气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法技术

一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法属于焊接方法领域。本发明专利技术特征：非熔化极焊接电源内的电流以脉冲的形式进行变化，通过气流波形控制器、气流控制执行单元，结合电流脉冲波形，实现对所需调制的气路气流量的控制。通过对气、电联合控制，使气、电脉冲联合作用，从而实现对焊缝成形及质量的改善。这种焊接方法不仅极大的提高了气、电的切合度，改善了非熔化极焊接工艺，而且通过这种方法有助于改善焊缝成形，有利于提升焊缝质量。

【技术实现步骤摘要】
气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法
本专利技术涉及一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，属于焊接方法领域。
技术介绍
近年来，随着全球气候变暖和能源问题的日益突出，各国政府均对产品的轻量化提出了新的要求，铝合金、镁合金等轻质结构合金在机械制造、航空航天、汽车工业以及3C领域的应用日益广泛，有效的解决其焊接问题、开发更适于焊接轻质合金的焊接方法显得尤为重要和迫切。钨极氩弧焊作为非熔化极焊接的一种，因其高质量的焊接而得到广泛的应用，具有如下优点：(1)氩气能有效的隔绝周围空气而它本身却不溶于金属，也不与金属反应；焊接过程中电弧还有去除表面氧化膜的作用，可以适用于各种金属，特别是有色、易氧化金属如铝、镁等的焊接。(2)钨极氩弧焊的电弧是最稳定的电弧焊接方法。即使在很小的焊接电流(<10A)下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板焊接。但是钨极氩弧焊(TIG)自身也有很多不足。熔深浅，熔敷速度小，生产率较低，仅适用于较薄板的焊接。这些成为了这种焊接方法的最大瓶颈。等离子弧焊作为非熔化极焊接的一种，由于其电弧的形成过程中受到了机械压缩、热压缩、电磁收缩三大效应，其电弧成为高能量密度热源，使其能够满足新的特殊工艺要求，所以在焊接过程中得到了迅速的发展和应用。穿孔型等离子弧焊接因其焊接熔深大、焊接效率高、气孔率低等潜在的优势，广泛应用于汽车、飞机、火箭、太空飞船等的焊接，成为21世纪最具发展前景和最有效的加工技术之一。但是为了进一步扩大其应用领域，改善其焊接过程中的焊缝成形和提升接头性能，需要不断对其进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有焊接方法的上述不足，进一步改善焊缝成形、提高街头性能，提供了一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法。一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：该方法是按照如下步骤进行：1)由非熔化极焊接电源及控制系统输出焊接过程中的脉冲电流波形；2)气流波形控制器(10)检测由非熔化极焊接电源及控制系统输出的电流波形，获得单个电流波形周期中包括上升沿时间t2和下降沿时间t4的特征时间点，作为气流波形控制器(10)进行气流波形控制的依据；3)由气流波形控制器(10)根据获得的单个电流波形周期中的特征时间点产生气体流量控制信号供给安装在非熔化极焊枪内部气体通路中的气流控制执行单元(11)，实现对非熔化极焊接过程中不同阶段的气体流量控制。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：非熔化极焊接电源及控制系统能够模拟输出与实际焊接过程一致的电流波形或等比例的缩小的数字信号供气流波形控制器(10)检测。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：气流波形控制器(10)具有显示气流流量波形、当前气体流量和预设气体流量的功能，能够输出信号供给安装在非熔化极焊枪上的气流控制执行单元(11)，来实现非熔化极焊接过程中不同阶段的气体流量控制。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：在非熔化极焊枪上并联安装两组气体流量控制执行单元(11)，每组气体流量控制执行单元分别由串联安装的气体质量流量控制器(9)和高频电磁阀(12)组成。进一步，所述气体质量流量控制器(13)的气体流量调节范围为0.5～20L/min，高频电磁阀(14)的响应时间为0.01～2ms，切换频率为50～1000Hz。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：两个气体质量流量控制器分别将各自气体通路的气体流量设置为0.5～20L/min，并在焊接过程中保持不变。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：在单个电流周期中，根据电流波形的上升时间t2和下降时间t4选取时间节点t1和t3，其中t1超前于t2位置0.1～5ms，t3超前于t4位置0.1～5ms并保证t3时间节点位于t2之后。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：对气体流量的同步控制包含以下步骤：1)在t0t1段通过气流波形控制器(10)控制一组气体流量控制执行单元将一条气路开通；2)在t1时间点通过气流波形控制器(10)控制气体流量控制执行单元将两条气路开通，并保持t1t3段时间内两条气路均为开通状态，实现气流波形峰值与电流波形峰值的同步控制，令电流和气体流量同步增大，避免因电流增大导致的电弧发散，维持焊接电弧的能量密度；3)在t3时间点通过气流波形控制器(10)控制一组气体流量控制执行单元将一条气路关闭；4)重复步骤1)至3)，直至收弧结束焊接过程。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：对气体流量的异步控制包含以下步骤：1)在t0t1段通过气流波形控制器(10)控制气体流量控制执行单元将两条气路开通；2)在t1时间点通过气流波形控制器(10)控制一组气体流量控制执行单元将一条气路关闭，并保持t1t3段时间内被关闭的气路均为关闭状态，实现气流波形峰值与电流波形峰值的异步控制，在电流波形输出脉冲的同时减小气体流量，实现电弧整体力输出的平衡，维持熔池的稳定；3)在t3时间点通过气流波形控制器(10)控制两组气体流量控制执行单元将两条气路开通；4)重复步骤1)至3)，直至收弧结束焊接过程。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：所述非熔化极焊接电源为等离子弧电源或钨极氩弧焊接电源。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：所述非熔化极焊枪为等离子弧焊枪或钨极氩弧焊枪。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：所述气体通路当所使用焊枪为等离子弧焊枪时，该气体通路为离子气通路；当所使用焊枪为钨极氩弧焊枪时，该气体通路为保护气通路。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：所述气体为惰性气体。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：所述气体质量流量控制器(11)的气体流量调节范围为0.5～20L/min。所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：所述高频电磁阀(12)的响应时间为0.01～2ms，切换频率为50～1000Hz。本专利技术的优点：本专利技术正对非熔化极焊接过程中单个电流波形周期中电弧在电流基值和峰值时的不同特性，对焊接过程中必须的气体流量进行控制，从而使焊接过程更加可控。对气体流量所实施的控制包括同步控制和异步控制。焊接过程中对气体流量实施同步控制，通过在电流上升阶段加大气流输出，抑制了因电流增加导致的电弧发散，维持电弧热源宽度的一致性，减少因热源边界变化导致的焊缝成形缺陷。焊接过程中对气体流量实施异步控制，在电流上升阶段减小气流输出，可平衡因电流增大导致的电弧力输出增大，维持了电弧力输出的一致性，减少因热源深度变化导致的焊缝成形缺陷。附图说明图1本焊接法中钨极氩弧焊系统的实施装置示意图图2本焊接法中等离子弧焊系统的实施装置示意图图3本焊接法中气电脉冲联合作用的波形图图中：1、钨极氩弧焊焊接电源及控制系统，2、焊接电缆A，3、TIG焊枪，4、保护气管路，5、保护气瓶，6、TIG电弧，7、工件，8、焊接电缆B，9、气体质量流量控制器，10、气流波形控制器，11、气流控制执行单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：该方法是按照如下步骤进行：(1)由非熔化极焊接电源及控制系统输出焊接过程中的脉冲电流波形；(2)气流波形控制器(12)检测由非熔化极焊接电源及控制系统输出的电流波形，获得单个电流波形周期中包括上升沿时间t2和下降沿时间t4的特征时间点，作为气流波形控制器(12)进行气流波形控制的依据；(3)由气流波形控制器(12)根据获得的单个电流波形周期中的特征时间点产生气体流量控制信号供给安装在非熔化极焊枪内部气体通路中的气流控制执行单元(13)，实现非熔化极焊接过程中不同阶段的气体流量控制。

【技术特征摘要】
1.一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，该方法是按照如下步骤进行：(1)由非熔化极焊接电源及控制系统输出焊接过程中的脉冲电流波形；(2)气流波形控制器(10)检测由非熔化极焊接电源及控制系统输出的电流波形，获得单个电流波形周期中包括上升沿时间t2和下降沿时间t4的特征时间点，作为气流波形控制器(10)进行气流波形控制的依据；(3)由气流波形控制器(10)根据获得的单个电流波形周期中的特征时间点产生气体流量控制信号供给安装在非熔化极焊枪内部气体通路中的气流控制执行单元(11)，实现非熔化极焊接过程中不同阶段的气体流量控制；在单个电流周期中，根据电流波形的上升时间t2和下降时间t4选取时间节点t1和t3，其中t1超前于t2位置0.1～5ms，t3超前于t4位置0.1～5ms并保证t3时间节点位于t2之后；其特征在于：对气体流量的同步控制包含以下步骤：(1)在t0t1段通过气流波形控制器(10)控制一组气流控制执行单元将一条气路开通；(2)在t1时间点通过气流波形控制器(10)控制气流控制执行单元将两条气路开通，并保持t1t3段时间内两条气路均为开通状态，实现气流波形峰值与电流波形峰值的同步控制，令电流和气体流量同步增大，避免因电流增大导致的电弧发散，维持焊接电弧的能量密度；(3)在t3时间点通过气流波形控制器(10)控制一组气流控制执行单元将一条气路关闭；(4)重复步骤(1)至(3)，直至收弧结束焊接过程。2.根据权利要求1所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：非熔化极焊接电源及控制系统能够模拟输出与实际焊接过程一致的电流波形或等比例的缩小的数字信号供气流波形控制器(10)检测。3.根据权利要求1所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：气流波形控制器(10)具有显示气流流量波形、当前气体流量和预设气体流量的功能，能够输出信号供给安装在非...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋凡，张瑞英，陈树君，肖珺，闫朝阳，王立伟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11