[发明专利]电磁直驱高速三丝磁场复合焊剂铜衬垫埋弧焊接设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接领域，特别是一种电磁直驱高速三丝磁场复合焊剂铜衬垫埋弧焊接新型设备及其焊接方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，在许多工业领域需要发展高速、高效和优质焊接技术来满足国家建设的需要，同时相关学科科学与技术的进步，促使了现代焊接新方法不断出现，焊接速度不断提高，焊接质量要求也随之提高，另外，可持续发展、环境保护对焊接技术的要求也逐步提高。

埋弧焊接技术是目前我国应用于低合金高强钢、厚板、长板焊接最重要的焊接技术之一，在建筑、船舶、压力容器、电力、化工、重型机械等领域应用十分广泛。近年来，双丝或多丝埋弧焊技术在上述领域的应用使得其焊接质量和焊接效率得到了很大的提高，开辟了一个新的焊接技术领域。但是，目前，传统的单丝、双丝或多丝埋弧焊接技术仍然存在不少缺点：

1)焊接接头力学性能，特别是冲击韧性有待提高；

2)焊接线能量限制严格，限制了多丝埋弧焊接技术的优势；

3)焊接工艺规范较狭窄；

4)双丝或多丝焊容易造成焊缝金属晶粒粗大，气孔、偏析、夹杂、咬边等缺陷较多；

5)焊接速度和焊接效率也有待提高；

6)焊接材料，如焊剂、焊渣的环保问题突出；

7)由于采用涡轮蜗杆传动、齿轮减速等机构，使得焊枪和焊接设备笨重，体积庞大，多丝焊接设备结构复杂，影响了多焊丝的排布，不利于使用，操作困难。

因此，需要更进一步的完善和发展埋弧焊接设备和技术，特别是多丝埋弧焊接设备及焊接方法，以实现高效、优质、低成本的新型多丝埋弧焊接设备和技术的进步。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种厚板高效、优质、低成本三丝高速、高效埋弧焊接设备和方法，以便突破传统埋弧焊接设备和方法的局限性，以及对焊接工艺条件的苛刻要求，实现冲击性能良好，大电流、高速度、高效率、优质焊接接头的多丝埋弧焊接。

有鉴于此，本发明采用电磁直驱伺服电机，通过取消送丝驱动电机与送丝系统之间的涡轮蜗杆、齿轮减速等机械传动机构，实现电机与送丝轮之间的零传动，能够完成高速送丝任务；在电磁复合场的作用实现电磁控制埋弧焊接过程，获得了大焊接电流使用条件下电磁作用埋弧焊接的独特优点；同时，与焊剂铜衬垫单面焊双面成型高效焊接技术有机结合，实现焊缝正反面的优质成型，在数字电源和数控技术的支持下，实现了高效、优质、高速、低成本的三丝埋弧焊接设备及其新方法。

本发明解决其技术问题所采用的具体方案如下：

电磁直驱高速三丝磁场复合焊剂铜衬垫埋弧焊接设备，包括送丝系统、焊接电源、磁场电源、焊剂铜衬垫系统、焊炬系统、电磁复合系统、数控系统。

进一步，所述送丝系统为焊丝I的电磁直驱旋转伺服电机I的转轴与主送丝轮I集成为一体，由单一送丝轮I副对完成送丝，焊丝II的电磁直驱旋转伺服电机II的转轴与主送丝轮II集成为一体，由排列在下部的导向轮I和主送丝轮II构成的双副对完成送丝，焊丝III的电磁直驱旋转伺服电机III的转轴与主送丝轮III集成为一体，由排列在上部的导向轮II和主送丝轮III构成的双副对完成送丝；

进一步，所述焊炬系统包括偏心导电嘴I、偏心导电嘴II和偏心导电嘴III，偏心导电嘴I由上半部分和下半部分构成，偏心导电嘴II由上半部分和下半部分构成，偏心导电嘴III由上半部分和下半部分构成；

进一步，所述电磁复合系统包括锥形励磁线圈、侧板、盖板、下入水口、上出水口、线圈线口，电磁复合系统与焊炬系统的喷嘴、水冷系统集成为一体，通过励磁电源产生外加电磁场作用焊接区域，控制焊接电弧和熔池，消除焊接过程中的电磁偏吹，提高焊接的接头整体质量；

进一步，所述焊剂铜衬垫系统包括充气软管、铜衬垫、衬垫焊剂，为放置于焊缝背面的气压式焊剂铜衬垫系统，是在铜垫板上撒布厚度均匀的衬垫焊剂，并用压缩空气通入气管，把敷好焊剂的铜垫板以一定的压力贴在焊缝的背面；

进一步，所述送丝系统的导向轮I与主送丝轮III排列在一起，同一根主轴，导向轮I与主轴通过轴承连接，导向轮II与主送丝轮II排列在一起，同一根主轴，导向轮II与主轴通过轴承连接，主送丝轮I主轴位于主送丝轮II主轴、主送丝轮III主轴的中间位置，呈空间等腰三角形排列，伺服电机II和伺服电机III上下排列在一侧，伺服电机I排列在另一侧中间位置，结构紧凑；