[发明专利]摇动电弧快速气电立焊方法及焊炬与应用

权利要求书

1.一种摇动电弧快速气电立焊方法，所用装置包括焊炬、电弧运动控制器(13)和焊炬摆动机构(14)，其中焊炬包括大角度折弯导电杆机构(1)和电弧摇动机构(2)，其特征是，所述方法包括如下步骤：

①通过所述焊炬的折弯角度为β的大角度折弯导电杆机构(1)，将焊丝(3)穿过所述电弧摇动机构(2)后，从所述大角度折弯导电杆机构(1)下端的中心孔伸出，使焊丝(3)与待焊窄坡口(9)的坡口中心线(15)成夹角θ；

②通过所述焊炬摆动机构(14)，使所述焊炬带动焊丝(3)端部的电弧(6)在待焊窄坡口(9)内沿板厚方向作前后直线摆动(11)；同时通过所述电弧运动控制器(13)驱动所述焊炬中的电弧摇动机构(2)，转动所述大角度折弯导电杆机构(1)，带动电弧(6)围绕焊炬中心线(2a)作左右圆弧形摇动(10)，使其电弧摇动角度适应所述待焊窄坡口(9)的前后间隙变化，并在电弧(6)摆动至所述待焊窄坡口(9)的前部和/或后部停留期间、使电弧(6)加快摇动或继续作相同频率的摇动；

③拖动机构带动所述焊炬、水冷铜滑块(5)以及所述焊炬摆动机构(14)，一同以焊接速度V_w向上移动，使焊接熔池(7)在背侧衬垫(8)和水冷铜滑块(5)的作用下强迫凝固成形，从而在所述待焊窄坡口(9)内，通过可变幅变频的摇动电弧实现快速气电立焊；

所述大角度折弯导电杆机构(1)的折弯角度β为：30°≤β≤90°；所述电弧(6)的摇动频率为2～30Hz可调；

当所述待焊窄坡口(9)为V形窄坡口(904)时，使所述电弧(6)作电弧摇动角度在坡口前部大后部小和电弧摇动频率恒定的变幅等频摇动，或使所述电弧(6)作电弧摇动角度在坡口前部大后部小、以及电弧摇动频率在坡口前部和/或后部停留期间大的变幅变频摇动；或者，当所述待焊窄坡口(9)为I形窄间隙坡口(901)或U型底窄间隙坡口(902)或V型底窄间隙坡口(903)或V形窄坡口(904)时，在恒定的电弧摇动角度下，使所述电弧(6)作电弧摇动频率恒定的等幅等频摇动、或使所述电弧(6)作电弧摇动频率在坡口前部和/或后部停留期间大的等幅变频摇动。

2.如权利要求1所述的摇动电弧快速气电立焊方法，其特征是：所述I形窄间隙坡口(901)或U型底窄间隙坡口(902)或V型底窄间隙坡口(903)的坡口间隙G均为11～14mm、

坡口单侧坡角均为0～2°，电弧等幅摇动角度为3～15°可调；所述V形窄坡口(904)的根部间隙g为8～10mm、坡口单侧坡角为5～13°，等幅摇动时电弧摇动角度为4～16°可调、变幅摇动时电弧摇动角度为7～32°可调。

3.如权利要求1所述的摇动电弧快速气电立焊方法，其特征是：步骤①中，使焊丝(3)与所述待焊窄坡口(9)的坡口中心线(15)的夹角θ等于θ₁，其中70°≤θ₁≤90°。

4.如权利要求1所述的摇动电弧快速气电立焊方法，其特征是：步骤②中，当焊炬带动电弧(6)摆动至坡口前部停留期间，通过所述焊炬摆动机构(14)，使焊丝(3)与所述待焊窄坡口(9)的坡口中心线(15)的夹角θ等于θ₂，其中90°≤θ₂≤110°；当焊炬带动电弧(6)在坡口内其他位置摆动时、以及摆动至坡口后部停留期间，通过所述焊炬摆动机构(14)，使焊丝(3)与所述待焊窄坡口(9)的坡口中心线(15)的夹角θ等于θ₃，其中70°≤θ₃≤90°。