[发明专利]一种非熔化极气体保护焊接系统及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接技术方案，更具体地说，涉及一种非熔化极气体保护焊的方法和系统。

背景技术

非熔化极气体保护焊(GTAW)是一种弧焊方法，其基本原理如附图1所示。明弧清晰可见，电弧稳定，无熔渣，无飞溅，易于操作，容易实现自动化，不易产生焊瘤、夹渣等缺陷，焊后变形小，焊缝具有较高的抗裂性，良好的机械性能和疲劳性能。同时，GTAW几乎可以焊接所有的金属及合金。GTAW适应于板厚相对小的结构中，也是传统的打底焊方法，目前制约GTAW发展的主要因素是其生产效率低。

制约GTAW发展的效率问题，焊接工作者主要采用热丝的方式来解决。热丝焊将焊丝加热到一定温度后输送至熔池中，从而实现高的熔敷率，使GTAW的焊接效率大大提高。目前，热丝的途径主要有：(a)传统的电阻加热法(刘自军，潘乾刚.窄间隙脉冲热丝TIG焊在集箱环缝焊接中的应用[J].东方电气评论.2007，21(1)：35～40；Kobe Steel Ltd.High efficiency welding of heat proof pipes-by butt-jointing with a narrow bevelling，feeding hot wire and one-pass TIG welding[P].JP54074240-A，June 14，1979)，利用热丝电源加热导电嘴与工件间的焊丝，产生电阻热来加速焊丝熔化；(b)电磁感应热法(范成磊，梁迎春，杨春利等.铝合金高频感应热丝TIG焊接方法[J].焊接学报.2006，27(7)：49～52；杨春利，邱灵，林三宝等.热丝TIG焊中专用的高频感应加热焊丝的装置[P].哈尔滨工业大学.200410043665.2005，3)，利用高频感应加热焊丝，消除了磁偏吹现象，适于低电阻率的金属焊丝加热；(c)电弧加热法(王海涛，孙清洁，杨春利等.热丝冷体TIG堆焊中的HS201焊丝润湿铺展研究[J].焊接.2008，(12)：40～42；吕世雄，孙清洁，范阳阳等.电弧热丝TIG焊工艺特点分析[J].焊接.2007，(10)：41～43；吕世雄，杨士勤，杨春利等.氩弧预热焊丝的方法[P].哈尔滨工业大学.200510009921.2007，9)，用一小弧来预热焊丝。这些热丝焊方法均对焊丝有预热作用，对焊丝的进一步熔化起到了促进作用，只能在一定程度上提高了GTAW焊接效率。此外，这些方法对送丝速度的要求严格，送丝速度快，可能产生“夹丝”，影响焊接过程的稳定性；而送丝速度慢则影响焊接效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既保证焊接质量又解决其效率低下的焊接系统及方法，增加熔敷效率。

本发明通过下述技术方案予以实现：

一种非熔化极气体保护焊接系统，包括第一焊机、第二焊机、送丝装置、第一焊炬、第二焊炬，其中：

所述第一焊机的阴极和第二焊机的阴极与第一焊炬相连，第一焊机的阳极与工件相连，所述第二焊机的阳极与第二焊炬相连；

所述第一焊机和第一焊炬形成主回路，用于第一焊炬与工件之间形成主回路电弧；

所述第二焊机、送丝装置和第二焊炬形成旁路回路，用于第二焊炬与第一焊炬之间形成旁路电弧。

在本发明的技术方案中，涉及焊接工艺参数范围如下：

(1)第一焊机的外特性为恒流特性；

(2)第二焊机的外特性为恒压特性或者恒流特性；

(3)第一焊炬的钨极与工件间的距离为3～7mm；

(4)第二焊炬的导电嘴和工件之间距离为5～10mm；

(5)第一焊炬的钨极与第二焊炬的导电嘴在工件上的投影距离为2～12mm；

(6)第一焊炬与工件法线的夹角为0°～50°；

(7)第二焊炬与工件法线的夹角为0°～60°。

(8)第一焊炬与第二焊炬间夹角为50°～110°。

各个参数优选范围如下：

(1)第一焊机外特性为恒流特性；

(2)第二焊机外特性为恒压特性；

(3)第一焊炬的钨极与工件间的距离为4～6mm；

(4)第二焊炬的导电嘴和工件之间的距离为6～8mm；

(5)第一焊炬的钨极与第二焊炬的导电嘴在工件上的投影距离为4～9mm；

(6)第一焊炬与工件法线的夹角为20°～40°；

(7)第二焊炬与工件法线的夹角为20°～50°；

(8)第一焊炬与第二焊炬间夹角为60°～90°。