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专利号: 2018101331809
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接方法,其特征是,包括如下步骤:

步骤1、在间隙为G的窄间隙坡口(17)内,通过从主焊丝导电杆机构(4)斜向送出的主焊丝(6)引燃焊接电弧(1),并通过主焊丝运动控制及馈电机构(5),使焊接电弧(1)围绕主焊丝机构中心线(15)不作运动、或作半径为r1且r1>0的单向的电弧旋转运动(3)、或作摆动幅值为d1且0

步骤2、通过辅焊丝导向机构(10)向焊接电弧(1)区域送入辅焊丝(14),并使辅焊丝(14)不作运动,或通过辅焊丝运动控制及馈电机构(12),使辅焊丝(14)沿窄间隙坡口(17)宽度方向作摆动幅值为d3的往复式辅焊丝直线摆动(11a)、或围绕辅焊丝机构中心线(16)作轨迹弦长为d4的往复式辅焊丝圆弧形摇动(11b),同时使冷态或热态的该辅焊丝(14)在焊接电弧热和焊接熔池液态金属热作用下与主焊丝(6)一同熔化,分别向焊接熔池过渡;

当辅焊丝运动控制机构带动辅焊丝(14)围绕辅焊丝机构中心线(16)作轨迹弦长为d4的辅焊丝圆弧形摇动(11b)时,通过主焊丝运动控制及馈电机构(5)中的主焊丝馈电盘(24)的伸出轴,并经过机械传动副(41),驱动辅焊丝馈电盘(34)和与之下伸出轴相连接的辅焊丝导向机构(10),带动辅焊丝(14)作与电弧直线摆动(2a)或电弧圆弧形摇动(2b)相协同的辅焊丝圆弧形摇动(11b),此时可通过与辅焊丝馈电盘(34)的法兰台面保持滑动接触的辅焊丝馈电碳刷(35),引入辅焊丝加热电流(If2);或当辅焊丝运动控制机构带动辅焊丝(14)围绕辅焊丝机构中心线(16)作轨迹弦长为d4的辅焊丝圆弧形摇动(11b)时,通过主焊丝运动控制及馈电机构(5)中的主焊丝馈电盘(24)的伸出轴,并经过机械传动副(41),驱动辅焊丝馈电杆(42)和与之下端相连接的辅焊丝导向机构(10),带动辅焊丝(14)作与电弧直线摆动(2a)或电弧圆弧形摇动(2b)相协同的辅焊丝圆弧形摇动(11b),此时可通过直接将辅焊丝馈电电缆与辅焊丝馈电杆(42)相连接,引入辅焊丝(14)的辅助加热电流(If2);

步骤3、通过拖动机构使主焊丝(6)和辅焊丝(14)一起以焊接速度(Vw)向前移动,实现所述添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接。

2.如权利要求1所述的添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接方法,其特征是:还包括在窄间隙坡口(17)内,当主焊丝(6)产生的焊接电弧(1)作直线电弧摆动(2a)或圆弧形电弧摇动(2b)时,则协同控制器(8)根据主焊丝运动控制及馈电机构(5)提供的焊接电弧(1)摆动或摇动的幅值和位置信息,通过辅焊丝运动控制机构,使辅焊丝导向机构(10)带动辅焊丝(14)作与电弧运动同向和同频率的辅焊丝直线摆动(11a)或辅焊丝圆弧形摇动(11b)。

3.如权利要求1所述的添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接方法,其特征是:还包括在窄间隙坡口(17)内,当脉冲直流形式的主焊丝电流(If1)配用脉冲直流形式的辅焊丝加热电流(If2)时,则协同控制器(8)通过电流传感器(47)实时检测主焊丝电流(If1)的脉冲相位信号,然后通过该相位信号控制辅焊丝加热电源中的电子开关,使辅焊丝加热电流(If2)的脉冲相位与主焊丝电流(If1)的脉冲相位刚好相反。

4.如权利要求3所述的添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接方法,其特征是:所述主焊丝电流(If1)与辅焊丝加热电流(If2)的配用方式还包括:普通直流形式或脉冲直流形式的主焊丝电流(If1)配用交流形式的辅焊丝加热电流(If2),或交流形式的主焊丝电流(If1)配用直流形式的辅焊丝加热电流(If2),同时使所述辅焊丝加热电流(If2)小于主焊丝电流(If1)。

5.如权利要求1所述的添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接方法,其特征还包括:所述辅焊丝(14)作辅焊丝直线摆动(11a)或辅焊丝圆弧形摇动(11b)时,其直线摆动幅值为d3或圆弧形摇动轨迹弦长为d4,均不大于焊接电弧(1)的旋转直径,即d3≤2r1、d4≤2r1,或不大于焊接电弧(1)的直线摆动幅值d1或圆弧形摇动轨迹弦长d2,即d3≤d1、d3≤d2、d4≤d1、d4≤d2。

6.一种添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接装置,其特征是:包括由主焊丝导电杆机构(4)、主焊丝运动控制及馈电机构(5)和主焊丝送丝机(7)构成的主焊丝机构,由辅焊丝导向机构(10)、辅焊丝运动控制及馈电机构(12)和辅焊丝送丝机(13)构成的辅焊丝机构,以及协同控制器(8);其中所述辅焊丝机构与主焊丝机构分别连接所述协同控制器(8)、且配合使用,所述主焊丝机构中的主焊丝导电杆机构(4)与主焊丝运动控制及馈电机构(5)相连接,送丝机(7)送出的主焊丝(6)穿过主焊丝运动控制及馈电机构(5)后从主焊丝导电杆机构(4)斜向伸出至待焊坡口(17)内部;所述辅焊丝机构中的辅焊丝导向机构(10)与辅焊丝运动控制及馈电机构(12)相连接,辅焊丝(14)穿过辅焊丝运动控制及馈电机构(12)后从辅焊丝导向机构(10)端部的中心孔伸出后,在待焊坡口内插入由主焊丝机构产生的焊接电弧(1)及其加热形成的焊接熔池中;所述协同控制器(8)包括辅焊丝(14)的运动协同控制模块(43)和辅焊丝(14)的脉冲加热电流相位协同控制模块(44),其中运动协同控制模块(43)在摆动或摇动电弧焊接时协调控制辅焊丝(14)与焊接电弧(1)之间的相对位置关系,脉冲加热电流相位协同控制模块(44)在脉冲电流焊接时协调控制脉冲形式的辅焊丝加热电流(If2)与脉冲形式的主焊丝电流(If1)之间的相位关系。

7.如权利要求6所述的添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接装置,其特征是,所述辅焊丝(14)的运动协同控制模块(43)为电子式或机械式:

当为电子式时,则其一端(PA)与主焊丝运动控制及馈电机构(5)中的电机控制器(28)相接、另一端(PW)与辅焊丝运动控制及馈电机构(12)中的电机控制器(32)或(38)相接,此时电弧摆动或摇动幅值和位置信号从其输入端(PA)输入,经信号变换器(46)转换成辅焊丝运动幅值和位置控制信号后,从其输出端(PW)输出;

当为机械式时,则其一端(PA)与主焊丝运动控制及馈电机构(5)中的主焊丝馈电盘(24)的伸出轴相连,另一端(PW)与辅焊丝运动控制及馈电机构(12)中的辅焊丝馈电盘(34)的下伸出轴相连、或与辅焊丝馈电杆(42)相连,此时其模块(43)中的机械传动机构(45)为机械传动副(41)。

8.如权利要求6所述的添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接装置,其特征是,所述辅焊丝(14)的脉冲加热电流相位协同控制模块(44),包括检测主焊丝电流(If1)脉冲相位的电流传感器(47)和对电流传感器输出进行预处理的脉冲电信号整形器(48);所述电流传感器(47)串接在主焊丝电流(If1)回路中或穿过焊接电缆,所述脉冲电信号整形器(48)的一端与所述电流传感器(47)的输出端相接、另一端(PC)与辅焊丝(14)加热电源中控制电流脉冲输出的电子开关相接。

9.如权利要求6所述的添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接装置,其特征是:所述主焊丝导电杆机构(4)由直型导电杆(19)和与之相接的偏心导电嘴(18)组成、此时主焊丝(6)从偏心导电嘴(18)端部的偏心孔斜向送出,或由弯曲导电杆(21)和与之相接的直型导电嘴(20)组成、此时主焊丝(6)从直型导电嘴(20)端部的中心孔送出,或由直型导电杆(23)和与之斜向相接的直型导电嘴(22)组成、此时主焊丝(6)从直型导电嘴(22)端部的中心孔送出;

与所述主焊丝导电杆机构(4)配用的辅焊丝导向机构(10),为单件一体式弯曲导丝杆(10)或单件一体式直型导丝杆(10a),或由弯曲导向杆(10b)和与之相连的直型导丝嘴(10c)组成,或由直型导向杆(10d)和与之斜向相接的直型导丝嘴(10e)组成。