒组织和形成异质形核点的方式，有效解决目前深熔锁孔TIG焊接面临的因热输入过大引发的晶粒粗化问题。因此，采用快频脉冲电源替代直流或低频单脉冲电源来实现深熔锁孔TIG焊接将是一种理想解决方案，但目前国内外对锁孔TIG焊的研究大多基于直流或低频单脉冲波形，尚无将快频脉冲波形应用于深熔TIG焊接领域的报道。为此，亟需开发一套熔池平衡震荡脉冲深熔锁孔TIG焊接系统。

实用新型内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本实用新型的目的在于提供一种熔池平衡震荡脉冲深熔锁孔TIG焊接系统。本实用新型采用快频脉冲电流实现稳定锁孔焊接以及熔池的同步平衡震荡，可压缩电弧，提升电弧力，解决大电流锁孔焊接因热输入过大导致晶粒粗化的问题。

为达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种熔池平衡震荡脉冲深熔锁孔TIG焊接系统，其特征在于：包括工业机器人、快频脉冲焊接电源、主控制系统、人机交互系统、焊炬高度调节装置、气体装置、送丝装置、焊枪以及水冷装置；所述工业机器人、快频脉冲焊接电源、人机交互系统、焊炬高度调节装置、气体装置、送丝装置和水冷装置分别与主控制系统信号连接；所述焊枪分别与快频脉冲焊接电源、焊炬高度调节装置、水冷装置和气体装置连接；

所述快频脉冲焊接电源包括功率模块和功能模块；所述功率模块包括用于提供低频脉冲电流的主功率模块和用于提供基值电流的至少一组从功率模块；所述功能模块包括用于对所述主功率模块提供的低频脉冲电流进行斩波调制高频斩波调制模块，以及高频高压引弧模块；所述主功率模块、高频斩波调制模块和高频高压引弧模块依次连接；从功率模块并联在高频斩波调制模块的输出端。

优选地，所述主功率模块包括依次连接的输入整流滤波电路、高频逆变电路、高频变压器以及输出整流滤波电路；其中，输入整流滤波电路与三相电连接；输出整流滤波电路与高频斩波调制模块连接。

优选地，所述从功率模块与主功率模块在拓扑结构上完全相同。