[发明专利]炮弹铜合金导带TIG自动堆焊方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及焊接技术，具体说就是炮弹铜合金导带TIG自动堆焊方法。

(二)背景技术

钢基体表面堆敷铜合金层可以改善钢材的导电、导热性能和表面硬度，这种技术广泛用于航空航天领域和兵器制造业领域。例如炮弹弹带的装配，传统工艺采用机械方式在钢基体上嵌合铜合金环，这种方式增加了应力集中，削弱了弹体强度，环槽处的壁厚会使该处弹体内孔孔径缩小，从而增加了加工弹体的工艺难度，减少了装药量，降低爆炸威力。同时，在弹体上加工环槽费工时、刀具，增加生产成本。

当今世界炮弹的发展趋势为大口径、薄弹壁、多弹头、一弹多能，开发智能炮弹。提高弹丸战斗力的关键技术是弹带装配技术，多年来一直是困扰我国炮弹设计制造的技术瓶颈，采用机械嵌合方式的弹带装配已经不能适应未来炮弹的发展趋势。

鉴于采用焊接工艺进行弹带装配的显著优点，国内外对弹带焊接技术展开了广泛的研究，涉及的焊接方法包括扩散焊弹带耦合技术、激光焊技术、火焰喷焊技术、电子束轴向焊接技术等，这些方法均有一定的难度和局限性，并没有应用于实际生产中。由于堆焊是以基体作为一个电极，且电弧加热温度和热量不均匀，并且基体极易熔化。常规堆焊稀释率往往大于10％，即便是带极堆焊也有相当大的稀释率，渗铁成了堆焊工艺的技术难点与影响焊接性能的重要因素。由于铁与铜合金有较大的物理性能差异，当过量的铁进入铜合金层时，会在铜合金层内造成极大的应力集中及严重的渗透裂纹缺陷。同时，过量的铁还会使铜合金层的硬度急剧升高，使铜合金层的摩擦磨损性能发生极大改变。在航空航天和兵器制造业的产品制造中，往往要求极低的稀释率甚至要求零稀释率即无熔深。而目前国内的堆焊大多采用手工电弧堆焊工艺，不仅焊接效率低，而且焊接质量差、堆焊层稀释率低。因而，研究高质量、高效率、超薄熔深的焊接工艺及相应的炮弹自动焊接装置，对提高炮弹生产效率及我国国防事业的发展，具有重要的理论意义和实际意义。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以保证优质的弹带焊接工艺、采用热丝、冷丝双丝送丝系统、提高焊接效率、降低堆焊层的稀释率、采用PLC控制系统的炮弹铜合金导带TIG自动堆焊方法。

本发明的目的是这样实现的：焊接工艺过程如下：

步骤一：通过PLC人机控制界面，控制焊接机头与焊接工件运动，对中焊枪与工件的相对位置以后，通过PLC预设定焊接电流、弹体旋转速度与旋转模式，匀速与步进两种模式，堆焊较窄弹带时弹体采用匀速转动模式，堆焊弹带较宽时采用步进转动模式，冷丝、热丝送丝速度、焊接机头摆动幅度与速度、提弧时间与电流的参数，实时观察与调节；

步骤二：焊接电弧引燃前通冷却水，冷却焊枪与弹体；焊枪移动到位，引燃热丝电弧、焊接主电弧，同时热丝、冷丝送进；

步骤三：堆焊起弧后，采用小电流、低送丝速度堆焊5-10mm；而后采用满足弹带成形尺寸要求的送丝速度与焊接电流；堆焊一周至堆焊起始位置时，提升电弧高度，同时降低焊接速度，提升焊接电流，完成起始处5-10mm长度的弹带搭接，搭接完成后电流衰减，电弧熄灭，送丝停止，完成一个弹带的焊接；

步骤四：焊接结束后关闭焊接电源，停气、停水后由下料装置移下工件，同时上料机构固定下一炮弹弹体，进行下一个弹带的堆焊过程。

本发明简化加工工艺，降低生产成本，减少了传统工艺的加工工序，减少生产时间和工作量，提高了生产率，降低材料消耗，节省成本。提高了连接可靠性，焊接工艺重复性好、易于实现自动化生产。优化弹体结构设计，简化了药室结构，有利于解决带槽强度差、安全裕度小的问题。本发明炮弹铜合金导带TIG自动堆焊方法，是一种高效、自动、低稀释率的炮弹导带焊接装置，可以提供优质的弹带焊接工艺，采用热丝、冷丝双丝送丝系统，提高焊接效率、降低堆焊层的稀释率，同时采用PLC控制系统，精确控制焊接过程参数与工装定位，尤其是焊接电流波形、送丝速度的严格控制，保证了堆焊弹带层特别是搭接处的美观焊缝成型。

(四)附图说明

图1为本发明装置整体结构示意图；

图2为本发明热丝系统原理图；

图3为本发明弹体自动堆焊系统PLC控制系统框图；

图4为焊接电流与弹体转动、送丝速度曲线；

图5为弹带自动堆焊流程图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。