雙空心陰極擺動電弧焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙空心陰極擺動電弧焊接方法，屬于焊接方法領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科技的逐步發(fā)展，焊接也逐漸從技藝走向科學(xué)。傳統(tǒng)粗放式的焊接方法已無法滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求，高質(zhì)高效的先進(jìn)焊接技術(shù)成為焊接工作者追求的目標(biāo)。
[0003]拘束電弧可以在相同焊接工藝參數(shù)的條件下，提高電弧能量密度，進(jìn)而可以提高焊接速度和焊接生產(chǎn)效率。目前的研究中拘束電弧焊接方法主要為等離子弧焊接，這種焊接方法是傳統(tǒng)TIG焊的進(jìn)階技術(shù)，通過機(jī)械壓縮、自磁壓縮和水冷壓縮的三大壓縮作用，使電弧產(chǎn)生拘束效果，提高電弧穿透能力，可以不開坡口一次焊透較厚的工件，顯著提高焊接效率。
[0004]為了增加一次焊縫寬度，減少焊接道數(shù)，提高熔敷效率，人們提出了雙弧焊接方法。雙弧焊接主要分為雙絲熔化極焊接和雙鎢極非熔化極焊接。根據(jù)焊絲接電極的不同，雙絲焊又分為串列雙絲焊、并列雙絲焊和串連雙絲焊。當(dāng)利用雙電源時(shí)，一般電源分為雙直流電源、前直后交或者雙交流等配置方式。實(shí)際應(yīng)用中，如果兩個(gè)都用直流電，容易產(chǎn)生電磁干擾，所以主要以前直后交方式為主，前面一根絲通直流電，低電壓大電流，得到大熔深;后面一根絲通交流電，利用交流電源焊縫成型比較平滑的特性，用來形成良好的焊縫成型。
[0005]雙鎢極TIG焊接是近年來新出現(xiàn)的一種新型焊接方法，可以克服傳統(tǒng)單TIG焊焊接效率低的缺點(diǎn)。在同一個(gè)焊槍內(nèi)部放置兩個(gè)彼此絕緣的鎢極，由兩臺焊接電源供電，在兩鎢極之間形成一個(gè)耦合電弧，電弧電壓低于傳統(tǒng)單鎢極電弧。該方法提高了鎢極氬弧焊的焊接速度和焊接熔敷率，在保持鎢極氬弧焊高品質(zhì)的基礎(chǔ)上提高了焊接生產(chǎn)率。
[0006]擺動焊接有多種方式可以實(shí)現(xiàn)，既可以通過施加外力使焊槍進(jìn)行機(jī)械擺動，也可以通過電磁力或者利用氣體的熱收縮效應(yīng)來控制電弧。電弧擺動方式主要有鋸齒形、弓字形、點(diǎn)之形、圓弧形和直線型。擺動焊接可以一次獲得較寬的焊縫，減少焊道次數(shù)，大幅提高焊接生產(chǎn)效率，縮短焊接時(shí)間。
[0007]本發(fā)明在同一把焊槍內(nèi)設(shè)置兩個(gè)相同的管狀鎢極，兩鎢極之間垂直送入焊絲，通過抽氣裝置使其中一個(gè)空心陰極內(nèi)部及其下方電弧中心區(qū)形成負(fù)壓狀態(tài)，在外界大氣壓的作用下形成拘束態(tài)電弧，此時(shí)，另一電弧為自由態(tài)。持續(xù)一定時(shí)間后，交換操作，使兩電弧的拘束態(tài)和自由態(tài)交替進(jìn)行，出現(xiàn)擺動效果。從兩電弧中間送入的熔滴在電弧力的作用下會在兩側(cè)往返擺動。此焊接方法可以在保證焊接質(zhì)量的前提下，提高焊接速度，增加電流承載能力，減小焊接變形。拘束態(tài)電弧可以提高電弧的能量密度，增加對焊接工件的穿透能力，拘束態(tài)電弧和自由態(tài)電弧的交替出現(xiàn)，對熔池還會產(chǎn)生一種震蕩攪動作用，可以防止粗大晶粒的產(chǎn)生，從而提高焊縫質(zhì)量。焊絲從中間垂直送入可以平衡兩電弧的相互干擾作用，吸收部分電弧熱量，減少電弧對工件的熱量輸入，減小熱影響區(qū)范圍。擺動的恪滴可以一次填充較寬的區(qū)域，彌補(bǔ)咬邊及熔池下榻等焊接缺陷，進(jìn)一步提高焊接生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有焊接方法的缺陷及不足，提出了一種雙空心陰極擺動電弧焊接方法。該焊接方法通過抽氣裝置使兩空心陰極形成的電弧交替出現(xiàn)拘束態(tài)和自由態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了擺動焊的效果。從兩電極中間送入的熔滴在周期變化的電弧力的作用下，在兩側(cè)往復(fù)擺動，增加了填充面積，不僅改善了焊縫質(zhì)量，還提高了焊接效率。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種雙空心陰極的擺動電弧焊接方法。
[0010]雙空心陰極擺動電弧焊接方法，在焊接過程中，通過兩個(gè)抽氣系統(tǒng)，交替抽氣，使兩空心陰極下方交替出現(xiàn)拘束態(tài)電弧和自由態(tài)電弧復(fù)合的耦合電弧，通過控制兩空心陰極出口的壓力值，控制耦合電弧內(nèi)的等離子體流動，從而形成擺動焊接效果;焊絲從兩電極中間送入，熔滴在電弧力和氣流的引導(dǎo)下，有規(guī)律的往復(fù)擺動。
[0011]所述空心陰極為空心管狀非熔化電極。
[0012]同一把焊槍內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)相同的并列空心陰極，焊絲從兩空心陰極中間送入電弧。
[0013]由兩個(gè)抽氣系統(tǒng)分別控制空心陰極內(nèi)部及空心陰極形成的電弧中心區(qū)的壓強(qiáng)值；通過控制閥門使兩電極下方交替出現(xiàn)自由態(tài)和拘束態(tài)電弧復(fù)合的耦合電弧。
[0014]兩電極尖端的連線垂直于焊接方向、平行于焊接方向或與焊接方向成一定角度。
[0015]焊接過程中雙空心陰極的電流波形為直流、方波、交流或變極性波形。
[0016]焊接過程中，在形成自由態(tài)電弧的空心陰極中通入氣體，增強(qiáng)耦合電弧內(nèi)的氣體流動。
[0017]兩個(gè)并列的空心管狀陰極分別通過連接接頭依次連接閥門、壓力釋放裝置、抽氣裝置連接構(gòu)成兩個(gè)并列的氣體回路，壓力釋放裝置上設(shè)有壓強(qiáng)顯示裝置;兩個(gè)并列的空心管狀陰極分別經(jīng)由焊接電源及控制系統(tǒng)與工件連接;焊絲由送絲裝置送入兩個(gè)并列的空心管狀陰極之間，兩個(gè)并列的空心管狀陰極外面采用保護(hù)氣噴嘴進(jìn)行氣體保護(hù)。
[0018]利用抽氣裝置，開啟一側(cè)閥門，使其中一個(gè)管狀陰極空心腔內(nèi)及電弧中心區(qū)形成負(fù)壓狀態(tài)，在大氣壓力的作用下，使此電弧產(chǎn)生壓縮效果，形成拘束態(tài)電弧，而此時(shí)另一電弧處于自由狀態(tài)，持續(xù)一定時(shí)間后，關(guān)閉此閥門，開啟另一側(cè)閥門，使拘束態(tài)電弧恢復(fù)成自由態(tài)，而另一電弧成為拘束態(tài)，隨后如此往復(fù)進(jìn)行，使兩電弧一直處于自由態(tài)和拘束態(tài)并存的形式。焊絲從兩電極中間垂直送入，在上述兩側(cè)電弧交替出現(xiàn)自由態(tài)和拘束態(tài)的情況下，熔滴出現(xiàn)往復(fù)擺動現(xiàn)象。
[0019]兩個(gè)焊接電源分別控制，抽氣裝置也分為兩路。抽氣系統(tǒng)包括抽氣裝置、壓力釋放裝置和壓強(qiáng)顯示裝置，通過壓力釋放裝置調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)壓力。使焊絲通過送絲裝置從兩電極中間垂直送入，利用電弧的熱量熔化并實(shí)現(xiàn)熔滴的擺動。其他焊槍必須的氣路和水路按照常規(guī)方法連接。
[0020]該焊接方法具體操作步驟如下:
[0021 ] (I)焊前準(zhǔn)備。將焊接工件及與之相匹配的焊絲準(zhǔn)備就緒，如果板厚較大時(shí)，適當(dāng)開坡口。將兩個(gè)焊接電源和控制系統(tǒng)與不同的空心陰極分別連接成回路。將抽氣裝置、壓力釋放裝置和壓強(qiáng)顯示裝置連接進(jìn)氣路系統(tǒng)，并確保氣路暢通。其他的氣路和水路按常規(guī)接法連接。
[0022](2)抽氣。確保抽氣回路中的兩個(gè)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，開啟抽氣裝置，調(diào)節(jié)壓力釋放裝置，使壓強(qiáng)顯示裝置上顯示的壓強(qiáng)值為預(yù)設(shè)值。
[0023](3)起弧。調(diào)節(jié)焊接電源內(nèi)的焊接工藝參數(shù)，分別燃起兩個(gè)空心陰極電弧，開啟送絲裝置，使焊絲按照一定速度持續(xù)送入焊接電弧內(nèi)部并熔化，待電弧穩(wěn)定之后，打開一側(cè)氣路上的閥門，并同時(shí)調(diào)節(jié)壓力釋放裝置，使空心陰極內(nèi)部及電弧中心區(qū)壓強(qiáng)值保持在預(yù)設(shè)值，持續(xù)一定時(shí)間后，關(guān)閉此閥門，開啟另一氣路中的閥門，使兩電弧的拘束態(tài)與自由態(tài)交替，起到擺動焊接效果，之后，如此反復(fù)操作。
[0024](4)正常焊接。待上述電弧穩(wěn)定之后，按照一定的焊接速度開始正常焊接。在焊接過程中，可以按照需要調(diào)節(jié)壓力和電弧自由態(tài)和拘束態(tài)的交替時(shí)間，控制電弧拘束程度、擺動程度和擺動范圍，進(jìn)而準(zhǔn)確控制焊接熱輸入和熔滴填充范圍。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)如下。
[0026]1、與單鎢極電弧焊接相比，在相同鎢極載流能力條件下，本發(fā)明能夠承載更大的電流，增加焊接熱輸入，因此在焊接