[发明专利]一种促进二氧化碳气体保护焊短路过渡熔滴脱落的方法

说明书

本发明涉及一种促进二氧化碳气体保护焊短路过渡熔滴脱落的方法，应用于一种二氧化碳气体保护焊的熔滴形态控制装置，方法包括：利用励磁电源向磁感应线圈进行供电，以使磁感应线圈向熔滴区域产生纵向磁场；利用控制系统检测焊枪的焊接电弧电压信号，当焊接电弧电压信号出现上升沿时，控制励磁电源对磁感应线圈进行供电；当焊接电弧电压信号出现下降沿时，控制励磁电源停止对磁感应线圈进行供电；磁感应线圈在通入励磁电源的电流时产生纵向磁场；纵向磁场在焊枪的焊丝端部的熔滴上施加洛伦兹力，洛伦兹力用于对熔滴进行扭转，以使熔滴脱落。本发明适用于中、大电流CO₂气体保护焊，能够提高熔滴过渡频率，提高工作效率。

技术领域

本发明涉及气体保护焊接技术领域，特别是涉及一种促进二氧化碳气体保护焊短路过渡熔滴脱落的方法。

背景技术

二氧化碳(CO₂)气体保护焊是采用纯二氧化碳气体作为保护气的一种传统的电弧焊接技术，具有低成本、高效率、低氢、抗锈、抗裂能力强等诸多优点，广泛应用于现代工业的各个领域。

在二氧化碳气体保护焊的焊接过程中，短路过渡为主要的过渡方式，焊接时存在液态金属飞溅现象。飞溅主要来源于短路末期的电爆炸飞溅，即造成飞溅的主要原因是短路末期电流急剧增加，液体小桥在短路电流产生的电磁收缩力的作用下截面不断缩小，最终形成缩颈，缩颈处的液体金属被迅速加热，造成了过剩能量的积聚，最后导致小桥发生汽化爆炸。为了使熔滴顺利过渡至熔池中，国内外学者做了许多研究，具体如下：

(1)美国林肯公司提出的表面张力过渡技术(Surface Tension Transfer，STT)，将高频逆变技术及先进的波形控制技术相结合研制出Inverter STT II焊机，从根本上解决了液态“小桥”汽化爆断的问题，其核心在于形成缩颈后焊接电流瞬间减小，在表面张力、重力和电磁力的作共同作用下，拉断液态金属“小桥”，使熔滴由短路过渡方式转变为表面张力作用下的自由过渡方式。

(2)奥地利Fronius公司研究的冷金属过渡技术(Cold Metal Transfer，CMT)采用了一种数字化控制的创新型送丝系统，将短路过渡与焊丝运动相结合，提出了一种新的熔滴过渡控制方法和低热输入焊接方法，通过焊丝回抽的方式迫使熔滴依靠惯性过渡至熔池中，回抽次数达到每秒约70次，整个焊接过程形成“热-冷-热”交替循环的模式，实现低热输入焊接。

(3)日本OTC公司研发的受控搭桥过渡的焊接新方法CBT(Controlled Bridgetransfer)技术。以电弧自身作为传感器检测短路信号，当短路发生时，迅速减小电流值防止飞溅。短路过程中电弧电压会发生偏差，通过检测在短路发生的一小段时间内的标准电压的偏差量，可以精准预测电弧复燃的时间，在电弧即将复燃之前迅速降低电流值，熔滴失去电磁力等其他力的约束作用，依靠自身的表面张力从焊丝端部过渡到熔池中，完成几乎无飞溅的短路过渡过程。

专利文献中提出了一种二氧化碳气体保护焊的熔滴形态控制装置及方法。有文献介绍，在短路的末期引入纵向同步磁脉冲，熔滴的过渡频率大幅增加，带尖角的熔滴变为圆润无尖角的球形或椭球的熔滴，改善熔滴形态；文献介绍在CO2焊整个燃弧和短路过程加入磁场，熔滴过渡过程发生明显变化，外加磁场能够控制焊接电弧和熔滴过渡过程、有效搅拌液态金属、改变液态金属的结晶状况、细化晶粒、减少飞溅、改善成形，获得的焊缝表面平整光滑，优于无磁场时的焊缝表面。以电弧自身作为传感器检测短路信号，当短路发生时，迅速减小电流值防止飞溅。短路过程中电弧电压会发生偏差，通过检测在短路发生的一小段时间内的标准电压的偏差量，可以精准预测电弧复燃的时间，在电弧即将复燃之前迅速降低电流值，熔滴失去电磁力等其他力的约束作用，依靠自身的表面张力从焊丝端部过渡到熔池中，完成几乎无飞溅的短路过渡过程。现有的技术方法通过控制熔滴过渡的方式解决了在小电流(130A以下)时二氧化碳气体保护焊的飞溅问题，但是在大(130A以上)焊接电流时，短路过渡方式下熔滴脱落仍然有一定难度，焊丝端部的熔滴不能够顺利过渡到熔池中。