[发明专利]一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体的说，是涉及一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体 保护焊焊接系统。

背景技术

国际上重大工程建设中的大型结构件，虽然形式与结构千差万别，但是全位置焊接成 形技术一直是大型结构件制造的核心及亟需攻克的关键技术。全位置焊接时，在重力场的 作用下极易造成熔池金属向下流淌，不能保证焊缝成形的一致性。焊接结构对连接部位提 出承载要求，而焊接接头对熔池形状和大小有限制，即小熔池无法满足强度要求，大熔池 造成熔池金属流淌，无法满足质量要求。所以，必须提出新的方法解决全位置焊接特别是 仰焊、立焊、横焊等焊接工位焊接过程中熔池金属流淌的问题。

发明人在实现本发明的过程中发现，由于受到熔池金属在重力作用下流淌等问题的限 制，全位置焊接方法目前存在如下问题：第一，焊接过程中需要适时调整熔池受力受热等， 所以目前的全位置焊接主要采用手工焊完成，焊接效率低下，无法满足生产需求；其次， 熔池金属向下流淌，很容易出现各种焊接缺陷，焊缝成形性差；第三，为了防止熔池金属 向下流淌，熔池尺寸受到限制，只能采用较小的焊接规范，严重影响了大熔池全位置焊接 方法的研究和发展。

近场超声悬浮是利用高强度声场产生的声辐射压力来平衡物体的重力，使声场中的物 体悬浮起来。相对于磁、静电以及气动悬浮等方法，近场超声悬浮方法对被悬浮材料无特 殊要求，而且结构相对简单，便于实施。

发明内容

本发明提供一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，将近场超声悬浮 技术应用于钨极气体保护焊过程，利用声场悬浮解决在横焊、立焊、仰焊等全位置焊接工 位焊接过程中熔池金属向下流淌的技术问题，能够提高焊接效率与焊缝成形率，实现高质 量钨极气体保护焊焊接。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，包括焊接系统和超声悬浮系 统，所述焊接系统包括钨极气体保护焊焊枪和焊接电源，所述超声悬浮系统包括超声波发 生器和超声波发生器电源控制箱，所述超声波发生器包括换能器和变幅杆；所述超声波发 生器用于在所述钨极气体保护焊焊枪对待焊工件进行焊接的同时作用于焊接熔池，且所述 超声波发生器的变幅杆端部在除平焊以外的焊接工位时位于焊接熔池下方，使熔池金属受 到的超声辐射压力与电弧压力的合力大于熔池金属受到的重力。

其中，所述超声波发生器的变幅杆端部截面积大于焊接熔池表面积。

其中，所述超声波发生器的变幅杆端部涂覆有耐高温涂层。

其中，所述超声波发生器的变幅杆轴线与所述钨极气体保护焊焊枪的枪嘴轴线之间的 角度为10-80度。

其中，所述超声波发生器的变幅杆轴线与待焊工件表面的经过焊接熔池中心的切面之 间的角度为30-90度。

其中，所述超声波发生器与所述钨极气体保护焊焊枪的相对位置在焊接过程中保持固 定不变。

其中，所述超声波发生器的变幅杆端部与焊接熔池之间的距离为300um-10mm。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统，将近场超声悬 浮技术与钨极气体保护焊技术相结合，并且对超声悬浮系统、焊接系统与待焊工件的相对 位置包括距离、角度等做出了规范，使电弧力与超声悬浮力较好的相互配合，从而与熔池 金属受到的重力达到平衡状态，防止熔池金属在重力作用下发生流淌问题，本发明能够实 现钨极气体保护焊的全位置高效率焊接，并且提高了焊缝的成形性。

附图说明

图1是基于近场超声悬浮技术的钨极气体保护焊焊接系统的结构示意图。

图中：1.待焊工件，2.待焊工件固定装置，3.钨极气体保护焊焊枪，4.焊枪固定装 置，5.焊接电源，6.可运动小车，7.超声波发生器，8.超声波发生器固定装置，9.超声 波发生器电源控制箱。

具体实施方式

下面以横焊的焊接工位为例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业 技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。