一种通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴及焊枪制造技术

本发明专利技术公开了一种通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴及焊枪，包括喷嘴本体、外送丝嘴、导杆、连接滑套和内送丝嘴；喷嘴本体的侧壁上开设有两个通孔，外送丝嘴焊接在喷嘴本体两侧与所述的通孔连通形成送丝通道，且内送丝嘴安装在所述的外送丝嘴内；导杆设置在外送丝嘴的后端与其相连，用于对焊丝送入的方向进行导向，连接滑套套在喷嘴本体上部。焊丝从喷嘴两侧同时送入，两焊丝对称地从钨极前部和后部同时送丝，这样既可使得熔敷速度至少提高一倍；又可对称地吸收电弧前部和后部的热量，保证了电弧对工件加热的对称性和高速焊下焊接过程的稳定性，同时，两根焊丝在电弧中对称穿行可更多地利用喷嘴余热和电弧弧柱的热量。

【技术实现步骤摘要】
一种通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴及焊枪
本专利技术公开了一种喷嘴，具体涉及一种通过对称安装在侧壁上的两个导丝嘴进行双送丝的一体式TIG焊喷嘴以及可安装该喷嘴的焊枪。
技术介绍
钨极惰性气体保护焊(TIG焊)由于电极不熔化，具有焊接过程平稳、适应范围广、焊缝质量好、焊接变形小、热影响区小等一系列优点，在实际生产中得到了广泛应用。但这种焊接方法只能利用工件所在极区的热量，而钨极所在极区和弧柱产生的热量全部被散失掉，因此其热效率系数低、熔深能力小、熔敷速度低、焊接速度慢，导致其焊接生产率效率低、成本高。国内外学者为了提高TIG焊的焊接效率开发了许多高效TIG焊接工艺，如匙孔TIG、活性TIG、双钨极TIG和热丝TIG等。匙孔TIG通过采用高达600A以上的大电流来提高电磁收缩力和电弧挺直度，进而提高熔透能力，可一次性焊透12mm厚的不锈钢，但电流的增大势必会导致热影响区及其晶粒尺寸增大、接头性能变差。活性TIG焊通过使用活性剂来提高熔透能力，但活性剂的使用使得焊前准备过程变得繁琐，而且焊缝表面成形明显变差，因此，其应用也受到了很大限制。双钨极TIG焊利用两个钨极与工件之间引燃的电弧进行焊接，通过两个电弧的有效耦合进一步提高电弧稳定性，并显著提高熔敷速度，但这种焊枪体积大，可达性和操作灵活性变差。热丝TIG焊利用附加的热丝电源对填充焊丝进行预热，解决了TIG焊熔敷效率低的问题，但焊枪外侧要附加一热丝嘴，焊枪端部尺寸明显增大，其可达性、定位精度和操作灵活性变差，而且熔敷效率的提高需要利用额外的能量。另外，上述焊接方法均存在成本比普通TIG焊提高的问题，而且也没能从根本上解决传统TIG焊接电弧能量利用率低的问题。SAF公司开发了TOPTIG焊接工艺，其采用通过喷嘴侧壁单送丝的方式，焊丝在从钨极前面或后面穿过电弧送入到熔池的过程中吸收了喷嘴和弧柱区的热量，提高了电弧能量利用率，有效提高了熔敷速度和焊接速度，而且，该喷嘴结构造简单、成本低、操作方便、利于实现机器人焊接。但是，这种工艺在进一步提高熔敷速度时，由于焊丝吸收的电弧热量过高，工件基本不发生熔化，从而导致驼峰焊道或边缘未熔合等缺陷。例如，在采用500mm/min的焊接速度、150A的焊接电流、4mm弧长进行焊接2mm厚不锈钢时，如果从钨极前面送进，熔敷速度达到24g/min(对应的送丝速度为2.1m/min)时，电弧正下方的工件仅仅熔化非常薄的一层，如图1(a)。这层薄的液态金属迅速凝固，阻止了熔化的焊丝金属向后流动，导致焊缝出现驼峰焊道，如图1(b)所示。而从钨极后面送丝时，熔敷速度达到28.5g/min(对应的送丝速度为2.5m/min)时，电弧正下方的工件熔化量很少或不熔化，如图2(a)所示；熔池金属尽管在焊道上连续铺展，但流到焊道两侧边缘时无法将母材熔化而直接在上面凝固，导致焊缝焊趾部产生未熔合，并呈现锯齿状，如图2(b)所示。另一方面，在较高的焊接速度下，无论是从钨极前方还是从后方送丝，焊道均会出现弯曲和边缘未熔合现象。综上，TOPTIG是提高TIG焊焊接效率的最佳方法，但其提高的程度有较大的局限性；因此，有必要对其采用的焊枪进行改进，进一步提高焊接生产率并降低焊接成本。
技术实现思路
为解决上述技术问题，进一步提高熔敷速度、焊接速度和电弧能量利用率，本专利技术提出在喷嘴上对称布置两个导丝嘴，两焊丝对称地从钨极前部和后部同时送丝，这样既可使得熔敷速度至少提高一倍；又可对称地吸收电弧前部和后部的热量，保证了电弧对工件加热的对称性和高速焊下焊接过程的稳定性，同时，两根焊丝在电弧中对称穿行可更多地利用喷嘴余热和电弧弧柱的热量，进一步提高电弧能量利用率，从而进一步提高焊接生产效率并而降低焊接成本。本专利技术的目的之一是提供一种可显著提高熔敷速度和焊接速度的通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴及焊枪。本专利技术的目的之二是提供通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴及焊枪的应用。本专利技术采用的技术方案，具体如下：一种通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴，包括喷嘴本体、外送丝嘴、导杆、连接滑套和内送丝嘴；所述喷嘴本体的侧壁上对称地开设有两个通孔，所述外送丝嘴焊接在喷嘴本体两侧的通孔端部形成送丝通道，且所述的内送丝嘴安装在所述的外送丝嘴内；所述导杆设置在外送丝嘴的后端与其相连，用于对焊丝送入的方向进行导向，所述连接滑套套在喷嘴本体上部。优选的，两个所述的通孔相对于喷嘴本体的轴线对称设置，这样可保证在焊接过程中两根焊丝之轴线、钨极之轴线、焊缝中心线均位于同一个平面上，保证电弧力、过渡熔滴和焊接熔池尽可能地沿着焊缝中心线和电弧中心线对称分布，有利于获得稳定的焊接过程和良好的焊缝成形。优选的，所述通孔的轴线与喷嘴本体轴线的夹角为30～40°，以使焊丝轴线与通常磨制出60～80°锥角的钨极端部锥面保持平行，有利于控制焊丝与钨极端部锥面之间距离，大量实验表明，这个距离与焊丝直径相当时焊接过程最稳定。优选的，所述外送丝嘴的轴线与通孔的轴线共线，以保证两焊丝的轴线与钨极轴线、焊缝中心线位于同一个平面上，保证电弧力、过渡熔滴、焊接熔池沿着焊缝中心线和电弧中心线对称分布，有利于获得稳定的焊接过程和良好的焊缝成形。优选的，所述外送丝嘴内部加工有两套内螺纹，分别用于连接导杆和内送丝嘴。采用螺纹连接的目的是便于更换内送丝嘴，以适用于不同直径的焊丝。优选的，所述导杆内部开有用于输送焊丝的通孔以及用于连接外送丝嘴的外螺纹。优选的，所述连接滑套内部开有用于连接焊枪枪体的内螺纹。本专利技术还提供了一种焊枪，其包括前面所述的通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴。本专利技术还提供了一种可通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴及焊枪在机械制造领域中的应用。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过两根焊丝从喷嘴本体的两侧对称地同时送入(两台送丝机的启动按钮上的接线并联起来，由一个按钮进行控制即可实现同时送入)，与TOPTIG的单侧送丝相比，熔敷速度提高了一倍；与传统TIG相比，熔敷速度可提高2倍。两根焊丝在送入熔池之前所吸收的喷嘴余热和弧柱区热量也比单侧送丝的TOPTIG提高一倍，减少了电弧能量的散失，电弧能量利用率比传统TIG提高12.5％，比TOPTIG提高了6.2％，降低了焊接成本。另外，两根焊丝同时送入还保证了电弧对工件加热的对称性和高速焊下焊接过程的稳定性，显著提高焊接速度。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1(a).焊接电流为150A、焊接速度为0.5m/min、送丝速度为2.1m/min，从钨极前方送丝时单侧送丝的TOPTIG焊接熔池形态；图1(b)为图1(a)对应的焊缝成形；图2(a)焊接电流为150A焊接速度、0.5m/min为送丝速度、送丝速度为2.5m/min，从钨极后方送丝时单侧送丝的TOPTIG焊接熔池形态；图2(b)为图2(a)对应的焊缝成形；图3为本专利技术的结构示意图；图4为加工有通孔的喷嘴本体结构示意图；图5(a)为外送丝嘴的结构示意图；图5(b)为外送丝嘴的剖视图；图6为导杆的结构示意图；图7为连接滑套的结构示意图；图8为内送丝嘴的结构示意图；图9为本专利技术与焊枪和送丝系统的装配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过对称安装在侧壁上的两个导丝嘴进行双送丝的一体式TIG焊喷嘴，其特征在于，包括喷嘴本体、外送丝嘴、导杆、连接滑套和内送丝嘴；所述喷嘴本体的侧壁上开设有两个通孔，所述外送丝嘴焊接在喷嘴本体两侧与所述的通孔连通形成送丝通道，且所述的内送丝嘴安装在所述的外送丝嘴内；所述导杆设置在外送丝嘴的后端与其相连，用于对焊丝送入的方向进行导向，所述连接滑套套在喷嘴本体上部。

【技术特征摘要】
1.一种通过对称安装在侧壁上的两个导丝嘴进行双送丝的一体式TIG焊喷嘴，其特征在于，包括喷嘴本体、外送丝嘴、导杆、连接滑套和内送丝嘴；所述喷嘴本体的侧壁上开设有两个通孔，所述外送丝嘴焊接在喷嘴本体两侧与所述的通孔连通形成送丝通道，且所述的内送丝嘴安装在所述的外送丝嘴内；所述导杆设置在外送丝嘴的后端与其相连，用于对焊丝送入的方向进行导向，所述连接滑套套在喷嘴本体上部。2.如权利要求1所述的通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴，其特征在于，两个所述的通孔相对于喷嘴本体的轴线对称设置。3.如权利要求1所述的通过侧壁对称双送丝的一体式TIG焊喷嘴，其特征在于，所述通孔的轴线与喷嘴本体轴线的夹角为30～40...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈茂爱，石萌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37