[发明专利]一种带磁场作用的送丝和送粉复合电弧增材TIG焊枪装置

说明书

本发明属于电弧增材领域，具体涉及一种带磁场作用的送丝和送粉复合电弧增材TIG焊枪装置。包括TIG焊枪，磁场发生装置和送丝送粉装置；所述磁场发生装置和TIG焊枪一体设置，用于产生近平行于TIG焊枪电弧的纵向磁场；所述送丝送粉装置包括三个呈120°分布的送粉管，和位于任意相邻的两个送粉管之间的送丝管，三路送粉管姿态相同，使三路送粉的汇聚点位于TIG焊枪钨极尖端下方的熔池部位，同时三路送粉气流相互抵消。本发明在传统TIG焊枪基础上加装了磁场发生装置和设计了送丝和送粉复合的夹具；实现了向高氮钢TIG增材熔池中有效送给氮化物合金粉末的目标，同时稳定了高氮钢TIG丝粉同送复合增材过程。

技术领域

本发明属于电弧增材领域，具体涉及一种带磁场作用的送丝和送粉复合电弧 增材TIG焊枪装置。

背景技术

高氮钢在电弧增材过程中，材料中氮原子易在熔池中聚集形成氮气，当氮气 逸出速度大于熔池凝固速度时，氮气逸出熔池，造成基体金属氮损失；当氮气逸 出速度小于熔池凝固速度时，氮气留存在凝固金属内部形成氮气孔，氮的存在形 式不再是固溶于基体金属内部。不论是形成氮气溢出熔池造成基体金属氮损失还 是形成氮气孔改变氮在基体金属存在的形式，这些缺陷存在对高氮钢材料的组织、 性能都造成极大影响。为了避免高氮钢在增材过程出现氮损失及氮气孔问题，提 出在高氮钢增材过程向液态熔池加入氮化物合金粉末进行粉末冶金，实行送丝和 送粉复合增材，以期解决氮损失和氮气孔问题。在公开的专利CN112404668A中， 提出了一种用于高氮钢外送粉电弧增材装置及方法，即采用边增材边铺粉的方式， 通过送气送粉机构将氮化物粉末送入电弧后侧高温区域。利用增材过程中熔池后 方高温区使铺设粉末部分熔化，在增材下一层时上一层熔敷金属部分发生重熔， 使得上层熔敷金属表面铺设的含氮粉末熔化进入熔池。由于粉末铺展于增材件表 面，而非直接送入熔池，电弧燃烧区域有保护气流吹出，保护气流也会作用于粉 末，吹散粉末，导致溶入熔池的粉末量不足。同时送粉通过载气送入，送粉气流 对电弧形态和稳定性的干扰也应值得重视。送粉通过气流运载方式，送粉气流会 干扰电弧形态，导致电弧燃烧不稳定，影响增材过程稳定性。

电弧增材分为熔化极电弧增材和非熔化极电弧增材，高氮钢TIG电弧增材则 属于非熔化极电弧增材。高氮钢TIG电弧增材时，由于熔池中氮的溢出与钨极结 合形成氮化钨，造成钨极烧损，钨极尖端球化，TIG电弧挺度不足，容易出现电 弧偏吹现象；加之高氮钢液的黏度较高，不易流动，考虑到添加氮化物合金粉末 进入熔池，粉末也难以在液态熔池内充分混合均匀，从而导致局部成分相差较大、 成形质量差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带磁场作用的送丝和送粉复合电弧增材TIG焊 枪装置。该装置在传统TIG焊枪基础上加装了磁场发生装置和设计了送丝和送 粉复合的夹具；可以在实现送丝和送粉精准送给、复合增材的同时，利用磁场对 电弧的积极作用，改善TIG送丝和送粉复合电弧增材过程中电弧特性，增加电 弧挺度，同时磁场能对熔池进行作用，均匀熔池成分，细化结晶；送粉管分布于 以焊枪中心为圆心的圆形固定座三等分位置处的特性，也有利于抵消送粉气流对 电弧形态的干扰。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种带磁场作用的送丝和送粉复合电弧 增材TIG焊枪装置，包括TIG焊枪，磁场发生装置和送丝送粉装置；

所述磁场发生装置和TIG焊枪一体设置，用于产生近平行于TIG焊枪电弧的 纵向磁场；

所述送丝送粉装置包括三个呈120°分布的送粉管，和位于任意相邻的两个 送粉管之间的送丝管，三路送粉管姿态相同，使三路送粉的汇聚点位于TIG焊枪 钨极尖端下方的熔池部位，同时三路送粉气流相互抵消。

进一步的，所述送丝送粉装置中的送粉姿态和送丝姿态可调。

进一步的，所述磁场发生装置包括激磁线圈和铁磁芯；