[发明专利]具有可移动的电极的焊头和相应的焊接方法

说明书

用于防止钨电极在所谓WIG焊接时合金化和粘附的方法以及适用于该方法的焊头。

本发明涉及一种根据权利要求1前序的方法和一种根据权利要求4前序的焊头以及根据权利要求12前序的另一种焊头。

焊头在所谓WIG焊接器械中的使用例如由DVS-出版社(德国焊接和相关方法组织)的2006年第一版“钨-惰性气体气焊接”已知。

在通过这类焊接器械的焊接中，认为，由与电压源连接的电极产生电弧，该电弧在待焊接的工件上终止，该工件作为电气接地(elektrische Masse)起作用。在这类焊接过程中，可分别根据需要从外部供给添加物或者存在仅由工件的材料形成的所谓熔池。电弧的点火可以或者通过所谓的接触点火或者通过高频点火实现，其中，在第一种情况下，在电极之间短时产生机械接触，并且，在第二种情况下，在电极和工件之间短时地产生高频。

在通过这类焊头焊接时，对于手动控制焊头的情况又总是存在危险，即，在焊接过程期间的意外机械接触的情况下出现所谓的电极合金化，也就是说，电极与工件意外地焊接。这主要在人员不熟练和在复杂工件上难以得到焊接连接时出现所述状况，但是，对于熟手也肯定时常出现这种情况。

在合金化之后，电极必须又与工件分开。在分开过程中，由于钨的材料特性，电极尖的一块通常断掉并且作为材料杂质与工件保持连接。这样的材料杂质要求费事的磨削和类似的修正处理，或者，如果修正处理过于费事，或者，如果通过修正处理不再能满足对于工件的机械要求，则甚至可导致废品。

此外，在由高价值的耐腐蚀合金制成的工件中，这样的材料杂质可能是用于发生腐蚀现象的起点。此外，将电极再磨削成又能够使用的形状是必需的。由此，产生高的、附加的成本因素，该成本因素一方面是由既在焊接连接装置上也在电极上的再加工引起的巨大时间损失，并且另一方面是在电极上和在磨削材料或类似的加工材料上的材料磨损。

虽然在使用用于控制和防止焊头靠近待加工的工件的装置时，可在一些手动控制的焊接工作中防止前面描述的缺点。但是，出于成本原因，这通常仅在同时涉及相同的焊接工作时是值得的。此外，出于空间原因，使用这样的装置也不总是可能的。

另一种应使电极的合金化困难的方法由D-56271Muendersbach的EWM公司用于“Tetrix 300Classic activArc”焊接方法的运行指引(文章号：099-000098-EWM00，日期22.09.2009，页码30)得出。该方法通过高动力反应系统负责，在改变电极和熔池之间的间距时，例如在人工焊接时，所引入的电功率几乎保持不变。由于燃烧器和熔池之间的间距变短而引起的电压损失则通过提高电流来补偿。

为了尤其在较高焊接电流的情况下大致减轻合金化的前述缺点，此外，在所谓的TCS(TIG-缓和停止(Comfort Stop))焊接中，在电极靠近工件上时提出对应的方法，其方式是，在这种情况下降低焊接电流。由此，“减轻”电极的合金化。(对此请见位于08056Zwickau的Zwickau Schweisstechnik GmbH公司的手册“Einfach WIG Perfekt”的第二页)

从合金化和粘附的以上描述的两个问题看出，在WIG焊接过程中还存在熔池中的气体鼓风形成的另外的问题，所述问题作为电极向工件相对向前送(Vorschub)的结果。这类气体鼓风对焊接连接的机械刚度产生负面影响。为了防止这种效果，在DE697 06 508 T2中针对自动焊接系统提出，焊头的耐热电极在焊接过程期间被保持得持续绕其自身旋转。

该处所描述的装置设置用于自动焊接方法，并且由于其非常庞大的结构而几乎不适用于手动控制焊接。出于这种原因，在根据规定使用这种装置时不存在和在手动控制焊接过程期间电极无意地靠近焊接物的情况中一样的合金化危险。

对于在根据DE DE697 06 508 T2的装置中将焊接电流传递到旋转的电极上，没有特别的措施被采用，从而焊接电流(因为排出了使用与电极固定连接的缆线)必须通过焊头的地点固定的部件，如引导电极的轴承来传导。因此，在待传递的电流强度中，在此必须涉及大量的构件并且必要时也涉及导电良好的、较高价值的轴承。对于由自动焊接系统控制的更大焊头，这些要求在技术上可放松，而这类装备在手动控制焊头的情况下几乎不能实现。