[发明专利]基于焊丝分流的双面电弧焊装置及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种焊接装置，本发明也涉及一种焊接方法。

背景技术

在常规电弧焊工艺中，电弧总是建立在电极和工件之间，焊接电流通过电弧全部作用于工件，易导致焊缝的熔深浅、热影响区宽和焊接变形大等问题。要提高焊缝熔深或焊接效率(焊接速度或熔敷率)，就势必要增加焊接电流；而随着焊接电流的增大，电弧对工件的热输入也相应增加，形成熔池的温度高、热影响区宽、焊缝成形差。与常规电弧焊不同，单电源型双面电弧焊工艺，工件不接焊接电源，将两把焊枪连接于同一电源的两接线端形成一个回路，即两把焊枪串联起来工作，焊接电流直接流过焊接区域，电流密度和电磁力分布集中，形成的焊缝熔深大、热影区较窄、焊接变形小。然而，由于电弧直接穿过焊接区域，易出现焊缝过烧和焊穿、电极烧损严重等缺陷，表现出双面焊的熔透焊接参数范围比较窄，即熔透对焊接参数的变化比较敏感，故成为限制其工业生产应用的重要因素。

目前，国内外对双弧焊、双面焊工艺和旁路分流设备有一些研究和报道，例如：美国专利号为US7297900的专利文件中记载了一种旁路分流的电弧焊枪，该装置由电弧焊枪和熔化极焊丝组成；美国专利号为US005990446的专利文件中记载了一种单电源双面电弧焊的方法，该方法利用一个焊接电源连接两把电弧焊枪，进行双面电弧焊；中国专利号为97108808.X的专利文件中记载了一种直长型连续焊条焊接8-12mm中厚板I型坡口焊接工艺，采用连弧法双面焊双面成型(或单面焊双面成型焊8mm板)；焊接学报，2007，28(2)中刊登的基于有限元分析对新型DE-GMAW焊缝尺寸预测，记载了一种双熔化极气体保护焊工艺，该工艺利用TIG焊枪构成旁路，分流一部分通过熔化极焊枪的电流，并对该工艺进行有限元计算和定量分析。虽然这些技术内容与本发明有一定的联系，但与本发明申请具有本质的区别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既可以解决常规电弧焊的熔深浅、热影响区宽、熔敷率低等问题，也可以解决双面电弧焊易出现的焊缝过烧和焊穿、电极烧损严重、焊接参数区间窄等缺陷的装置及其焊接方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的基于焊丝分流的双面电弧焊装置的组成包括：焊接电源、焊枪Ⅰ、焊枪Ⅱ、送丝机和滑动变阻器，焊枪Ⅰ和焊枪Ⅱ中的至少一个是非熔化极焊枪，焊枪Ⅰ和焊枪Ⅱ对称置于工件的两侧，焊枪Ⅰ和焊枪Ⅱ的接电端分别与焊接电源的正、负极相连，送丝机将填充焊丝送入到一个焊枪所形成的电弧或熔池中，填充焊丝通过滑动变阻器与焊接电源相连。

基于本发明的基于焊丝分流的双面电弧焊装置的焊接方法为：

步骤1：将工件的待焊部位加工成I型、Y型或V型焊接坡口，并对制成的双面焊接坡口及其两侧表面进行打磨和清洗；

步骤2：将工件固定在焊接工装夹具上；

步骤3：保持两电弧焊枪的电极中心线在一条轴线上，其轴线与工件的夹角α在80°-100°之间，填充焊丝位于电弧焊枪的后部，其焊丝与电弧电极的夹角为20°-80°，填充焊丝的伸出长度为15mm-30mm；

步骤4：设定焊接工艺参数，总焊接电流I在20A-400A之间，分流电流I_p在0A-350A之间，焊接速度为10cm/min-200cm/min，填充焊丝直径在1.0mm-2.0mm之间，送丝速度为1.0m/min-10m/min；

步骤5：开启焊接电源，启动引弧开关，在两电极与工件之间形成两个串联电弧或两电极之间形成一个串联电弧，送丝机将填充焊丝送入到电弧焊形成的电弧或熔池中，经过滑动变阻器与焊接电源的接线端相连；这样来自焊接电源的电流I(即总焊接电流)，在电弧弧柱区分为两部分，一是主路电流I_m(通过被焊区域)，二是旁路电流I_p(流经填充焊丝)；通过改变滑动变阻器的电阻值可调节流经焊丝的电流I_p，就可以调节穿过工件的电流I_m，进而控制焊丝的熔敷率和工件的熔透程度。