一种多电极耦合电弧交叉焊接的方法，属于焊接技术领域。该焊接方法通过采用添加两根焊丝来形成一个电弧，把原本在工件的热输入作用到焊丝上，该电弧处于非熔化极点弧下方并与之复合形成一个熔池。该焊接方法熔化焊丝的电源采用交流电源，可以使两根焊丝之间的电弧保持稳定，以使熔滴稳定过渡，这种熔滴过渡方式不仅提高了能量效率，而且减少了工件的变形和材料性能的改变，同时这种焊接方法可以很好的控制熔敷率和对工件的热输入，可以实现焊接过程中的传热、传力、传质的任意组合。
Welding method of non melting pole arc and double wire melting pole arc cross coupling
The invention relates to a method for multi electrode coupling arc cross welding, which belongs to the technical field of welding. The welding method adopts the addition of two welding wires to form an arc, and the heat input of the original workpiece is applied to the welding wire, and the arc is positioned below the non melting pole arc to form a molten pool. The power supply wire melting welding method using AC power, can make the arc welding wire between the two remained stable, in order to make the droplet stability transition, the droplet transfer mode not only improves the energy efficiency, but also reduce the deformation and material properties of the workpiece and change the welding method can control the welding good rate and on the heat input, heat transfer, the welding process can achieve any combination of force transfer and mass transfer.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多电极耦合电弧焊接方法，是一种交叉电弧的多电极焊接方法，属于焊接方法领域。
技术介绍
在现代制造业和工业生产进程中，焊接技术己成为一种重要的材料加工工艺。在各种不同形式的金属连接中，电弧焊接被广泛应用于生产各种高质量的连接。这是因为在许多应用中，电弧焊接已经被证明是最经济的金属连接方式。焊接技术在制造业中占有举足轻重的地位，已经广泛的应用于能源动力、交通运输、航空航天、海洋工程、重型机械等行业，应经成为现代工业不可缺少的制造技术。随着国民经济的迅速发展，焊接产品在国民经济各个部门中的应用日益广泛，以焊代铆、以焊代锻、以焊代铸，目前焊接技术已成为材料加工制造领域的主导连接工艺之一。随着焊接产品的质量和效率的要求越来越高，传统的焊接方法已不能满足实际生产的需求。因此，提高焊接生产效率和焊接质量，减少焊接缺陷的高效焊接方法成为现代焊接界的研究热点。近年来，一些新型的特种焊接方法异军突起，诸如:高能束、激光束、电子束、激光-电弧复合热源等；固态焊接/连接技术:线性摩擦焊、搅拌摩擦焊等。目前我国焊接工作量已达到世界焊接强国的水平，但焊接工作效率却远远低于发达国家，主要原因在于焊接自动化程度低，高效焊接方法广泛应用不够。因此，研究和推广高效焊接工艺成为实际生产的迫切要求。弧焊作为一种传统的焊接方法，通过电弧过程把电能转换为热能，用以熔化焊丝(焊条)或工件，以实现金属的连接。弧焊过程的本质是一种传热、传质和传力的过程，而各种弧焊工艺都是不同的热、质、力传递过程的组合，这种组合又必须保证焊接过程和焊接质量的稳定。但是随着焊接速度的提闻，要增大焊接电流以提闻焊丝的溶化速度，提闻生广率同时减少对工件的热输入，避免高速焊接焊缝成形缺陷的产生。目前传统的电弧焊方法的在热量输入、焊材填充和熔池受力具有固有的搭配局限，焊缝成形和焊接质量不可避免地受到非预期的传热、传质、传力的影响，很难保证焊接过程满足使用要求。因此，焊接过程中能量的自动控制与调整用以提高熔敷效率和焊接速度、减小热输入为目的高效焊接方法成为现代新型焊接的发展趋势。非熔化极氩弧焊(GTAW)是一种广泛使用的焊接方法，可以焊接各种金属材料，它通常用于在管道的根焊和薄板的焊接，它的电弧稳定的，可以完成高质量和无飞溅的焊接，而且不需要大量的焊后清理。在开坡口的焊缝中，通常需要大量的的金属填充，然而对于非熔化极氩弧焊(GTAW)来说，它的效率是比较低的，通常采用两种方法来填充焊缝:冷丝钨极氩弧焊工艺和热丝钨极氩弧焊工艺。在冷丝非熔化极氩弧焊焊接过程中，填充焊丝直接熔化进入焊缝。而热丝钨极氩弧焊为了更快地熔化焊丝，采用在焊丝中加入一个单独的电流(常用交变电流)以使填充金属丝被预先的电阻热加热后，在理想状态下的焊丝可以达到其熔点，然后焊丝送入熔池。相对相对冷丝非熔化极氩弧焊来说热丝非熔化极氩弧焊具有较高的熔敷率，但是需要额外的电源，成本较高。熔化极气体保护焊(GMAW)是一种广泛应用的弧焊方法。焊丝作为一个熔化电极，通过焊丝与工件之间引燃电弧，焊丝被电弧加热形成熔滴过渡到熔池中。电弧的能量一部分用来熔化焊丝形成熔滴过渡到工件上，一部分在工件上产生很多热量，但工件产热量远大于用于熔化焊丝的热量，工件的产热就成为一种能量的浪费，这种能量增加了材料性能的变化，现有的电弧模式不能改变固有的能量分配。因此，本专利技术专利是一种增加焊丝的熔敷率，提高能量利用效率的新型焊接方法，实现焊接过程热输入和熔敷率的自由调节
技术实现思路
:本专利技术的目的在于克服现有焊接方法的缺陷，提出一种非熔化极电弧与双丝熔化极交流电弧交叉耦合焊接的方法，该方法可操作性强，可以灵活的控制焊接电弧的形状、焊丝的熔化速度和被焊工件的热输入，实现了在焊接过程中的传热、传质和传力的自由组口 o为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案:非熔化极电弧与双丝熔化极交流电弧交叉耦合的焊接方法，首先建立非熔化极焊枪与工件间的主弧和两根焊丝之间的副弧，同时使用主弧和副弧交叉完成焊接工作。主弧建立在非熔化极焊枪与工件之间来熔化工件，副弧建立在两根焊丝之间来熔化焊丝，副弧位于主弧下方并与主弧成交叉状态，两个电弧共同进行工作。交叉电弧建立首先建立非熔化极和工件之间的主弧，然后建立两根焊丝之间的副弧。 两根焊丝是从主弧相对的两侧进入到主弧中。主弧为非熔化极电弧，采用钨极惰性气体保护焊(GTAW)或等离子弧焊(PAW)，主弧采用一个恒定电流的电源来提供。副弧采用一个恒定电流或恒定电压的交流电源来提供，可以使电弧斑点交替出现在两根焊丝上，调整交流电流波形参数可以分开调整两根焊丝的熔化速度。该焊接方法区别于传统电弧焊接方法最显著的特征就是其焊接电弧是交叉且是可控的，而传统电弧焊接方法所使用的电弧均为圆柱形且无法自由控制。焊接电弧对工件的热输入主要靠电弧的斑点热，一旦形成交叉电弧，仅主弧在被焊工件上形成斑点，主弧能量用于控制被焊工件的热输入和熔深。副弧的两个斑点在焊丝上，热量几乎全部用于熔化焊丝，没有额外的能量消耗，所以副弧对被焊工件的热输入极小。交叉电弧焊接方法实现了在大熔敷率的情况下对工件的低热输入。本专利技术可以获得如下有益效果:本专利技术所述的焊接方法，通过改变电弧形状、单独控制焊接热输入和单独控制焊接时对熔池的传质，实现焊接过程中传力、传热和传质的解耦，从而灵活的控制焊接电弧的形状、热源形态及对被焊工件的热输入，以实现在焊接过程中的传热、传力和传质的自由组合。而目前已有的焊接方法在对熔池进行力、热和质的输入上都是相互耦合的，难以分别调整。这是一个对现有弧焊技术进行革新的专利技术，该方法可以利用一些现有的设备进行高效率，高质量以及经济的薄板及中厚板焊接。附图说明:图1交叉电弧示意图。图2焊丝送进示意图。图3交流电源波形图。图4交叉电弧内部示意图。图中101、非熔化极焊枪，102、主弧，103、副弧(丝间电弧)，104、焊丝I，105、焊丝II，106、交流电源，107、两根焊丝夹角，108、被焊工件，109、焊丝电流，110、主弧电源，111、两根焊丝之间的距离，112、焊丝I送进速度，113、焊丝II送进速度，114、送丝机I，115、送丝机II，116、正脉冲电流的峰值电流，117、负脉冲电流的峰值电流，118、正脉冲电流的时间，119、负脉冲电流的时间，120、两根焊丝的交叉点，121、两根焊丝交点到工件的距离。122、焊丝I端头到工件的距离，123、焊丝II端头到工件的距离。具体实施方式:以下具体地说明本专利技术的实施方式，附图中只是说明性质，只说明了该焊接方法有关电回路方面的连接方式，焊枪所必须的气路和水路接法都是使用常规接法，所以不再进行说明。如图所示，如图所示非熔化焊枪101和两根焊丝焊丝1104和焊丝II105分布在被焊工件108的同一侧，焊枪、焊丝1104和焊丝II105和被焊工件108分别与焊接电源及其控制系统相连。焊接时，非熔化极焊枪和工件之间建立主弧102，主弧主要用来熔化被焊工件108，采用一个恒定电流的主弧电源110提供；焊丝1104和焊丝II105分别由送丝机1114和送丝机II115从主弧102相对两侧进入并产生副弧103，副弧用来熔化焊丝且采用一个交流电源106提供，交流电流可以使电弧斑点交替出现在两根本文档来自技高网...
【技术保护点】
非熔化极电弧与双丝熔化极交流电弧交叉耦合的焊接方法，其特征在于：一种建立非熔化极与工件间的电弧为主弧和两根焊丝间的电弧为副弧，同时使用两个电弧交叉完成焊接的。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈树君，张亮，黄宁，王旭平，卢振洋，蒋凡，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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