專利名稱：一種焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于焊絲自轉(zhuǎn)式的熔化極焊接方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展與焊接技術(shù)的不斷革新，薄板結(jié)構(gòu)及異種金屬冷焊需求越來(lái)越迫切。目前基于薄板焊接以及異種金屬之間的熔化連接逐漸成為焊接技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于熔化極焊接技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、可進(jìn)行全位置焊接、節(jié)能及接頭質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，因此其在薄板結(jié)構(gòu)及異種金屬焊接方面具有較大的應(yīng)用前景。熔化極焊接時(shí)，焊絲熔化作為填充金屬?gòu)亩纬珊缚p，眾所周知，在電弧熱的作用下，焊絲端頭的熔化金屬會(huì)在端部形成熔滴，熔滴穩(wěn)定地向工件上的熔池中過(guò)渡是形成焊縫的關(guān)鍵因素。熔滴過(guò)渡方式有很多種，其中短路過(guò)渡由于存在熔滴與熔池的周期性短路，因此其焊接熱輸入最易于控制，普通熔化極短路過(guò)渡焊接時(shí)，當(dāng)在電弧作用下形成的液態(tài)熔滴與熔池接觸短路時(shí)，液態(tài)金屬與熔池接觸以后形成液相橋，傳統(tǒng)熔化極焊接方法通過(guò)施加較大的焊接電流產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁力，在電磁力的作用下使液相橋爆斷，液態(tài)金屬?gòu)亩魅肴鄢?。此類傳統(tǒng)熔化極短路過(guò)渡焊接方法由于采用了大的短路電流，因此往往容易出現(xiàn)飛濺，并且增加了焊接過(guò)程中的熱輸入。針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)有的如美國(guó)專利US2009026188A1，為了控制熔滴短路過(guò)渡過(guò)程及焊接熱輸入問(wèn)題，采用了焊絲反向運(yùn)動(dòng)的方式，也就是當(dāng)熔滴與熔池接觸形成液相橋以后，焊絲瞬間向上運(yùn)動(dòng)，從而外加一個(gè)反向力拉斷液相橋，因而在熔滴短路過(guò)渡的過(guò)程中便可以降低短路電流，進(jìn)而可以降低焊接熱輸入。目前通過(guò)外加驅(qū)動(dòng)力的方式提高焊接過(guò)程質(zhì)量的方式還有旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊接裝置，這種方法的原理主要基于設(shè)計(jì)偏心導(dǎo)電管或者偏心導(dǎo)電嘴改變焊絲端部的運(yùn)動(dòng)軌跡，如中國(guó)專利200510038527. 4主要通過(guò)空心電機(jī)帶動(dòng)偏心導(dǎo)電嘴運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電弧的旋轉(zhuǎn)，焊絲本體并不進(jìn)行自轉(zhuǎn)。這種方法由于只是實(shí)現(xiàn)了電弧的旋轉(zhuǎn)，只是改變了電弧加熱位置的不斷變化，因此只能在厚板焊接時(shí)，用電弧偏離軸心的旋轉(zhuǎn)來(lái)增加電弧對(duì)坡口側(cè)壁的加熱，消除側(cè)壁的熔合不良問(wèn)題，同時(shí)，由于焊絲端部的空間位置不斷變化，因此也不能穩(wěn)定地在熔池和焊絲之間實(shí)現(xiàn)液相橋，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短路過(guò)渡，不能實(shí)現(xiàn)上述美國(guó)專利所謂的低熱輸入焊接過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)低熱輸入的熔化極焊接短路過(guò)渡過(guò)程，本發(fā)明提供了一種焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法及其裝置，通過(guò)焊絲本體的有序自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)熔化極焊接時(shí)液相橋的失穩(wěn)破斷，降低短路過(guò)渡對(duì)焊接大電流的要求，進(jìn)而降低焊接過(guò)程中的熱輸入，實(shí)現(xiàn)薄板及異種金屬連接的需求。采用上述方法及裝置的熔化極短路過(guò)渡過(guò)程如下當(dāng)熔滴與熔池接觸以后形成液相橋，焊絲由于進(jìn)行自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此可以對(duì)液相橋施加扭轉(zhuǎn)力，進(jìn)而將液相橋“扭斷”，而不需要較高的短路電流，即可以把短路電流有效降低，進(jìn)而可以極大地降低焊接熱輸入，最終實(shí)現(xiàn)低熱輸入條件下薄板及異種金屬的連接。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在熔化極焊接過(guò)程中，焊絲在向下不斷送進(jìn)的過(guò)程中，進(jìn)行自轉(zhuǎn)，焊絲自轉(zhuǎn)采用PLC編程控制的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)及PLC程序?qū)崿F(xiàn)焊絲的恒速同向自轉(zhuǎn)或脈動(dòng)同向自轉(zhuǎn)或雙向脈動(dòng)自轉(zhuǎn)。所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于熔化極焊接過(guò)程中，焊接電源I的正極輸出通過(guò)靜止石墨電刷15與導(dǎo)電銅環(huán)16相連，導(dǎo)電銅環(huán)16通過(guò)導(dǎo)電管17與焊接導(dǎo)電嘴19連通，焊接電流由焊接電源I正極輸出，通過(guò)導(dǎo)線流過(guò)石墨電刷15，通過(guò)石墨電刷15與導(dǎo)電銅環(huán)16的接觸導(dǎo)電而流經(jīng)導(dǎo)電銅環(huán)16，再經(jīng)過(guò)導(dǎo)電管17傳輸電流到導(dǎo)電嘴19，導(dǎo)電嘴19與焊絲之間通過(guò)導(dǎo)電在工件21與焊絲本體4之間引燃電弧20形成焊接電流回路，焊絲盤(pán)2、焊絲本體4、連接桿22、導(dǎo)電銅環(huán)16、導(dǎo)電管17及導(dǎo)電嘴19沿焊絲中心軸線 作相同角度自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于焊接過(guò)程中，石墨電刷處于靜止?fàn)顟B(tài)，包括焊絲盤(pán)(2)、連接桿(22)、導(dǎo)電銅環(huán)(16)、導(dǎo)電管(17)、導(dǎo)電嘴(19)以及焊絲本體(4)在內(nèi)的部位沿焊絲軸線發(fā)生相同方向和角度的自轉(zhuǎn)。所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于焊接回路中電刷的類型可以使用天然石墨或金屬石墨或電化石墨。所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于普通焊絲進(jìn)行焊接時(shí)在噴嘴支架11與導(dǎo)電管17之間增加滾針軸承或者深溝球軸承，在噴嘴支架11上設(shè)置氣體輸入管13。實(shí)現(xiàn)焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法的裝置，包含焊絲盤(pán)2、焊絲盤(pán)支架3，連接桿22、導(dǎo)電銅環(huán)16、導(dǎo)電管17，其特征在于該裝置通過(guò)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(M2)9驅(qū)動(dòng)導(dǎo)電管17發(fā)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)電管17與送絲滾輪7和送絲電機(jī)(Ml)8組合成的送絲系統(tǒng)采用螺栓聯(lián)接在一起，送絲系統(tǒng)上部通過(guò)連接桿22與焊絲盤(pán)支架3通過(guò)螺栓聯(lián)接，焊絲盤(pán)2、焊絲盤(pán)支架3、連接桿22、由送絲滾輪7和送絲電機(jī)(Ml)S組合成的送絲系統(tǒng)以及導(dǎo)電管17固定聯(lián)接在一起，外部通過(guò)軸承5與行走支架6配合，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中焊絲自轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，焊接時(shí)，焊接電源通過(guò)正極輸出電流，通過(guò)靜止的石墨電刷15與自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)電銅環(huán)16的導(dǎo)電實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊接回路導(dǎo)通焊接。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)焊絲沿焊絲軸心的自轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)熔滴過(guò)渡的控制，減小短路電流，實(shí)現(xiàn)低熱輸入、無(wú)飛濺的熔化極焊接過(guò)程。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。由圖I所示，本發(fā)明包括1-焊接電源、2-焊絲盤(pán)、3-焊絲盤(pán)支架、4-焊絲本體、5-軸承、6-行走支架、7-送絲滾輪、8-送絲電機(jī)Ml、9-自轉(zhuǎn)電機(jī)M2、10-傳動(dòng)齒輪I、11-噴嘴支架、12-傳動(dòng)齒輪2、13-保護(hù)氣體導(dǎo)入口、14-噴嘴罩、15-石墨電刷、16-導(dǎo)電銅環(huán)、17-導(dǎo)電管、18-節(jié)流銅絲網(wǎng)、19-導(dǎo)電嘴、20-自轉(zhuǎn)電弧、21-母材、22-連接桿。由圖I所示，整個(gè)焊接供電回路由焊接電源正極-石墨電刷-導(dǎo)電銅環(huán)-導(dǎo)電管-導(dǎo)電嘴-焊絲本體-自轉(zhuǎn)電弧-工件-焊接電源負(fù)極組成，在壓緊彈簧的作用下，石墨電刷15與導(dǎo)電銅環(huán)16之間發(fā)生相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兩者通過(guò)摩擦接觸實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電，這樣就在焊接電纜無(wú)纏繞的情況下，實(shí)現(xiàn)焊接回路的導(dǎo)通。焊接過(guò)程中，行走支架6、噴嘴支架11、石墨電刷15 、噴嘴罩14、節(jié)流銅絲網(wǎng)18不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，包括焊絲盤(pán)2、焊絲盤(pán)支架3、導(dǎo)電銅環(huán)16、導(dǎo)電管17、連接桿22、導(dǎo)電嘴19以及焊絲4在內(nèi)的都要發(fā)生沿焊絲軸線的自轉(zhuǎn)；自轉(zhuǎn)電機(jī)M2、傳動(dòng)齒輪10和12、軸承構(gòu)成焊接自轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)部分，自轉(zhuǎn)速度及方向可以調(diào)節(jié)，從而可以獲得要求的自轉(zhuǎn)方式。送絲電機(jī)Ml、送絲滾輪7和送絲速度控制系統(tǒng)配合，將焊絲4送入連接桿22和導(dǎo)電管17，從導(dǎo)電嘴19送出，其送絲速度可以根據(jù)焊接條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。可調(diào)噴嘴支架11、噴嘴罩14、節(jié)流銅絲網(wǎng)18、保護(hù)氣體導(dǎo)入口 13等構(gòu)成噴嘴機(jī)構(gòu)部分，可調(diào)噴嘴支架11固定在行走支架6上，采用手動(dòng)絲杠調(diào)節(jié)，根據(jù)焊接過(guò)程調(diào)節(jié)噴嘴的高度，達(dá)到更好的保護(hù)效果。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)之間的配合與協(xié)調(diào)，便可以實(shí)現(xiàn)在焊接過(guò)程中焊絲的自轉(zhuǎn)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)熔滴短路過(guò)渡過(guò)程的優(yōu)化，降低焊接熱輸入，實(shí)現(xiàn)薄板結(jié)構(gòu)及異種金屬之間的連接。在實(shí)際應(yīng)用中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以在本發(fā)明的技術(shù)方案內(nèi)，合理選擇其他的設(shè)計(jì)方法和參數(shù)，但與本發(fā)明所保護(hù)的技術(shù)方案實(shí)質(zhì)性相同，仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于在熔化極焊接過(guò)程中，焊絲在向下不斷送進(jìn)的過(guò)程中，進(jìn)行自轉(zhuǎn)，焊絲自轉(zhuǎn)采用PLC編程控制的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)及PLC程序?qū)崿F(xiàn)焊絲的恒速同向自轉(zhuǎn)或脈動(dòng)同向自轉(zhuǎn)或雙向脈動(dòng)自轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于熔化極焊接過(guò)程中，焊接電源(I)的正極輸出通過(guò)靜止石墨電刷(15)與導(dǎo)電銅環(huán)(16)相連，導(dǎo)電銅環(huán)(16)通過(guò)導(dǎo)電管(17)與焊接導(dǎo)電嘴(19)連通，焊接電流由焊接電源(I)正極輸出，通過(guò)導(dǎo)線流過(guò)石墨電刷(15)，通過(guò)石墨電刷(15)與導(dǎo)電銅環(huán)(16)的接觸導(dǎo)電而流經(jīng)導(dǎo)電銅環(huán)(16)，再經(jīng)過(guò)導(dǎo)電管(17)傳輸電流到導(dǎo)電嘴(19)，導(dǎo)電嘴(19)與焊絲之間通過(guò)導(dǎo)電在工件(21)與焊絲本體(4)之間引燃電弧(20)形成焊接電流回路，焊絲盤(pán)(2)、焊絲本體(4)、連接桿(22)、導(dǎo)電銅環(huán)(16)、導(dǎo)電管(17)及導(dǎo)電嘴(19)沿焊絲中心軸線作相同角度自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于焊接過(guò)程中，石墨電刷處于靜止?fàn)顟B(tài)，包括焊絲盤(pán)(2)、連接桿(22)、導(dǎo)電銅環(huán)(16)、導(dǎo)電管(17)、導(dǎo)電嘴(19)以及焊絲本體(4)在內(nèi)的部位沿焊絲軸線發(fā)生相同方向和角度的自轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于焊接回路中電刷的類型可以使用天然石墨或金屬石墨或電化石墨。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于普通焊絲進(jìn)行焊接時(shí)在噴嘴支架(11)與導(dǎo)電管(17)之間增加滾針軸承或者深溝球軸承，在噴嘴支架(11)上設(shè)置氣體輸入管(13)。
6.根據(jù)權(quán)利I所述的焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法的裝置，包含焊絲盤(pán)(2)、焊絲盤(pán)支架(3)，連接桿(22)、導(dǎo)電銅環(huán)(16)、導(dǎo)電管(17)，其特征在于該裝置通過(guò)自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2 (9)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)電管(17)發(fā)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)電管(17)與送絲滾輪(7)和送絲電機(jī)Ml⑶組合成的送絲系統(tǒng)采用螺栓聯(lián)接在一起，送絲系統(tǒng)上部通過(guò)連接桿(22)與焊絲盤(pán)支架(3)通過(guò)螺栓聯(lián)接，焊絲盤(pán)(2)、焊絲盤(pán)支架(3)、連接桿(22)、由送絲滾輪(7)和送絲電機(jī)Ml (8)組合成的送絲系統(tǒng)以及導(dǎo)電管(17)固定聯(lián)接在一起，外部通過(guò)軸承(5)與行走支架(6)配合，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中焊絲自轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，焊接時(shí)，焊接電源通過(guò)正極輸出電流，通過(guò)靜止的石墨電刷(15)與自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)電銅環(huán)(16)的導(dǎo)電實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊接回路導(dǎo)通焊接。
全文摘要
本發(fā)明提出一種焊絲自轉(zhuǎn)式熔化極焊接方法，其特征在于在熔化極焊接過(guò)程中，焊絲在向下不斷送進(jìn)的過(guò)程中，進(jìn)行自轉(zhuǎn)，焊絲自轉(zhuǎn)采用PLC編程控制的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)及PLC程序?qū)崿F(xiàn)焊絲的恒速同向自轉(zhuǎn)或脈動(dòng)同向自轉(zhuǎn)或雙向脈動(dòng)自轉(zhuǎn)，并涉及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)焊絲沿焊絲軸心的自轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)熔滴過(guò)渡的控制，減小短路電流，實(shí)現(xiàn)低熱輸入、無(wú)飛濺的熔化極焊接過(guò)程。
文檔編號(hào)B23K9/133GK102896400SQ20121042520
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者張洪濤, 趙占峰, 馮吉才, 胡樂(lè)亮, 代翔宇, 張強(qiáng)強(qiáng), 韓超, 劉積厚 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)