[发明专利]摇动电弧快速气电立焊方法及焊炬与应用

说明书

本发明公开一种摇动电弧快速气电立焊方法及焊炬与应用，所述焊炬包括大角度折弯导电杆机构和电弧摇动机构，其电弧摇动机构包括空心轴电机或包括普通电机和传动副，所述折弯导电杆机构一端与空心轴电机前伸出轴或传动副从动轮固连、并与焊接电缆相接，使焊丝穿过电机空心轴或传动副从动轮后从所述折弯导电杆机构中斜向伸出；通过焊炬摆动机构带动焊丝端部电弧沿板厚方向作直线摆动，同时通过电弧摇动机构驱动所述折弯导电杆机构，带动电弧在窄间隙坡口或V形窄坡口内作可变幅变频的圆弧形摇动，在强迫成形条件下，实现可变参数摇动电弧快速气电立焊。本发明焊炬结构简单，焊接速度快、热输入低，焊缝成形和接头性能好，适用于单丝和双丝气电立焊。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种电弧摇动角度和电弧摇动频率可变的摇动电弧快速气电立焊方法及焊炬与应用。

背景技术

气电立焊是一种大热输入、单道一次强迫成形的现场立向电弧焊工艺技术。施焊时，工件面侧设有水冷铜成形滑块、背侧设有水冷铜衬垫或陶瓷衬垫。与大坡口多层多道电弧焊相比，气电立焊可使焊接效率提高5～10倍以上，在船舶分段大合拢、大型油气储罐的现场立向焊接中，应用越来越多。厚钢板气电立焊时，需要使焊炬带动电弧沿板厚方向摆动，以防坡口根部和面侧出现未熔合；同时，往往需要采用V形大坡口，以通过提高焊接热输入，增大坡口侧壁熔深，但易导致出现焊接接头组织粗大、低温韧性裕量不足的问题。

中国专利号为201110376873.9、名称为“垂直气电立焊的焊枪摆动装置”的发明专利，通过电机及同步轮驱动丝杠带动焊枪，使焊丝端部的电弧在坡口左右侧板间作锯齿形摆动，改善了焊缝侧壁熔合；其缺点是：焊炬整体在坡口左右侧板间摆动时，电弧沿坡口宽度方向摆动幅值小，对坡口侧壁熔合改善效果不明显。中国专利号为202110409199.3、名称为“一种可变向摆动双丝气电立焊装置及新方法”的发明专利申请，通过连杆机构带动焊枪，使双丝气电立焊电弧沿板厚方向直线摆动的同时、可以在摆动平面内转动，促进了熔池流动，改善了坡口根部和面部的焊缝成形；其缺点是：焊丝平行于坡口两侧壁摆动，电弧无法直接加热侧壁，对坡口侧壁熔合的改善效果不明显。此外，上述两种装置的共同缺点是：采用V形大坡口，焊丝填充量大、焊接速度相对较慢，焊接热输入大、接头低温韧性裕量不足。

中国专利号为201810318532.8、名称为“一种低热输入窄间隙垂直气电立焊方法”的发明专利，改用10～14mm的I形坡口，并通过齿轮弯曲焊丝，使焊丝端部的电弧在坡口两侧壁间来回横向摆动，降低了焊接热输入，改善了坡口侧壁熔合，提高了焊接效率(焊接速度)。但是，存在焊丝横向摆动不规则、摆动幅值小、摆动参数可控性差的问题，难以稳定获得足够的坡口侧壁熔深。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题和不足，提出一种焊炬结构简单、焊接速度快、热输入低、侧壁熔合好、接头性能高、实用性强、可变参数的摇动电弧快速气电立焊方法及其焊炬，适用于单丝和双丝气电立焊。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种摇动电弧快速气电立焊方法，所用焊炬包括大角度折弯导电杆机构1和电弧摇动机构2，其方法包括如下步骤：

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；