[发明专利]一种利用环形磁场控制等离子电弧的焊接方法及装置

说明书

本发明公开了一种利用环形磁场控制等离子电弧的焊接方法及装置，焊接方法采用在钨极和工件之间施加以钨极所在轴线为中心线的环形磁场，等离子电弧在环形磁场的作用下，产生剧烈的收缩和发散，电弧的能量在磁场的作用下可以变得更加集中或者发散。因此可以通过控制磁场，来控制等离子电弧的形态，能够使等离子电弧焊接不同厚度的金属材料和不同形状的坡口焊缝。

技术领域

本文发明涉及焊接技术领域，是一种利用环形磁场控制等离子电弧焊接不同厚度的金属材料，具体的说，是一种利用磁场控制电弧能量的发散和集中的焊接装置及方法。

背景技术

我们知道各种物质都是由分子或原子组成的,而原子则由带正电的原子核和核外带有负电的电子所组成。带负电的电子以一定的轨道不停地围绕着原子核运动。在最外层运动着的电子在外力的作用下(如受热或电磁场的作用)脱离自己固定的轨道而形成自由电子。这样,原来中性的原子或分子失去电子后就成为带正电的正离子,得到电子的原子或分子就成为带负电的负离子。所以把由电子正离子负离子,中性的分子或原子所组成的而且其中粒子的正电荷与负电荷的总数相等的集合体称之谓等离子体。

随着等离子体技术的飞快发展，等离子体技术的应用也越来越广泛，经济效益显著。如在材料科学领域：等离子体冶金、超细粉生产；在机械工业领域：等离子体切割、焊接、喷涂；在国防工业：等离子体火箭；在空间技术领域：等离子体助推器等等。电弧等离子体的特点是：温度高、能量集中、功率可调、气氛可控、无电极损耗、噪音低、设备简单、电热转换效率高等，是一种特殊的洁净的高温热源。在焊接领域，微束等离子弧焊可以焊接箔材和薄板；具有小孔效应，能较好实现单面焊双面自由成形；等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强，实现10～12mm厚度钢材不开坡口焊接，能一次焊透双面成形，焊接速度快，生产率高，应力变形小。

等离子弧是通过以下三种压缩方式获得：热收缩，由于水冷喷嘴温度较低，从而在喷嘴内壁建立起一层冷气膜，迫使弧柱导电端而进一步减小，电流密度进一步提高，弧柱这种收缩谓之“热收缩”，也可叫做“热压缩”。磁收缩，弧柱电流本身产生的磁场对弧柱有压缩作用(即磁收缩效应)。电流密度愈大，磁收缩作用愈强。机械压缩，它利用水冷喷嘴孔道限制弧柱直径，来提高弧柱的能量密度和温度。

综上所述，尽管等离子电弧技术得到飞速发展，但是利用磁场控制等离子电弧运动的技术难题任然没有解决，也有一些利用纵向磁场来约束等离子，使电弧能量集中，但如何利用磁场精确控制等离子电弧是一个亟待解决的问题，更没有一种利用环形磁场来控制等离子电弧的装置。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种利用环形磁场控制等离子电弧的焊接方法及装置。本发明利用通电的导体棒产生环形的磁场，通过改变电流方向来改变环形磁场的方向，从而控制电弧的发散和收缩；加大电流的方式改变环形磁场的磁感应强度，从而控制电弧的发散和收缩程度。

本发明一种利用环形磁场控制等离子电弧的焊接方法，在钨极和工件之间施加钨极所在轴线为中心线的环形磁场。

优选的，所述环形磁场是由2n个通电的铜导体棒形成。

优选的，所述产生环形磁场电源为直流电源，可以根据焊缝状况来调节输出电流的大小从而改变磁场的大小，进而改变电弧的收缩程度。

优选的，所述陶瓷支撑套筒上端有对称分布的进水口和出水口，在套筒内部有环形的冷却水腔，且套筒上均匀环形分布着螺旋孔。

本发明还提供一种应用本发明磁控等离子焊枪，在所述的焊枪前端固定支撑套筒，通电的铜导体棒旋合进支撑套筒的螺纹孔中固定。

所述的铜导体棒外面有螺纹分布，导体棒两端由不导电的盖子旋合，盖子中心有一个小孔使导线和导体棒连接。

本发明的有益效果是：