具有介入性機械擾動特征的壓鑄件焊接方法及焊槍的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有介入性機械擾動特征的壓鑄件焊接方法，在對壓鑄件進行熔化焊焊接時，將振動或旋轉(zhuǎn)中的耐熱擾動針插入熔池內(nèi)，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中作為擾動介質(zhì)的擾動針可深入到熔池內(nèi)部，可對熔池進行更充分的攪拌，能夠有效的將熔池內(nèi)部尤其是較深部位的氣體充分逸出，焊接質(zhì)量更好。作為可應(yīng)用于本發(fā)明焊接方法的擾動裝置，具有微型的振動或旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，其輸出端連接有可插入焊接熔池內(nèi)部的耐熱擾動針，焊接過程中擾動針隨焊槍同步移動，擾動針對熔池的攪拌效果更好，可以大量減少焊縫中氣孔的含量，獲得良好的焊接接頭。
【專利說明】具有介入性機械擾動特征的壓鑄件焊接方法及焊槍

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種具有介入性機械擾動特征的壓鑄件焊接 方法及可應(yīng)用該方法的焊槍。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓力鑄造是目前成型有色金屬鋅、鋁、鎂、銅等合金鑄件的重要成型工藝方法。壓 鑄的工藝特點是鑄件的強度和硬度較高，形狀較為復(fù)雜且鑄件壁較薄，而且生產(chǎn)率極高。目 前壓鑄件被大量運用于各個行業(yè)中，例如鋁壓鑄件產(chǎn)品被大量使用在汽車行業(yè)，由于其強 度，耐用性，重量輕和可回收性等。鎂合金壓鑄產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于交通運輸，手電動工具，航空 航天及3C領(lǐng)域等。但受到壓鑄工藝的影響，壓鑄件內(nèi)部往往含有較多的氣體，這些氣體成 為了壓鑄件在焊接（主要為熔化焊）工藝過程中形成氣孔的主要原因，壓鑄件焊接后在接 頭處形成大量的宏觀和微觀氣孔，嚴(yán)重影響接頭質(zhì)量。由此，在工程應(yīng)用中通常認(rèn)為壓鑄件 是不宜進行熔化焊，這在很大程度上限制了有色合金壓鑄件后續(xù)加工工藝的選擇，如不能 進行焊補和焊接連接，也在一定程度上影響了其在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用和推廣。因此，解決壓 鑄件焊接氣孔問題具有重要的工程意義。
[0003] 公布號為CN102794542A和CN101239415A的兩篇專利文件均公開了一種在焊接過 程中利用外界振源使焊絲振動以減少焊接氣孔的焊接方法，雖然焊絲振動可以在一定程度 上減少焊接氣孔，但存在如下兩個問題：1)在焊接過程中焊絲會熔化，難以深入熔池底部， 其振動只能使熔池表面得到一定的振動，使熔池內(nèi)靠近表面部分的氣孔逸出，而熔池內(nèi)部 尤其是較深部位的氣孔無法從熔池內(nèi)逸出；2)焊絲需要在保持穩(wěn)定給進的同時對熔池施 加振動，其控制難度較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠有效的使熔池內(nèi)部尤其是 較深部位氣孔逸出、并且簡單可靠的減少焊接氣孔的壓鑄件焊接方法。
[0005] 與此相應(yīng)，本發(fā)明另一個要解決的技術(shù)問題是提供一種可以有效減少熔池內(nèi)部氣 孔的焊槍。
[0006] 就焊接方法而言，對壓鑄件進行熔化焊焊接，焊接過程中將振動或偏心旋轉(zhuǎn)中的 擾動針插入熔池內(nèi)部對熔池進行攪拌。相比焊絲振動，本發(fā)明中作為擾動介質(zhì)的擾動針可 深入到熔池內(nèi)部，可對熔池進行更充分的攪拌，能夠有效的將熔池內(nèi)部尤其是較深部位的 氣體充分逸出，焊接質(zhì)量更好。
[0007] 作為本方法的優(yōu)化，在焊接過程中擾動針隨焊槍同步移動，擾動針對熔池的攪拌 效果更好，可以大量減少焊縫中氣孔的含量，獲得良好的焊接接頭。
[0008] 就可應(yīng)用于上述方法的焊槍，包括焊槍本體，焊槍本體上安裝有攪拌驅(qū)動裝置，攪 拌驅(qū)動裝置的輸出端連接有可插入焊接熔池內(nèi)部的擾動針。
[0009] 優(yōu)選的，所述攪拌驅(qū)動裝置為微型振動電機。
[0010] 優(yōu)選的，攪拌驅(qū)動裝置為旋轉(zhuǎn)電機，所述旋轉(zhuǎn)電機輸出軸偏心旋轉(zhuǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0012] 圖1為本發(fā)明的焊槍結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明的擾動針的示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 一、焊接方法的實施例
[0015] 采用實施例1-6與對照例1-2進行對比，對本發(fā)明的焊接方法作進一步詳細(xì)說明。
[0016] 特別說明的是，所有實施例及對照例中的以下參數(shù)均一致：塊狀試樣幾何尺寸 為70mmX50mmX6mm，焊機型號為歐地希（0TC)AVP-360,鎢極氬弧焊焊接參數(shù)為：焊接電流 100A、電壓25V，焊接速率280mm/min，保護氣體為純度為99. 99%的氬氣；實施例中選用鎢 針作擾動針3,鎢針直徑為1.5mm，插入熔池端被打磨成楔型（如圖2所示）。焊接具體步 驟為：焊接時將被焊試樣固定，在引弧板上引弧后啟動焊接小車，使焊槍1以一定的速度移 動，完成焊接。
[0017] 對照例1 :
[0018] 對象為壓鑄態(tài)塊狀A(yù)Z91D鎂合金，焊接時不加入擾動裝置。
[0019] 實驗結(jié)果：計算得焊縫氣孔率為0· 283。
[0020] 對照例2 :
[0021] 對象為壓鑄態(tài)塊狀A(yù)356鋁合金，焊接時不加入擾動裝置。
[0022] 實驗結(jié)果：計算得焊縫氣孔率為0.276。
[0023] 實施例1 :
[0024] 對象為壓鑄態(tài)塊狀A(yù)Z91D鎂合金，鎢極氬弧焊焊接壓鑄鎂合金的同時，鎢針插入 至熔池內(nèi)部并與焊槍1同步移動,振動電機帶動鎢針振動,振動頻率20Hz，對焊接熔池進行 振動擾動，鎢針傾斜角為30°，以有利于熔池中氣體的逸出。
[0025] 實驗結(jié)果：計算得焊縫氣孔率為0. 172,與對照例1相比焊縫氣孔率下降39. 2%。
[0026] 實施例2 :
[0027] 對象為壓鑄態(tài)塊狀A(yù)356鋁合金，鎢極氬弧焊焊接壓鑄鋁合金的同時，鎢針插入至 熔池內(nèi)部并與焊槍1同步移動,振動電機帶動鎢針振動,振動頻率1000Hz，對焊接熔池進行 振動擾動，鎢針傾斜角為30°，以有利于熔池中氣體的逸出。
[0028] 實驗結(jié)果：計算的焊縫氣孔率為0. 148,與對照例2相比氣孔率下降46. 4 %。
[0029] 實施例3 :
[0030] 對象為壓鑄態(tài)塊狀A(yù)Z91D鎂合金，鎢極氬弧焊焊接壓鑄鎂合金的同時，鎢針插入 至熔池內(nèi)部并與焊槍1同步移動,振動電機帶動鎢針振動,振動頻率3000Hz，對焊接熔池 進行振動擾動，鎢針傾斜角為30°，以有利于熔池中氣體的逸出。
[0031] 實驗結(jié)果：計算的焊縫氣孔率為0. 134,與對照例1相比氣孔率下降52. 7%。
[0032] 實施例4 :
[0033] 對象為壓鑄態(tài)塊狀A(yù)356鋁合金，鎢極氬弧焊焊接壓鑄鋁合金的同時，鎢針插入至 熔池內(nèi)部并與焊槍1同步移動，旋轉(zhuǎn)電機帶動鎢針偏心旋轉(zhuǎn)，偏心旋轉(zhuǎn)即擾動針繞自身軸 線以外的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速率為10r/S，對焊接熔池進行攪拌擾動，鎢針傾斜角為30°，以 有利于熔池中氣體的逸出。
[0034] 實驗結(jié)果：計算的焊縫氣孔率為0. 175,與對照例2相比氣孔率下降36. 6%。
[0035] 實施例5 :
[0036] 對象為壓鑄態(tài)塊狀A(yù)Z91D鎂合金，鎢極氬弧焊焊接壓鑄鎂合金的同時，鎢針插入 至熔池內(nèi)部并與焊槍1同步移動，旋轉(zhuǎn)電機帶動鎢針偏心旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速率為500r/s，對焊接 熔池進行攪拌擾動，鎢針傾斜角為30°，以有利于熔池中氣體的逸出。
[0037] 實驗結(jié)果：計算的焊縫氣孔率為0. 151，與對照例1相比氣孔率下降46. 6%。
[0038] 實施例6 :
[0039] 對象為壓鑄態(tài)塊狀A(yù)356鋁合金，鎢極氬弧焊焊接壓鑄鋁合金的同時，鎢針插入至 熔池內(nèi)部并與焊槍1同步移動，旋轉(zhuǎn)電機帶動鎢針偏心旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速率為l〇〇〇r/ s，對焊接 熔池進行攪拌擾動，鎢針傾斜角為30°，以有利于熔池中氣體的逸出。
[0040] 實驗結(jié)果：計算的焊縫氣孔率為0. 137,與對照例2相比氣孔率下降50. 4%。
[0041] 結(jié)果對比：
[0042] 1、實驗結(jié)果匯總見下表：
[0043] 表1實驗結(jié)果匯總表

【權(quán)利要求】
1. 一種具有介入性機械擾動特征的壓鑄件焊接方法，其特征在于：在對壓鑄件進行熔 化焊焊接時，將擾動針插入熔池內(nèi)，對熔池進行攪拌。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介入性機械擾動特征的壓鑄件焊接方法，其特征在于： 所述擾動針對熔池內(nèi)部采用振動攪拌。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介入性機械擾動特征的壓鑄件焊接方法，其特征在于： 所述擾動針對熔池內(nèi)部采用偏心旋轉(zhuǎn)攪拌。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的具有介入性機械擾動特征的壓鑄件焊接方法，其特征在 于：焊接過程中耐熱擾動針隨焊槍同步移動。
5. -種可應(yīng)用于上述焊接方法的焊槍，包括焊槍本體（1)，其特征在于：所述焊槍本體 (1)上安裝有攪拌驅(qū)動裝置（2 )，所述攪拌驅(qū)動裝置輸出端連接有可插入焊接熔池內(nèi)部的擾 動針（3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊槍，其特征在于：所述攪拌驅(qū)動裝置（2)為微型振動電機。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊槍，其特征在于：所述攪拌驅(qū)動裝置（2)為旋轉(zhuǎn)電機，所述 旋轉(zhuǎn)電機輸出軸偏心旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號】B23K9/32GK104227195SQ201410383380
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】游國強, 李滋亮, 馬小黎, 黎圣林, 楊永攀 申請人:重慶大學(xué)