[发明专利]气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，属于焊接方法领域。

背景技术

近年来，随着全球气候变暖和能源问题的日益突出，各国政府均对产品的轻量化提出了新的要求，铝合金、镁合金等轻质结构合金在机械制造、航空航天、汽车工业以及3C领域的应用日益广泛，有效的解决其焊接问题、开发更适于焊接轻质合金的焊接方法显得尤为重要和迫切。

钨极氩弧焊作为非熔化极焊接的一种，因其高质量的焊接而得到广泛的应用，具有如下优点：(1)氩气能有效的隔绝周围空气而它本身却不溶于金属，也不与金属反应；焊接过程中电弧还有去除表面氧化膜的作用，可以适用于各种金属，特别是有色、易氧化金属如铝、镁等的焊接。(2)钨极氩弧焊的电弧是最稳定的电弧焊接方法。即使在很小的焊接电流(<10A)下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板焊接。但是钨极氩弧焊(TIG)自身也有很多不足。熔深浅，熔敷速度小，生产率较低，仅适用于较薄板的焊接。这些成为了这种焊接方法的最大瓶颈。

等离子弧焊作为非熔化极焊接的一种，由于其电弧的形成过程中受到了机械压缩、热压缩、电磁收缩三大效应，其电弧成为高能量密度热源，使其能够满足新的特殊工艺要求，所以在焊接过程中得到了迅速的发展和应用。穿孔型等离子弧焊接因其焊接熔深大、焊接效率高、气孔率低等潜在的优势，广泛应用于汽车、飞机、火箭、太空飞船等的焊接，成为21世纪最具发展前景和最有效的加工技术之一。但是为了进一步扩大其应用领域，改善其焊接过程中的焊缝成形和提升接头性能，需要不断对其进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有焊接方法的上述不足，进一步改善焊缝成形、提高街头性能，提供了一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法。

一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：该方法是按照如下步骤进行：1)由非熔化极焊接电源及控制系统输出焊接过程中的脉冲电流波形；2)气流波形控制器(10)检测由非熔化极焊接电源及控制系统输出的电流波形，获得单个电流波形周期中包括上升沿时间t₂和下降沿时间t₄的特征时间点，作为气流波形控制器(10)进行气流波形控制的依据；3)由气流波形控制器(10)根据获得的单个电流波形周期中的特征时间点产生气体流量控制信号供给安装在非熔化极焊枪内部气体通路中的气流控制执行单元(11)，实现对非熔化极焊接过程中不同阶段的气体流量控制。

所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：非熔化极焊接电源及控制系统能够模拟输出与实际焊接过程一致的电流波形或等比例的缩小的数字信号供气流波形控制器(10)检测。

所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：气流波形控制器(10)具有显示气流流量波形、当前气体流量和预设气体流量的功能，能够输出信号供给安装在非熔化极焊枪上的气流控制执行单元(11)，来实现非熔化极焊接过程中不同阶段的气体流量控制。

所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：在非熔化极焊枪上并联安装两组气体流量控制执行单元(11)，每组气体流量控制执行单元分别由串联安装的气体质量流量控制器(9)和高频电磁阀(12)组成。

进一步，所述气体质量流量控制器(13)的气体流量调节范围为

0.5～20L/min，高频电磁阀(14)的响应时间为0.01～2ms，切换频率为

50～1000Hz。

所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：两个气体质量流量控制器分别将各自气体通路的气体流量设置为0.5～20L/min，并在焊接过程中保持不变。

所述的一种气电脉冲联合作用的非熔化极焊接方法，其特征在于：在单个电流周期中，根据电流波形的上升时间t₂和下降时间t₄选取时间节点t₁和t₃，其中t₁超前于t₂位置0.1～5ms，t₃超前于t₄位置0.1～5ms并保证t₃时间节点位于t₂之后。