[发明专利]一种基于热输入控制的双熔化极电弧焊枪及其焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于金属焊接领域，具体涉及一种基于热输入控制的双熔化极电弧焊枪及其焊接方法。

背景技术

高效化是当前焊接技术的发展方向。要实现高效化焊接，一是提高焊接速度，但是提高焊接速度易产生未焊透、焊道不连续、咬边等缺陷；二是提高焊丝熔敷率，但常规熔化极电弧焊（如MIG/MAG焊）时，在提高焊丝熔敷率的同时也意味着焊接热输人的增加，从而引起焊接变形、热影响区扩大等问题。

为了解决上述问题，美国Kentucky大学张裕明教授提出一种热输入控制方法，即在焊接电流流入母材之前将其分流，减小了母材的热输入。该方法提出后，许多学者进行了相关研究。例如：兰州理工大学的石玗对双旁路耦合电弧铝合金MIG焊熔滴过渡形态进行了研究，结果表明双旁路耦合电弧可以促进熔滴过渡并可显著降低喷射过渡的临界电流；中国专利号为CN201110269628.8的专利文件中记载了一种双熔化极单电弧旁路耦合复合焊接系统及方法，包括第一焊机、第二焊机、第一焊丝和第二焊丝，其中：第一焊机和第二焊机的阳极共同与第一焊丝连接,第一焊丝与工件形成电弧；第一焊机的阴极与工件相连接；第二焊机的阴极与第二焊丝连接,第二焊丝与工件不形成电弧；美国专利号为US2012012559的专利文件记载了一种控制热输入的焊接系统，包括以下步骤：接收数据，编码所需的热输入范围内具有热输入值的上限值和下限值之间，接收数据的编码所需的电平改变到第一焊接焊缝变量的一组变量，确定到一个水平焊接变量的设定的第二焊缝变量的改变；中国专利号为CN201841347U的专利文件记载了一种新型双丝焊枪，焊枪电缆尾部并列设置两焊枪尾部连接头，通过同时输出两根焊丝的设计，提高了焊接效率。

以上研究工作大多集中于热输入控制技术的电弧物理特性及双丝焊枪的设计上，迄今为止，还没有一种基于热输入控制的焊枪及其焊接方法可以真正应用到生产实践中，发挥其优势所在。为此，本发明设计了一种新型的基于热输入控制的双熔化极焊枪，并介绍了其焊接方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于减小焊接变形、提高焊丝熔敷率、提高焊接品质、追求高能量密度且性质均一的电弧形态、实现稳定焊接、改善焊接过程，减小飞溅的基于热输入控制的双熔化极电弧焊枪，本发明的目的还在于提供一种基于热输入控制的双熔化极电弧焊枪的焊接方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于热输入控制的双熔化极电弧焊枪，由两个熔化极气体保护电弧焊炬和一个非熔化极气体保护电弧焊炬及机械调节结构组成，辅助外套上固定非熔化极气体保护电弧焊炬，辅助外套两侧有螺杆，调节齿轮组件上固定熔化极气体保护电弧焊炬，一端有螺杆，调节齿轮组件上的螺杆与辅助外套两侧的螺杆通过有内螺纹的连接套筒连接在一起；通过连接套筒将两个熔化极气体保护电弧焊炬连接在非熔化极气体保护电弧焊炬的两侧；熔化极气体保护电弧焊炬和非熔化极气体保护电弧焊炬之间安装有固定两个固定夹具；调节齿轮组件的另一端有旋转调节手轮，熔化极气体保护电弧焊炬上有与旋转调节手轮相配合的锯齿结构。

熔化极气体保护电弧焊炬为MIG焊炬，非熔化极气体保护电弧焊炬为TIG焊炬。

熔化极气体保护电弧焊炬和非熔化极气体保护电弧焊炬连接在恒压电源上。

一种基于热输入控制的双熔化极电弧焊枪的焊接方法，包括：

步骤1：将工件的待焊部位根据需要加工成I形、Y形或V形坡口，并对其两侧表面进行打磨和清洗；

步骤2：将工件置于焊接平台上，调整接缝位置使之与焊枪钨极尖端行走路线重合，然后利用夹具将其固定；

步骤3：调整双熔化极电弧焊枪参数，确保两侧MIG焊炬对称置于TIG焊炬两侧，使两侧MIG焊炬位于同一高度，其焊丝尖端距母材距离为2-10mm，焊丝与钨极之间的距离为2-8mm，钨极距工件的高度为3-10mm；

步骤4：设定焊接工艺参数：恒流电源的电流在0-300A之间，恒压电源的焊接电流在50-500A之间、焊接电压为15-30V，焊接速度为10-200cm/min之间，MIG焊炬气体流量为8-30L/min，TIG焊炬气体流量为4-15L/min；

步骤5：开启恒流电源和恒压电源，引燃焊接电弧，这这样两侧MIG焊炬和TIG焊炬之间形成了一个稳定的耦合电弧，进而熔化焊丝，焊接工件。

本发明的有益效果在于：