[发明专利]一种基于双钨极协控摆动电弧的表面熔敷方法

说明书

本发明公开了一种基于双钨极协控摆动电弧的表面熔敷方法，包括选择焊接电源，由两台协同控制的电源组成，均输出直流正弦电流且两电流的相位相差一个半波；选择双钨极电极，两个钨极彼此靠近且分属两台电源，沿着焊接方向对称排列，长度与竖直方向的夹角以及两钨极尖端之间距离均可调节，两钨极均接负极，工件接正极；电弧在双钨极电极和工件之间产生，随着电流变化周期性左右摆动；将焊丝送至电弧的上部高温区，焊丝在电弧热的作用下熔化为液态，其形成的液柱随电弧摆动而摆动，均匀铺展在工件表面形成均匀的熔敷层。本发明不仅可有效提高熔敷效率和保证熔敷层的均匀性，同时熔敷层的厚度和宽度易于调节，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于金属表面加工领域，具体涉及一种基于双钨极协控摆动电弧的表面熔敷方法。

背景技术

表面熔敷技术是通过加热使合金元素与基体形成冶金熔合，从而制备出性能优异的表面薄层的方法，表面熔敷目的主要是表面强化和表面修复的两大功能。现代工业对机械产品的性能要求越来越高，许多机械零件要求在腐蚀、磨损、高温、高压等恶劣环境下长期稳定工作，过去常常采用一些性能优异的合金材料，并采用整体热处理的方法使零件达到使用要求。但是，由于高性能合金材料成本昂贵，而实际应用中大部分零件仅仅要求表面有一层高性能合金材料，以保证零件表面的硬度、耐蚀性和耐磨性，其心部采用普通材质即可。另外，有些零件仅发生局部的表面破损，如果使用恰当的方法修复其表面仍然可以达到使用效果，从而减少零件报废的损失，表面熔敷技术正是在这一背景下发展起来的。

利用热源熔化焊材(粉材或丝材)使其在零件表面形成熔敷层，是一种常见的表面熔敷技术，根据应用场合的不同焊材成分可分为铁基合金、钴基合金、镍基合金、碳化物硬质合金、铜基合金五大类，热源种类包括有火焰、电弧、等离子体、激光等。要实现良好的熔敷效果，需要保证如下指标：稀释率低、熔敷率高、熔敷层质量好，除了合理选择焊材，还需要合理的选用热源，但是目前的热源难以同时满足熔敷要求的各个指标，例如采用大电流TIG电弧可以有效提高熔敷效率，同时会加大稀释率、恶化熔敷层质量，再如采用等离子热源可以有效降低稀释率，并保证熔敷层质量，但熔敷效率过低，开发一种可以同时满足表面熔敷各个指标的热源极具现实意义和经济价值。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种工艺简单、控制准确的基于双钨极协控摆动电弧的表面熔敷方法，以改善现有熔敷技术不能兼顾熔敷质量和熔敷效率的问题，应用该方法不仅能有效降低稀释率，改善熔敷层质量，还能增大单道焊熔敷面积，大大提升熔敷效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种基于双钨极协控摆动电弧的表面熔敷方法，包括以下步骤：

1)选择焊接电源，由两台协同控制的电源组成，两电源均输出直流正弦电流，且两直流正弦电流的相位相差一个半波；

2)选择双钨极电极，两个钨极彼此靠近且分别属于上述两台电源，沿着焊接方向对称排列，两个钨极的长度方向与竖直方向的夹角以及两钨极尖端之间的距离均可以调节，且两钨极均接负极，工件接正极；

3)摆动电弧，电弧在所述双钨极电极和所述工件之间产生，且随着电流变化而周期性左右摆动；

4)电弧上部送丝，将焊丝送至电弧的上部，此处为电弧的高温区，所述焊丝在电弧热的作用下熔化为液态，其形成的液柱随电弧摆动而摆动，均匀铺展在所述工件表面。

作为优选，所述焊接电源的电流波形为正弦波，两直流正弦电流的相位相差一个半波，即一个电流峰值对应另一个电流的谷值。

作为优选，所述双钨极电极的材质均为铈钨，钨极直径均为3.0mm，钨极尖角均为45°，两钨极尖端间距为8–10mm，钨极与竖直方向的夹角为30°，起弧时钨极距离所述工件表面的距离为3mm，熔敷时钨极尖端距离所述工件表面为10mm。