一种同轴空心钨极TIG焊装置及其焊枪、使用方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种同轴空心钨极TIG焊装置及其焊枪、使用方法和应用，属于电弧增材制造技术领域。该TIG焊装置的焊枪包括前端设置瓷嘴的枪体和空心钨极；枪体内部具有保护气腔，并设置有与保护气腔连通的进气孔，用于连接气源；空心钨极设置在枪体内，其前端从瓷嘴伸出，空心钨极的中间为中空的送丝腔；空心钨极的侧壁上设置有通气孔，它将空心钨极的送丝腔与枪体的保护气腔连通。本发明专利技术的焊枪对焊丝预热效果好且避免增材制造的开裂现象，熔敷效率高、焊接速度快，焊接缺陷少，焊缝质量高。该装置可实现超高速、高质量电弧增材制造，尤其适合于铜、铝及其合金等活泼金属的增材制造，按照本发明专利技术的使用方法，可得到到质量的焊缝，提高焊接质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电弧增材制造
，涉及一种适用于电弧增材制造的同轴空心钨极TIG焊装置，应用该装置能够实现大尺寸构件基于TIG电弧的高质量高效增材制造过程，更具体地说，涉及一种同轴空心钨极TIG焊装置及其焊枪、使用方法和应用。
技术介绍
TIG这种焊接方法由于采用惰性气体保护，电弧燃烧相当稳定，焊缝质量十分优异，是高端工业部门焊接制件和精密零部件首选的焊接工艺方法。但是，传统的TIG焊由于其电极的载流能力了有限，电弧功率受到一定限制，且采用旁轴送丝，焊缝熔深浅、焊接速度小。基于上述问题，人们在此基础上发展起来一种热丝TIG焊，它是一种优质、高效、节能的焊接工艺，其基本原理就是在焊丝送进熔池之前，对焊丝进行加热使其达到一定的预热温度，最终实现高速高效焊接的目的。然而热丝TIG焊中，对焊丝进行预热基本采用外置电阻加热的方式，在焊丝上面通过电流，利用焊丝自身的电阻产热从而实现对焊丝的预热，在电阻加热热丝过程中将产生几大工艺问题，分别是磁偏吹、热丝送进位置波动、焊丝进入熔池前氧化难以控制，且在增材制造时容易产生开裂现象。在热丝TIG焊中，设焊丝的伸出长度为e，焊丝的横截面积为S，焊丝材料的电阻率为ρ，焊丝的加热电流为Iw，则在焊丝上产生的电阻热功率PR为：PR＝(I2ρe)/S。可看出，当焊丝的直径很大、焊丝材料的电阻率很低时，电阻加热的功率将达不到焊丝加热的预热温度，故此方法只适用于大电阻率、较细焊丝加热的情形，很难用于铜、铝等高导电率材料的焊接上，电流加热效率低，焊丝达不到合适的温度。因此，迫切需要热丝TIG焊用于铜合金、铝合金焊接时在热敷效率、预热效果、焊缝质量方面的提升。为克服TIG焊的上述缺陷，国内外研究人员做了大量的工作，涌现出多种TIG焊焊接技术。例如，中国专利申请号为：201010233844.2，公开日为：2010年11月24日的专利文献，公开了一种窄间隙热丝TIG焊枪，包括焊枪角摆装置、前送气保护装置、背保护气罩装置和送丝装置，前送气保护装置连接在焊枪角摆装置上，送丝装置和背保护气罩装置同时连接在焊枪角摆装置的外壳上，焊枪角摆装置包括步进电机、主动齿轮、过渡齿轮、角摆齿轮和角摆枪杆，主动齿轮固定在步进电机的输出轴上，过渡齿轮分别与主动齿轮和角摆齿轮啮合，角摆枪杆固定于角摆齿轮的中心，其内外设置有连通的水冷管。该方案重在于改善焊接环境、降低工人劳动强度、调高工作效率，但它的热丝结构较为复杂，造成焊枪结构臃肿复杂，同时，也不适合铜、铝及其合金等高导电材料的焊接。目前，采用TIG焊的电弧增材制造技术已受到广泛关注。增材制造是在工件的表面或边缘进行熔敷一层耐磨、耐蚀、耐热等性能金属层的焊接工艺。增材制造对提高零件的使用寿命，合理使用材料，提高产品性能，降低成本有显著的经济效益。增材制造作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中，主要有激光熔覆，电弧堆焊等。传统的TIG焊电弧增材制造中最常碰到的问题就是由于熔敷部位残余应力过大而造成的开裂，目前还没有有效解决该问题的方法。
技术实现思路
1、要解决的问题针对传统TIG焊在电弧增材制造时停留时间长、熔敷效率低，熔敷部位应力过大开裂等问题，本专利技术提供了一种同轴空心钨极TIG焊装置及其焊枪，该焊枪采用同轴热丝的电弧熔敷工艺，具有加热均匀、射流过渡等优点，可实现超高速、高质量电弧增材制造，尤其适合于铜、铝及其合金等活泼金属的增材制造。另外，为方便焊接操作，本专利技术还提供了该装置的使用方法。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种同轴空心钨极TIG焊枪，包括枪体，枪体前端设置瓷嘴，其特征在于：还包括空心钨极；所述的枪体内部具有保护气腔，枪体设置有与保护气腔连通的进气孔，进气孔用于连接气源；所述的空心钨极设置在枪体内，其前端从瓷嘴伸出，空心钨极的中间为中空的送丝腔；所述的空心钨极的侧壁上设置有通气孔，它将空心钨极的送丝腔与枪体的保护气腔连通。进一步地，所述的空心钨极的前端设置有喇叭口。一种同轴空心钨极TIG焊装置，包括焊枪，所述的焊枪采用上述的同轴空心钨极TIG焊枪。进一步地，还包括送丝机构；所述的送丝机构将焊丝从空心钨极的后端送入送丝腔中，并从空心钨极的前端伸出。上述的同轴空心钨极TIG焊装置，在铜、铝及其合金的电弧增材制造中的应用。一种同轴空心钨极TIG焊装置的使用方法，其步骤为：先调整好焊枪相对待焊工件焊接缝的位置；然后，将焊丝送入空心钨极的送丝腔中；再通过枪体的进气孔接通气源，保护气进入保护气腔，并从瓷嘴喷出，形成保护气氛；同时，保护气腔内的保护气由通气孔进入空心钨极的送丝腔，排净内部空气，使焊丝处于保护气氛中；接着，接通焊接电源，在空心钨极与工件的焊接缝之间起弧，形成熔池，开始焊接，在焊接过程中，焊丝在进入熔池前受到空心钨极热辐射、电弧热进行预热；焊接结束时，依次熄弧、停止送丝、断开保护气，关闭焊接电源，完成焊接操作。3、有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的焊枪结构设计精巧合理而富有创意，将传统TIG焊的实心钨极改为空心钨极，焊丝通过枪内空心钨极输送，采用枪体内部输送供气，经空心钨极上的通气孔进入空心钨极内部，且采用送丝机构可实现自动送丝，该焊枪在焊丝进入熔池前进行预热和气体保护，大大提升了预热效果且避免增材制造过程中因预热问题产生的开裂现象，减少了电弧熔化焊丝的能量，提高了熔敷效率、焊接速度，减少H气孔等焊接缺陷的产生，提高焊缝质量；(2)本专利技术的焊枪将空心钨极端部做成喇叭口形，增大空心钨极端部截面积，这样可以承载更大的电流，输出更高功率的电弧，且根据不同的电弧输出功率，可得到的热丝温度范围比传统热丝大大拓宽；(3)本专利技术同轴空心钨极TIG焊装置，可实现超高速、高质量电弧增材制造，尤其适合于铜、铝及其合金等活泼金属的增材制造；按照本专利技术的使用方法，可得到到质量的焊缝，提高焊接质量。附图说明图1为本专利技术同轴空心钨极TIG焊枪的结构示意图；图2为本专利技术同轴空心钨极TIG焊装置的工作原理示意图。其中：1、枪体；2、空心钨极；3、焊丝；4、进气孔；5、通气孔；6、瓷嘴；7、喇叭口；8、保护气腔；9、送丝腔；10、送丝机构；11、焊丝盘。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术进一步进行描述。实施例1如图1、图2所示，本实施例的一种同轴空心钨极TIG焊装置，包括焊枪和送丝机构10；其中，焊枪包括枪体1和空心钨极2，枪体1前端设置瓷嘴6，枪体1内部具有保护气腔8，枪体1的后端设置有与保护气腔8连通的进气孔4，进气孔4用于连接气源；空心钨极2设置在枪体1内，其前端从瓷嘴6伸出，空心钨极2的中间为中空的送丝腔9，且送丝腔9的直径比焊丝3的直径大1mm；空心钨极2的侧壁上设置有通气孔5，它将空心钨极2的送丝腔9与枪体1的保护气腔8连通。该焊枪将传统TIG焊的实心钨极改为空心钨极2，焊丝3通过空心钨极2中的送丝腔9输送，采用枪体1内部输送供气，经空心钨极2上的通气孔5进入空心钨极2的送丝腔9中；在焊接时，空心钨极2引弧后，温度升高，处于送丝腔9内的焊丝3在空心钨极2热辐射及电弧热的作用下在进入熔池前即可进行预热升温，相比于传统的对焊丝进行电加热，无需额外添加单独的热丝电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴空心钨极TIG焊枪，包括枪体(1)，枪体(1)前端设置瓷嘴(6)，其特征在于：还包括空心钨极(2)；所述的枪体(1)内部具有保护气腔(8)，枪体(1)设置有与保护气腔(8)连通的进气孔(4)，进气孔(4)用于连接气源；所述的空心钨极(2)设置在枪体(1)内，其前端从瓷嘴(6)伸出，空心钨极(2)的中间为中空的送丝腔(9)；所述的空心钨极(2)的侧壁上设置有通气孔(5)，它将空心钨极(2)的送丝腔(9)与枪体(1)的保护气腔(8)连通。

【技术特征摘要】
1.一种同轴空心钨极TIG焊枪，包括枪体(1)，枪体(1)前端设置瓷嘴(6)，其特征在于：还包括空心钨极(2)；所述的枪体(1)内部具有保护气腔(8)，枪体(1)设置有与保护气腔(8)连通的进气孔(4)，进气孔(4)用于连接气源；所述的空心钨极(2)设置在枪体(1)内，其前端从瓷嘴(6)伸出，空心钨极(2)的中间为中空的送丝腔(9)；所述的空心钨极(2)的侧壁上设置有通气孔(5)，它将空心钨极(2)的送丝腔(9)与枪体(1)的保护气腔(8)连通。2.根据权利要求1所述的一种同轴空心钨极TIG焊枪，其特征在于：所述的空心钨极(2)的前端设置有喇叭口(7)。3.一种同轴空心钨极TIG焊装置，包括焊枪，其特征在于：所述的焊枪采用权利要求1或2中的同轴空心钨极TIG焊枪。4.根据权利要求3所述的，其特征在于：还包括送丝机构(10)；所述的送丝机构(10)将焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚君山，
申请(专利权)人：江苏阿斯美特精工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32