[发明专利]一种用于高速TIG焊接的耦合电弧钨极

说明书

技术领域

本发明涉及高速TIG焊接技术。

背景技术

[0002] 钨极氩弧焊，即TIG焊，是焊接碳钢、不锈钢、有色金属及超高强度钢等的常用方法。现代装备制造业对焊接生产的效率提出了越来越高的要求，提高焊接生产率的主要途径之一是大幅度提高焊接速度。然而，当焊接速度提高到一定程度时，首先会出现焊道咬边；如果进一步提高焊接速度，就会产生驼峰焊道，造成焊缝不连续，因此驼峰焊道在实际生产中是不可接受的。它的形成限制了焊接速度的大幅度提高，进而严重影响生产效率。当焊接速度较高时，焊接线能量减小，导致焊缝熔深减小，熔宽变窄。为提高焊接速度，基本的出发点是在速度提高的同时增大焊接电流，以维持焊接焊接线能量大致不变，但是在传统TIG焊接情况下，当焊接速度较高，焊接电流较大时容易出现焊缝咬边和驼峰等缺陷。

现有的高速TIG焊接方法主要有两种实现方式：第一种是使用空心钨极TIG焊接，使用空心钨极可以明显减小电弧压力，从而可避免在高速度焊接时出现驼峰咬边等缺陷，同时由于空心钨极端部截面积较大，可承受较大的焊接电流，因此在提高速度的同时可以相应提高焊接电流，以维持一定的热输入；第二种是双钨极耦合电弧TIG焊接法，使用两把焊枪沿焊接方向或垂直于焊接方向，两把焊枪的钨极之间保持一定的夹角和间距，两把焊枪使用两个独立电源供电，产生的两个电弧耦合成一个整体电弧，这种方法同样可以减小电弧压力，改善焊缝表面成形，可以选用较大的总电流，以维持较高速度下的焊接热输入。虽然这两种方法都可以减小电弧压力，改善焊缝表面成形，但是第一种方法由于钨合金硬度比较高，使用一般的机械加工方法加工比较困难，而且加工成本较高，第二种方法需要两台焊接电源、两把焊枪，焊接设备比较庞大，而且需要保证焊接时钨极的角度和间距，需要可调角度和间距的特殊焊枪夹持工具。

发明内容

发明内容

本发明的目的是减小TIG电弧压力，获得良好的焊缝表面成形，同时可以承载较大的焊接电流，以维持足够的焊接线能量。

本发明是一种用于高速TIG焊接的耦合电弧钨极，在钨极的端部开有十字交叉形槽，将位于端部位置处的钨极分为四部分，十字槽底部为圆弧形状。

本发明的有益之处为：1、本发明与传统TIG焊的钨极相比可明显减小电弧压力，避免焊缝表面出现咬边、驼峰等成形缺陷。2、本发明与空心钨极相比，电弧更加稳定，加工方便，成本低。3、本发明与双钨极相比，所需设备较少，焊枪结构简单、紧凑，不需考虑钨极在焊枪中的放置角度。

附图说明

图1是本发明的钨极的主视图，图2是图1中钨极的俯视图，图3是本发明的钨极的实物照片，图4是电弧压力测量装置的示意图，图5为本发明的电弧压力与传统TIG焊接电弧压力的比较图，焊接电流为280A，钨极直径为3.2mm，钨极切槽的宽度为0.8mm；图6为本发明的钨极各脚分布方向示意图，定义0°和45°方向；图7本发明的钨极沿0°和45°方向电弧压力的比较；图8为本发明的钨极在不同钨极伸长和不同弧长下稳定起弧的最小电流，钨极伸长分别取2mm、3mm和4mm，弧长分别取3mm、4mm、5mm和6mm；图9为使用普通钨极进行TIG焊的焊缝形貌图，图10为使用本发明的钨极进行TIG焊的焊缝形貌图。

具体实施方式

实施例一

本实施例中，比较普通钨极的电弧压力和耦合电弧钨极的电弧压力。

电弧压力测量，选用静态小孔法进行测量。使用耦合电弧钨极进行TIG电弧压力测量，钨极直径d=3.2mm，耦合电弧钨极十字槽间隙a=0.8mm，如图（一-a）所示。电流为240A，钨极伸出长度为3mm，电弧长度为4mm。阳极采用水冷铜板，其上开一个直径很小的通孔。此小孔可将通过此点的电弧压力通过导管传至测压元件，然后通过测压原件将力信号转变成电信号，最后通过测电元件采集电信号。测量装置示意图如图4所示。由此可知，这种方法测量的压力为通过该孔截面的平均值。

图5是测得的普通钨极和耦合电弧钨极电弧压力的比较，普通钨极电弧压力峰值为621.5Pa，耦合电弧钨极电弧压力峰值为291.5Pa，可以看到耦合电弧钨极的电弧压力相对于普通钨极有明显的降低，根据驼峰焊道形成机理可以判断，电弧压力的减小将有利于避免驼峰喊道的产生。

实施例二