一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法技术

本发明专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，该方法包括多根焊丝、多个接触电刷、多个焊接电源，每个焊接电源与一根焊丝、一个接触电刷连接，构成电流回路，每个接触电刷分别位于对应的焊丝电弧正下方，与被焊工件背面接触；焊丝按焊接方向顺序排列，第1根焊丝以直流反接方式供电，其他焊丝通同频交流矩形波电流，交流的基波相位按0、π交替布置，且电流幅值是其前一根焊丝电流幅值的q倍；根据q值确定各根焊丝的丝端沿焊接方向的位置。本发明专利技术在电磁学仿真结果的基础上提供了多个接触电刷的最优位置、多根焊丝焊接电流的最优相位配置、多根焊丝的最优丝端位置分布，用于减小各电弧间电磁相互作用，提高电弧稳定性，保证焊接质量。接质量。接质量。

【技术实现步骤摘要】
一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，尤其涉及一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法。

技术介绍

[0002]多弧共熔池焊接技术由于其大电流、高沉积效率等优势，广泛应用于厚板或厚壁管等的焊接，然而在焊接过程中，各焊丝的电弧会受到其他焊丝电流带来的电磁力的干扰，电弧存在偏转摆动，影响焊接过程中的稳定性，给焊接质量控制带来不利影响。另一方面，焊接电源与被焊工件的连接方式、焊接电流幅值、焊接电流相位、焊丝间距分布等工艺参数对电磁力的影响是耦合的，无法通过优化单一参数减小电磁力干扰，需对各个工艺参数进行系统优化。
[0003]专利CN201911101281.9提供了一种多电源并联多丝高效电弧焊接装置，提及了采用多个独立焊接电源为多个焊丝分别供电，但未涉及电流相位、焊丝间距以及焊接电源输出端与被焊工件连接方式对于焊接过程稳定性的控制。专利201310363373.0提供了一种保障海底管线钢管接头综合性能的多丝埋弧焊焊接工艺，提及了采用3丝焊接时的各丝电流幅值的调节，但未能涉及电流相位、各丝间距和焊接电源输出端与被焊工件连接方式对于保障焊接过程稳定的作用。专利201710651806.0提供了一种适用于X70厚壁直缝钢管焊接的多丝埋弧焊接工艺，提及了各丝焊接电流之间的相位调节，各丝的电流相位按照90
°
递增，但未涉及焊丝间距、焊接电源输出端与被焊工件连接方式的优化。专利201911018373.0提供了一种薄壁钢管的低焊缝余高的多丝埋弧焊焊接工艺，分别提及了采用3丝焊接时内焊和外焊所用的各丝电流幅值的设置，但未涉及电流相位和各丝间距的调节以及焊接电源输出端与被焊工件连接方式的改进。期刊文章“精密数字控制四丝埋弧焊接系统”针对4丝埋弧焊接中提到了通过多丝电源间的相位控制来解决电弧干扰问题，各丝的电流相位按照90
°
递增，该文献未涉及焊丝间距和焊接电源输出端与被焊工件连接方式的优化。期刊文章“多丝电弧焊技术及其电弧稳定性和焊缝成形”和“多丝气体保护焊电弧干扰研究现状”提及了调整焊丝位置间距来抑制电弧干扰，但未涉及焊接电源输出端与被焊工件连接方式的改进。期刊文章“直缝焊管多丝埋弧焊焊接工艺”提出了调节电流相位和焊丝间距对于保证电弧稳定的影响，但未提出具体的调节方法，也未能涉及焊接电源输出端与被焊工件连接方式对的改进。
[0004]综上所述，现有技术中未能针对多丝共熔池情况下，各电弧的方向稳定性给出完善的工艺参数组合以降低电磁力干扰。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，用以解决现有技术中没有在多丝共熔池情况下减少电磁力干扰的缺陷，实现电弧稳定的多弧共熔池焊接方法。
[0006]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，包括多个焊接电源、多
根焊丝和多个接触电刷，每一焊接电源的一端分别与一根焊丝连接，每一焊接电源的另一端分别与一个接触电刷连接，每根焊丝对应一个接触电刷，所有接触电刷与被焊工件背面接触，其特征在于：
[0007]将每根焊丝按照焊接方向顺序排列，每根焊丝分别形成一个电弧，所有电弧作用于同一熔池区域；
[0008]每根焊丝的编号按照焊接方向依次递减，靠近焊接前方的焊丝编号为1，距焊接前方最远的焊丝编号为n，n表示所有焊丝的个数，焊接电源包含1个直流焊接电源和n-1个交流焊接电源，所述直流焊接电源以直流反接方式通过第1根焊丝为其对应电弧供电，n-1个交流焊接电源以同频交流矩形波方式分别通过第2根焊丝到第n根焊丝为其对应的电弧供电；
[0009]接触电刷有n个，每个接触电刷位于对应的焊丝的电弧的正下方，焊接过程中每个接触电刷与对应焊丝的电弧的相对位置保持不变，在焊接方向上与所述被焊工件相对运动；
[0010]将第2根焊丝接电流的基波相位设置为第一预设数值，保证第3根焊丝到第n根焊丝中每根焊丝与其前一根焊丝的电流基波相位的差值为第二预设数值；
[0011]第2根焊丝到第n根焊丝的电流幅值是其前一根焊丝电流幅值的q倍，根据q确定每根焊丝的丝端沿焊接方向的位置分布。
[0012]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，还包括：
[0013]每个接触电刷与所述被焊工件背面的接触点有一个或多个，每个接触电刷各自的接触点位于与焊接方向垂直的同一平面内，且关于焊道对称分布。
[0014]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，所述第一预设数值的取值为0。
[0015]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，所述第二预设数值的取值为π。
[0016]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，n的取值范围如下：
[0017]3≤n≤6。
[0018]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，q的取值范围如下：
[0019]0.7≤q≤1.0。
[0020]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，所述根据q确定每根焊丝的丝端沿焊接方向的位置分布，具体包括：
[0021]当n＝3时，每根焊丝的丝端的相对位置为：
[0022][0023]其中，pos(k)表示第k根焊丝的丝端的相对位置，其中1≤k≤n。
[0024]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，所述根据q确定每根焊丝的丝端沿焊接方向的位置分布，具体包括：
[0025]当n＝4时，每根焊丝的丝端相对位置为：
[0026][0027]其中，pos(k)表示第k根焊丝的丝端的相对位置，其中1≤k≤n。
[0028]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，所述根据q确定每根焊丝的丝端沿焊接方向的位置分布，具体包括：
[0029]当n＝5时，每根焊丝的丝端相对位置为：
[0030][0031]其中，pos(k)表示第k根焊丝的丝端的相对位置，其中1≤k≤n。
[0032]本专利技术提供一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，所述根据q确定每根焊丝的丝端沿焊接方向的位置分布，具体包括：
[0033]当n＝6时，每根焊丝的丝端相对位置为：
[0034][0035]其中，pos(k)表示第k根焊丝的丝端的相对位置，其中1≤k≤n。
[0036]本专利技术提供的一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，根据电磁学仿真的结果，优化了多个接触电刷的位置、多根焊丝的焊接电流相位分布、多根焊丝的丝端位置分布，从而减小电弧间的电磁相互作用、被焊工件中焊接电流带来的电磁相互作用，提高电弧稳定性，保证焊接质量。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，包括多个焊接电源、多根焊丝和多个接触电刷，每一焊接电源的一端分别与一根焊丝连接，每一焊接电源的另一端分别与一个接触电刷连接，每根焊丝对应一个接触电刷，所有接触电刷与被焊工件背面接触，其特征在于：将每根焊丝按照焊接方向顺序排列，每根焊丝分别形成一个电弧，所有电弧作用于同一熔池区域；每根焊丝的编号按照焊接方向依次递减，靠近焊接前方的焊丝编号为1，距焊接前方最远的焊丝编号为n，n表示所有焊丝的个数，焊接电源包含1个直流焊接电源和n-1个交流焊接电源，所述直流焊接电源以直流反接方式通过第1根焊丝为其对应电弧供电，n-1个交流焊接电源以同频交流矩形波方式分别通过第2根焊丝到第n根焊丝为其对应的电弧供电；接触电刷有n个，每个接触电刷位于对应焊丝的电弧的正下方，焊接过程中每个接触电刷与对应焊丝的电弧的相对位置保持不变，在焊接方向上与所述被焊工件相对运动；将第2根焊丝接电流的基波相位设置为第一预设数值，保证第3根焊丝到第n根焊丝中每根焊丝与其前一根焊丝的电流基波相位的差值为第二预设数值；第2根焊丝到第n根焊丝的电流幅值是其前一根焊丝电流幅值的q倍，根据q确定每根焊丝的丝端沿焊接方向的位置分布。2.根据权利要求1所述的多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，其特征在于，还包括：每个接触电刷与所述被焊工件背面的接触点有一个或多个，每个接触电刷各自的接触点位于与焊接方向垂直的同一平面内，且关于焊道对称分布。3.根据权利要求1所述的多接触电刷的稳定多弧共熔池焊接方法，其特征在于，所述第一预...

【专利技术属性】
技术研发人员：都东，彭国栋，常保华，魏昂昂，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：