一种单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置及方法，该焊接装置包括单丝熔化极电弧组件、双丝熔化极电弧组件、协调控制单元和复合焊枪；复合焊枪包括第一焊丝、第二焊丝和第三焊丝；第二焊丝位于第一焊丝和第三焊丝之间；单丝熔化极电弧组件包括第二MIG/MAG电源、第二焊丝、第二送丝机和工件；双丝熔化极电弧组件包括第一MIG/MAG电源、第一送丝机、第一焊丝、第三送丝机和第三焊丝。本发明专利技术在焊接时，将单丝熔化极电弧与双丝熔化极电弧进行斜交耦合，单丝熔化极电弧在中间的第二焊丝与工件之间形成，而双丝熔化极电弧在第一焊丝与第三焊丝之间形成，工件仅作为耦合电弧的一个电极，减少了耦合电弧对工件的热力输入，防止热影响区扩大和焊接变形。止热影响区扩大和焊接变形。止热影响区扩大和焊接变形。

【技术实现步骤摘要】
一种单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置及方法


[0001]本专利技术涉及材料加工领域中的焊接装置及方法，尤其涉及一种单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置及方法。

技术介绍

[0002]Tandem双丝气保焊是德国CLOOS公司开发的一种高效的焊接技术，将两根焊丝置于一把集成且相互绝缘的焊枪中，两根焊丝分别由两个独立电源供电，两根焊丝与工件之间产生电弧。沿焊接方向位于前面的焊丝称为主焊丝，主焊丝采用较大的焊接工艺参数，用于熔化焊丝和母材形成较大的焊缝熔深，而位于后面的焊丝称为从焊丝，从焊丝采用较小的焊接工艺参数，用于焊缝填充盖面。Tandem双丝气保焊采用数字化控制技术，易于实现机器人自动化焊接，焊接效率高，是目前高效双丝气保焊工艺的典型代表之一。但两根焊丝端部形成的电弧比较接近，易产生干扰，为减小干扰采用脉冲方式进行焊接，通过脉冲协调控制器使两个电弧之间存在一定的相位差，此时双弧相当于一个峰值电流电弧与一个基值电流电弧的组合，从整体上降低对工件熔池的热力输入。
[0003]三丝气保焊是在Tandem双丝焊原理上通过增加额外一根焊丝，该焊丝既作为填充焊丝，又作为电极与原工件之间形成第三个电弧，形成填充焊丝或单丝电弧与双丝电弧焊。填充焊丝和双丝电弧焊通过在两个熔化极焊丝中间增加一个不导电的填充焊丝，如冷丝，焊接时仅靠两个熔化极电弧多余的热量来熔化填充焊丝，在较小焊接参数情况下填充焊丝不完全被熔化，易出现焊缝缺陷。单丝电弧与双丝电弧焊构成三丝三弧焊，焊丝作为电弧电极，完全通过电弧极区产热保证自身熔化。通过增加电极数目来增加平行电弧个数以提高单位时间内金属熔敷速度，提高了金属熔敷能力，但此时工件熔池作为三个电弧的共同电极，通过增大电弧电流来提高金属熔敷的同时，工件熔池被迫接受多余的热量输入，将导致热影响区扩大和应力变形增加，降低了最终焊接质量。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对现有技术中双丝和三丝焊接方法的不足之处，本专利技术提出一种单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置及方法，单丝熔化极电弧建立在中间焊丝与工件之间，而双丝熔化极电弧建立在两边焊丝之间，工件仅为耦合电弧的一个电极，降低了复合电弧对工件的热量输入。
[0005]技术方案：本专利技术单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置包括单丝熔化极电弧组件、双丝熔化极电弧组件、协调控制单元和复合焊枪；
[0006]复合焊枪包括第一焊丝、第二焊丝和第三焊丝；第二焊丝位于第一焊丝和第三焊丝之间；
[0007]单丝熔化极电弧组件包括第二MIG/MAG电源、第二焊丝、第二送丝机和工件；第二焊丝与工件之间形成单丝熔化极电弧；
[0008]双丝熔化极电弧组件包括第一MIG/MAG电源、第一送丝机、第一焊丝、第三送丝机
和第三焊丝，第一焊丝与第三焊丝之间形成双丝熔化极电弧。
[0009]双丝熔化极电弧组件还包括第一送丝软管、第一连接管和第一导电嘴，第一焊丝沿复合焊枪中心线穿过第一送丝软管、第一连接管和第一导电嘴。
[0010]双丝熔化极电弧组件还包括第三送丝管、第三连接管和第三导电嘴，第三焊丝沿复合焊枪中心线穿过第三送丝管、第三连接管和第三导电嘴。
[0011]单丝熔化极电弧组件还包括绝缘件、第二送丝软管、第二连接管和第二导电嘴，绝缘件将第二连接管与第一连接管、第三连接管进行电气隔离。
[0012]本专利技术单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接方法包括以下步骤：
[0013](1)将第二MIG/MAG电源的输出正端与第二焊丝连接，输出负端与工件连接；将第一MIG/MAG电源的输出正端与第一焊丝连接，输出负端与第三焊丝连接，同时打开气瓶阀门；
[0014](2)设置复合焊枪内焊丝的空间位置参数，使得第二焊丝末端距离工件的高度6
‑
15mm，第一焊丝末端距离工件的高度为4
‑
12mm，第三焊丝末端距离工件15的高度3
‑
8mm；
[0015](3)根据工件厚度和焊接速度在协调控制单元上设置工艺参数；设置第二MIG/MAG电源输出电压16
‑
30A，第一MIG/MAG电源的输出电压14
‑
50V；
[0016](4)打开气体流量阀，在第二MIG/MAG电源的空载电压和第二送丝机作用下，第二焊丝与工件之间形成单丝熔化极电弧；
[0017](5)协调控制单元接收单丝熔化极电弧的信号后，控制第一MIG/MAG电源输出焊接电压和第一送丝机、第三送丝机输出送丝速度，形成双丝熔化极电弧，开始焊接。
[0018]步骤(2)中，第一焊丝末端和第三焊丝末端与第二焊丝末端的横向距离1
‑
6mm。
[0019]步骤(3)中，设置第二焊丝送丝速度1
‑
20m/min，保护气流量10
‑
40L/min，第一焊丝的送丝速度1
‑
20m/min，第三焊丝的送丝速度1
‑
44m/min。
[0020]步骤(2)中，复合焊枪内的保护气通道与第二焊丝平行。
[0021]复合焊枪内保护气的输出方向沿第二焊丝中心线，且包围第一焊丝、第二焊丝和第三焊丝。
[0022]步骤(4)中，单丝熔化极电弧的电流大于60A。
[0023]工作原理：本专利技术将单丝熔化极电弧与双丝熔化极电弧在有限空间内进行斜交耦合，单丝熔化极电弧在中间焊丝与工件之间形成，而双丝熔化极电弧在两侧焊丝之间形成。双丝熔化极电弧在两侧焊丝之间燃弧且与工件无电气连接，工件仅作为耦合电弧的一个电极，减少了耦合电弧对工件的热力输入，防止热影响区扩大和焊接变形。
[0024]单双丝熔化极电弧参数分别单独调节，双丝熔化极电弧负责传质，通过增大双丝熔化极电弧电流提高金属熔敷量，单丝熔化极电弧负责对工件的热力输入来控制焊缝熔深，彻底解耦焊接过程中传质、传热与传力之间的联系，而且单丝熔化极电弧还能提供一定量的金属熔敷，更有利于提高焊接效率。
[0025]更重要的是，双丝熔化极电弧焊丝呈一上一下分布在中间焊丝两侧，减小电弧电流的水平分量以降低单丝熔化极电弧的偏转程度，提高耦合电弧的稳定性，确保熔滴过渡过程顺利进行。
[0026]有益效果：与现有的多丝电弧复合焊接技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0027](1)单丝熔化极电弧与双丝熔化极电弧斜交耦合，单丝熔化极电弧建立在中间焊
丝与工件之间，而双丝熔化极电弧建立在两边焊丝之间，工件仅为耦合电弧的一个电极，降低了复合电弧对工件的热量输入，避免了焊接热影响区的扩展和焊接应力变形。
[0028](2)单双丝熔化极电弧参数单独调整，双丝熔化极电弧负责金属熔敷，通过增加电弧电流提升金属熔敷量，单丝熔化极电弧负责工件的热力输入且还能提供一定量的金属熔敷，该电弧复合方式不仅实现焊接解耦焊接过程中传热传力与传质之间的联系，而且进一步提高了焊接效率。
[0029](3)双丝熔化极电弧的位姿调节作用降低单丝熔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置，其特征在于：包括单丝熔化极电弧组件、双丝熔化极电弧组件、协调控制单元(12)和复合焊枪(10)；所述复合焊枪(10)包括第一焊丝(3
‑
1)、第二焊丝(3
‑
2)和第三焊丝(3
‑
3)；所述第二焊丝(3
‑
2)位于第一焊丝(3
‑
1)和第三焊丝(3
‑
3)之间；所述单丝熔化极电弧组件包括第二MIG/MAG电源(14)、第二焊丝(3
‑
2)、第二送丝机(11
‑
2)和工件(15)；所述第二焊丝与工件之间形成单丝熔化极电弧；所述双丝熔化极电弧组件包括第一MIG/MAG电源(13)、第一送丝机(11
‑
1)、第一焊丝(3
‑
1)、第三送丝机(11
‑
3)和第三焊丝(3
‑
3)；所述第一焊丝(3
‑
1)与第三焊丝(3
‑
3)之间形成双丝熔化极电弧。2.根据权利要求1所述的单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置，其特征在于：所述双丝熔化极电弧组件还包括第一送丝软管(6
‑
1)、第一连接管(5
‑
1)和第一导电嘴(4
‑
1)，所述第一焊丝沿复合焊枪中心线穿过第一送丝软管(6
‑
1)、第一连接管(5
‑
1)和第一导电嘴(4
‑
1)。3.根据权利要求1所述的单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置，其特征在于：所述双丝熔化极电弧组件还包括第三送丝管(6
‑
3)、第三连接管(5
‑
3)和第三导电嘴(4
‑
3)，所述第三焊丝沿复合焊枪中心线穿过第三送丝管(6
‑
3)、第三连接管(5
‑
3)和第三导电嘴(4
‑
3)。4.根据权利要求1所述的单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置，其特征在于：所述单丝熔化极电弧组件还包括绝缘件(8)、第二送丝软管(6
‑
2)、第二连接管(5
‑
2)和第二导电嘴(4
‑
2)，所述绝缘件(8)将第二连接管(5
‑
2)与第一连接管(5
‑
1)、第三连接管(5
‑
3)进行电气隔离。5.一种单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的单双丝熔化极电弧斜交耦合的焊接装置来实施，所述方法包括以下步骤：(1)将第二MIG/MAG电源(14)的输出正端与第二焊丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：董善文，曾勇，卢倩，陈树君，蒋凡，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：