[发明专利]一种外加混合磁场作用于异种钢的焊接装置及其工艺

说明书

本发明公开了一种外加混合磁场作用于异种钢的焊接装置及其工艺，属于焊接设备技术领域，包括磁控装置，磁控装置包括横向磁控装置和尖角磁控装置，横向磁控装置包括左右两侧设置的内铁芯、缠绕在内铁芯上的励磁线圈Ⅰ、通过固定块与内铁芯相连的短导磁杆Ⅰ，励磁线圈Ⅰ与励磁电源Ⅰ相连，使两侧的励磁线圈Ⅰ产生横向磁场；尖角磁控装置包括前后两侧设置的外铁芯、缠绕在外铁芯上的励磁线圈Ⅱ、与外铁芯上端相连的长导磁杆，与外铁芯下端相连的短导磁杆Ⅱ，使两侧励磁线圈Ⅱ产生尖角磁场。本发明既能够对电弧实现偏转，同时又能够在偏转方向对电弧进行收束压缩，为实现异种钢焊接高质量化、高效化和低成本化奠定基础。

技术领域

本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种外加混合磁场作用于异种钢的焊接装置及其工艺。

背景技术

随着现代科学技术的高速发展，异种钢因其优良的综合性能和良好的成本控制被广泛的应用于航空航天、石油化工、锅炉核电等各个领域。由于异种钢焊接母材的热物理性差异较大，焊缝位置在焊接过程中会呈现不均匀的温度分布，进而得到焊接质量较差的焊接接头。为了得到焊接质量优异的焊接接头，通常依靠工人实时偏转焊枪的角度来实现热能量的分配。不但劳动强度大，而且控制精度低致使焊接质量不稳定，焊接效率低。

钨极惰性气体保护焊（英文Tungsten Inert Gas，以下简称TIG）技术因为具有成本低、效率高、易操作等优点而被广泛应用，尤其适合薄板或薄壁管件的焊接。但是TIG焊也存在一定的缺点，如：电弧热量分散、能量密度低、焊缝熔深浅和焊接速度低等，因此限制了TIG焊接方法在中厚板以及高效化方面的焊接应用。

综合上述两点，实际生产中急需一种既能偏转电弧实现热能量分配又能压缩电弧实现热能量收束集中的工艺方法，以实现高效高质量的异种钢焊接。

为了解决上述两点问题，有研究者提出了外加横向磁场作用于异种钢焊接的励磁装置。国内外学者对环形磁场约束电弧的行为做了很多研究。

异种钢焊接过程中外加横向磁场能够实现电弧的偏转，实现电弧热能量在焊缝两侧的分配。但电弧在磁场中受到了洛伦兹力的作用会产生垂直焊缝方向的偏转，电弧的偏转会使得电弧能量发生分散，进而降低电弧能量密度，降低焊接质量，焊接效率。因此，急需要在此基础上对电弧进行压缩，实现电弧能量的集中，提高焊接质量和效率。

在传统环形磁场压缩电弧的研究中我们不难发现绝大部分环形磁场装置结构复杂，不易装配，且大部分环形磁场异性磁极之间夹角为90°，不易灵活观察电弧和熔池的变化。

发明内容

本发明所要解决的是TIG焊枪在异种钢焊接过程中，由于异种钢焊接母材热物理性能不同导致的焊接热能量分配需求不同，且电弧偏转使得电弧能量分散进而影响焊接质量和效率的技术问题，提供一种外加混合磁场作用于异种钢焊接的焊接装置及其工艺，既能够对电弧实现偏转，同时又能够在偏转方向对电弧进行收束压缩。为实现异种钢焊接高质量化、高效化和低成本化奠定基础。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种外加混合磁场作用于异种钢的焊接装置，包括磁控装置，所述磁控装置包括横向磁控装置和尖角磁控装置，所述横向磁控装置包括左右两侧设置的内铁芯、缠绕在内铁芯上的励磁线圈Ⅰ、通过固定块与内铁芯相连的短导磁杆Ⅰ，所述励磁线圈Ⅰ与励磁电源Ⅰ相连，使两侧的励磁线圈Ⅰ产生横向磁场；所述尖角磁控装置包括前后两侧设置的外铁芯、缠绕在外铁芯上的励磁线圈Ⅱ、与外铁芯上端相连的长导磁杆，与外铁芯下端相连的短导磁杆Ⅱ，使两侧励磁线圈Ⅱ产生尖角磁场。

所述磁控装置安装于焊枪上，所述焊枪端部设置有钨极，两侧短导磁杆Ⅰ的底部位于钨极周围的同一水平面；短导磁杆Ⅰ将励磁线圈Ⅰ和内铁芯生的磁场导到指定的空间位置。

所述长导磁杆和短导磁杆Ⅱ的底部位于钨极周围的同一水平面，且该水平面与短导磁杆Ⅰ所在的水平面共面，将励磁线圈Ⅱ和外铁芯产生的磁场导到指定的空间位置。