[发明专利]绝缘片约束电弧窄间隙TIG焊接方法及焊枪

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及窄间隙TIG焊接技术。

背景技术

[0002] 窄间隙TIG焊接方法兼具TIG焊接方法与窄间隙焊接技术的优势，具有焊接材料使用量少，效率高，焊接接头力学性能优良等特点。

窄间隙TIG焊接方法存在的主要问题是坡口底角熔合不良。当坡口间隙宽度较大时，可采用钨极机械摆动，电磁摆动电弧等方式使电弧有效加热坡口底角。为进一步提高焊接效率，还可以通过减小坡口间隙宽度，使坡口侧壁，底部和底角同时被电弧加热熔化，来获得可靠的熔合。然而，采用该方法需要精确控制并输出小线能量，单层焊缝熔深仅零点几毫米，造成焊道层数增加。因此，在间隙宽度较小的坡口中，采用其他方式控制电弧加热特性，并获得足够的线能量是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种绝缘片约束电弧窄间隙TIG焊接方法及焊枪。

本发明是绝缘片约束电弧窄间隙TIG焊接方法及焊枪，其焊接方法的步骤为：

（1）在不锈钢片7表面采用金属蚀刻的方法，腐蚀出一定数量的凹槽9；

（2）将MgO粉末，锆溶胶以及Al₂O₃纤维混合而成的绝缘涂料，涂敷在不锈钢片7表面，形成厚度为0.5~1 mm的绝缘层（8），压制而成绝缘片1；

（3）将绝缘片1贴覆于I型坡口两侧壁，并在坡口侧壁预留一高度h，高度h为2~3 mm，能够调整绝缘片1对电弧6的约束程度；

（4）将导电嘴3和片状钨极5伸入I型坡口底部施焊，导电嘴3将片状钨极5弹性夹紧，绝缘喷嘴罩4覆套于导电嘴3和片状钨极5外侧，使焊枪和侧壁之间的保持绝缘；

（5）按照焊接电流100~140 A，弧长0.8~1.2 mm，焊接速度12~22 mm/s，进行焊接，使绝缘片1不被电弧熔化。

用于以上所述的绝缘片约束电弧窄间隙TIG焊接方法的焊枪，导电嘴3将片状钨极5弹性夹紧，绝缘喷嘴罩4覆套于导电嘴3，导电嘴3的厚度小于I型坡口间隙宽度，绝缘喷嘴罩4采用0.1 mm厚的氟晶云母片制成。

本发明的有益之处为：侧壁预置的绝缘片，一方面限制电弧向侧壁燃烧，并通过改变绝缘片在侧壁的高度，控制电弧的加热位置，保证坡口底部和底角的熔合；另一方面能够对电弧进行固壁约束，提高电弧能量密度，增强对坡口底部和底角的加热效果。 

附图说明：

图1是绝缘片约束电弧窄间隙TIG焊接方法的示意图，图2是焊枪结构的示意图，图3是绝缘片结构的示意图，图4是焊缝表面形貌图，图5是焊缝截面形貌图。

附图标记及对应名称为：绝缘片1，保护气通道孔2，导电嘴3，绝缘喷嘴罩4，片状钨极5，受约束的电弧6，不锈钢片7，绝缘层8，凹槽9。

 具体实施方式

以20×20 mm方钢和4×4 mm键条搭建的4 mm宽I型坡口为例。

本实例采用的焊接工艺参数为：焊接电流120 A，弧长h_a=1 mm，焊接速度17 mm/s。

本发明的焊接方法的步骤为：

（1）如图3所示，在不锈钢片7表面采用金属蚀刻的方法，腐蚀出一定数量的凹槽9。

（2）将MgO粉末，锆溶胶以及Al₂O₃纤维混合而成的绝缘涂料，涂敷在不锈钢片7表面，形成厚度为0.5~1 mm的绝缘层8，压制而成绝缘片1；表面涂覆所用的绝缘涂料，按重量百分比计，成分为：MgO 35.1%,锆溶胶(浓度为7.3%)57.8%，Al₂O₃纤维7.1%。

（3）如图1、图2所示，将绝缘片1贴覆于I型坡口两侧壁，并在坡口侧壁预留一高度h，高度h为2.5mm，能够调整绝缘片1对电弧6的约束程度。通过调整h可改变绝缘片1对电弧6的约束程度。

（4）将导电嘴3和片状钨极5伸入I型坡口底部施焊，导电嘴3将片状钨极5弹性夹紧，绝缘喷嘴罩4覆套于导电嘴3和片状钨极5外侧，使焊枪和侧壁之间的保持绝缘；

（5）按照焊接工艺参数进行焊接，使绝缘片1不被电弧熔化。

用于以上所述的绝缘片约束电弧窄间隙TIG焊接方法的焊枪，导电嘴(3)厚度为3 mm，片状钨极(5)为1.5×6 mm。导电嘴3将片状钨极5弹性夹紧，绝缘喷嘴罩4覆套于导电嘴3，导电嘴3的厚度小于I型坡口间隙宽度，绝缘喷嘴罩4采用0.1 mm厚的氟晶云母片制成。

如图4所示，焊缝金属保护良好，焊缝表面成型均匀美观；如图5所示，I型坡口侧壁，底部和底角均熔合良好，无宏观缺陷。