一种超声辅助等离子弧-插入式CMT高速焊接装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种超声辅助等离子弧

【技术实现步骤摘要】
一种超声辅助等离子弧
‑
插入式CMT高速焊接装置及工艺


[0001]本专利技术涉及焊接设备及工艺
，具体地说是涉及一种超声辅助等离子弧
‑
插入式CMT高速焊接装置及工艺。

技术介绍

[0002]随着重工业的高速发展，研发设计的大型设备也越来越多，大型设备的主要强化材料为中高厚度的钢板。等离子弧焊接工艺具有弧柱挺度大，能量密度集中，焊接热影响区小的特点，可以应用于各种难熔、易氧化和热敏感性强的金属材料工件的焊接。但是，目前等离子弧焊接存在焊接深度较浅，穿孔能力不够以及工艺参数窗口窄等问题，较高的焊接速度下容易出现多种焊接缺陷，如驼峰、咬边等，降低了焊缝质量和焊接效率，影响了等离子弧在中高厚度钢板的焊接应用。
[0003]为此，通过外加辅助物理场(比如声场)实现复合焊接，但是，目前一般是将超声仅仅作用于等离子弧或工件，等离子弧的焊接深度仍有待提升，工艺穿孔窗口仍较窄。
[0004]此外，还通过将相同或不同形式的热源组合而形成新的复合焊接工艺，比如复合的CMT焊接工艺，但是，目前复合的CMT(冷金属过渡技术)焊接，其对熔池内部深处的影响程度有限，对熔池流动速度的影响效果也不明显，在高速焊接时，熔池前部熔融金属的流动状态直接影响驼峰焊道和咬边缺陷的形成，焊缝质量和焊接效率不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种超声辅助等离子弧
‑
插入式CMT高速焊接装置及工艺，以用于中高厚度钢板的高速焊接，提高等离子弧的焊接深度并拓宽工艺参数窗口，同时，加强对熔池内部深处及对熔池流动速度的影响程度，有效抑制驼峰、咬边以及气孔等焊接缺陷的产生，优化焊缝组织性能。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术解决方案如下：
[0007]一种超声辅助等离子弧
‑
插入式CMT高速焊接装置，包括从前向后依次布置的等离子弧焊接单元和插入式CMT焊接单元；
[0008]所述等离子弧焊接单元包括第一枪体、等离子弧喷嘴、保护气罩、第一超声发射器、钨极和第二超声发射器；
[0009]所述第一枪体的下端设置所述等离子弧喷嘴和所述保护气罩，所述等离子弧喷嘴嵌套于所述保护气罩内部；
[0010]所述第一枪体内部及所述等离子弧喷嘴内部共同限定出等离子气腔，所述第一枪体上连接有与等离子气腔连通的等离子气管路，所述等离子气管路用于通入等离子气；
[0011]所述第一枪体内部设置所述第一超声发射器和所述钨极，第一超声发射器的发射端位于所述等离子气腔内部，所述钨极穿过第一超声发射器的发射端，所述钨极的末端从第一超声发射器的发射端露出且伸入等离子弧喷嘴内部；
[0012]所述钨极电离等离子气产生等离子弧，所述第一超声发射器发射的超声作用于所
述等离子弧；
[0013]所述保护气罩的侧面连接至少一个所述第二超声发射器，所述第二超声发射器的发射端内设置有保护气孔道，所述保护气孔道连通所述保护气罩的内部，所述护气孔道用于通入保护气，所述保护气包绕所述等离子弧，所述第二超声发射器发射的超声作用于所述保护气；
[0014]所述插入式CMT焊接单元包括第二枪体、导丝轮对、导丝管、焊丝、第三超声发射器和送丝机；
[0015]所述第二枪体上设置所述导丝轮对和所述导丝管，所述焊丝依次穿过所述导丝轮对和所述导丝管，所述焊丝从所述第二枪体的末端伸出，所述送丝机带动所述焊丝伸缩；
[0016]所述第二枪体上连接所述第三超声发射器的发射端，所述第三超声发射器发射的超声作用于所述第二枪体并传递至所述焊丝。
[0017]优选的，所述等离子弧喷嘴的侧壁内部开设有冷却腔体，所述冷却腔体连通有冷却管，所述冷却管用于通入冷却液。
[0018]优选的，所述保护气罩由若干个弧形挡片拼接而成，每个弧形挡片的侧面连接一个第二超声发射器；所述第一枪体上设置有支撑架，所述支撑架上铰接所述第二超声发射器，所述第二超声发射器可相对于所述支撑架沿着纵向摆动，以带动弧形挡片沿着纵向摆动。
[0019]优选的，每个弧形挡片的内壁沿着横向开设与所述护气孔道连通的出气弧槽，若干个出气弧槽首尾拼接为环形。
[0020]优选的，所述保护气罩的上端搭接所述第一枪体的下端，沿着保护气罩的上端至下端的方向，保护气罩的开口截面逐渐变大。
[0021]优选的，所述等离子弧喷嘴的上端连接所述第一枪体的下端，沿着等离子弧喷嘴的上端至下端的方向，等离子弧喷嘴的开口截面逐渐收窄。
[0022]优选的，所述第一超声发射器还包括第一超声换能器和第一变幅杆，所述第一超声换能器经第一变幅杆连接第一超声发射器的发射端。
[0023]优选的，所述第二超声发射器还包括第二超声换能器和第二变幅杆，所述第二超声换能器经第二变幅杆连接第二超声发射器的发射端。
[0024]优选的，所述第三超声发射器还包括第三超声换能器和第三变幅杆，所述第三超声换能器经第三变幅杆连接第三超声发射器的发射端。
[0025]一种超声辅助等离子弧
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插入式CMT焊接工艺，应用上述的超声辅助等离子弧
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插入式CMT高速焊接装置；
[0026]所述方法如下：
[0027]步骤1、焊接准备
[0028]将待焊接的工件装夹于工作台上，将等离子弧喷嘴对准工件的焊缝，将焊丝对准工件的焊缝；
[0029]步骤2、启动并焊接
[0030]由等离子气管路通入等离子气，钨极通电以电离等离子气产生等离子弧，由保护气孔道通入保护气包绕等离子弧，待等离子弧稳定后，启动第一超声发射器和第二超声发射器，第一超声发射器发射的超声作用于等离子弧，第二超声发射器发射的超声作用于保
护气，接着启动工作台，工作台带动待焊接的工件移动，待工件上形成熔池时，启动插入式CMT焊接单元及第三超声发射器，第三超声发射器发射的超声作用于第二枪体经焊丝传递至熔池，插入式CMT焊接单元向前送丝，焊丝距离熔池设定距离时，电弧燃烧，焊丝向前送丝直至形成熔滴短路，此时，焊丝继续向前送丝2至10mm，使焊丝伸入熔池内，然后停止送丝并往缩回抽丝，直至焊丝与工件之间重新形成开路，电弧重新燃起，停止抽丝。
[0031]本专利技术的有益技术效果是：
[0032]本专利技术的超声辅助等离子弧
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插入式CMT高速焊接装置及工艺，应用于中高厚度钢板的高速焊接，由第一超声发射器发射的超声作用于等离子弧，由第二超声发射器发射的超声作用于保护气，通过第一超声发射器和第二超声发射器发射超声，以使超声全面作用于等离子弧和熔池，进一步压缩等离子弧来提高弧柱挺度和能量密度，以提高等离子弧的焊接深度并拓宽工艺参数窗口，提高焊接稳定性；插入式CMT焊接单元焊丝在起弧燃烧时，一方面产生熔滴对焊缝金属进行补充，另一方面作为附加热源产生热量，维持熔池温度延缓冷却，有利于熔池的流动，促进形成成形良好、组织更为均匀的焊缝；在焊丝向前送丝直至形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声辅助等离子弧
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插入式CMT高速焊接装置，其特征在于：包括从前向后依次布置的等离子弧焊接单元和插入式CMT焊接单元；所述等离子弧焊接单元包括第一枪体、等离子弧喷嘴、保护气罩、第一超声发射器、钨极和第二超声发射器；所述第一枪体的下端设置所述等离子弧喷嘴和所述保护气罩，所述等离子弧喷嘴嵌套于所述保护气罩内部；所述第一枪体内部及所述等离子弧喷嘴内部共同限定出等离子气腔，所述第一枪体上连接有与等离子气腔连通的等离子气管路，所述等离子气管路用于通入等离子气；所述第一枪体内部设置所述第一超声发射器和所述钨极，第一超声发射器的发射端位于所述等离子气腔内部，所述钨极穿过第一超声发射器的发射端，所述钨极的末端从第一超声发射器的发射端露出且伸入等离子弧喷嘴内部；所述钨极电离等离子气产生等离子弧，所述第一超声发射器发射的超声作用于所述等离子弧；所述保护气罩的侧面连接至少一个所述第二超声发射器，所述第二超声发射器的发射端内设置有保护气孔道，所述保护气孔道连通所述保护气罩的内部，所述护气孔道用于通入保护气，所述保护气包绕所述等离子弧，所述第二超声发射器发射的超声作用于所述保护气；所述插入式CMT焊接单元包括第二枪体、导丝轮对、导丝管、焊丝、第三超声发射器和送丝机；所述第二枪体上设置所述导丝轮对和所述导丝管，所述焊丝依次穿过所述导丝轮对和所述导丝管，所述焊丝从所述第二枪体的末端伸出，所述送丝机带动所述焊丝伸缩；所述第二枪体上连接所述第三超声发射器的发射端，所述第三超声发射器发射的超声作用于所述第二枪体并传递至所述焊丝。2.根据权利要求1所述的一种超声辅助等离子弧
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插入式CMT高速焊接装置，其特征在于：所述等离子弧喷嘴的侧壁内部开设有冷却腔体，所述冷却腔体连通有冷却管，所述冷却管用于通入冷却液。3.根据权利要求1所述的一种超声辅助等离子弧
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插入式CMT高速焊接装置，其特征在于：所述保护气罩由若干个弧形挡片拼接而成，每个弧形挡片的侧面连接一个第二超声发射器；所述第一枪体上设置有支撑架，所述支撑架上铰接所述第二超声发射器，所述第二超声发射器可相对于所述支撑架沿着纵向摆动，以带动弧形挡片沿着纵向摆动。4.根据权利要求3所述的一种超声辅助等离子弧
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插入式CMT高速焊接装置，其特征在于：每个弧形挡片的内壁沿着横向开设与所述护气孔道连通的出气弧槽，若干个出气弧槽首尾拼接为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永凤，贾传宝，章健，刘敬，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：