[发明专利]一种等离子-电弧复合焊接方法

说明书

本发明属于焊接方法技术领域，具体涉及一种等离子‑电弧复合焊接方法。包括如下步骤：S1，利用等离子焊接电源在管状钨极和工件间产生第一电弧；S2，利用MIG/MAG焊接电源为熔化极焊丝提供焊接电流，在熔化极焊丝和工件间产生第二电弧；S3，在第一电弧和第二电弧共同作用下，在工件上形成公共熔池，往熔池中送进至少一条电中性的填充焊丝；S4，熔化极焊丝和填充焊丝同时熔化形成熔融金属，完成焊接、堆焊或增材制造。本发明具有方便实用、飞溅小的特点，可实现焊接、堆焊或增材制造等不同工艺。在焊接的情况下，焊接熔深大，能实现熔深达15mm的单道焊接；在堆焊情况下，熔敷率高，熔敷金属与母材有良好熔合，初次堆焊层具有小的稀释率。

技术领域

本发明属于焊接方法技术领域，具体涉及一种等离子-电弧复合焊接方法。

背景技术

已知的高效低稀释率堆焊方法和设备[专利US4521664A: Process andapparatus for surfacing with high deposition and low dilution.专利作者RobertF. Miller. HOBART BROTHERS COMPANY, TELEDYNE INDUSTRIES INC.公司；B23K31/025;1993.01.28.]，可以使用两条熔化极来熔敷金属层。具体设备包含连接电极和工件的电源，主要用来在两个电极之间引弧以及在正极和工件之间引弧，但是缺点在于一次熔敷金属量过大，难以控制获得精密而薄的熔敷层。

为了消除上述缺点，可以使用零件表面堆焊修复的方法 [俄罗斯专利№2403138:零件表面堆焊修复方法。专利作者：Vinogradov A.N. (RU), Lutakhov M.A. (RU), V.V.Meshkov (RU), D.V. Kuznetsov (RU);俄罗斯联邦国家高等职业教育机构“萨拉托夫国立技术大学”；国际专利分类 B23P6/04, B23K9/04; 2010.11.10]，在被修复零件的表面上用熔化极进行堆焊。被修复零件相对于电极移动，形成堆焊熔池并将不带电的填充焊丝送入堆焊熔池。在此情况下，可使用合金钢焊丝和有色金属焊丝。焊丝在工件运动方向之前或之后，并与工件保持一定的距离，焊丝的送丝方向和熔化极的送丝方向夹角呈锐角，能够减少熔敷金属中的合金元素损失。缺点是无法在大范围内控制焊接或堆焊零件的热影响区，有熔化焊丝和填充的飞溅， 无法进一步增加焊接熔深，堆焊过程中也无法降低稀释率。

现有技术中，与本发明最接近的是使用双丝熔化极电弧焊工艺 (GMAW-DCW)[Patent US 2016/0144447 A1: Welding process gas metal arc welding–double coldwire (GMAW-DCW)。专利作者：E. de M. Braga, P.D.C. Assuncao; UniversidadeFederal Do Para–UFPA 公司, Belém–PR (BR), B23K9/173, 2016.05.26]，包含两条“冷”填充焊丝，它们在电弧中或在惰性气体或活性气体（或混合气体）保护的熔池中熔化，与GMAW或 FCAW工艺相比，具有更高的堆焊速度和较高的效率。填充丝是通过辅助系统送进的，辅助系统不依赖焊接电源，填充丝穿过送丝管道，送丝管可以相对焊枪做水平移动，还可以绕焊枪轴并垂直于焊枪轴旋转，最后“冷”焊丝被引导送进焊接熔池。两条“冷”填充焊丝的化学成分可以与熔化极焊丝相同，也可以采用不同的化学成分来控制焊缝金属的冶金性能，但缺点是用于保证与母材熔合的熔化极电弧功率不足、熔化极电弧稳定性不足以及在焊接和堆焊过程中金属飞溅多。

因此，设计一种方便实用、飞溅小，可实现焊接、堆焊或增材制造等不同工艺，在焊接的情况下，焊接熔深大，能实现熔深达15mm的单道焊接；在堆焊情况下，熔敷率高，熔敷金属与母材有良好熔合，初次堆焊层具有小的稀释率的等离子-电弧复合焊接方法，就显得十分必要。

发明内容