[发明专利]一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接装置与工艺

权利要求书

1.一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接装置，其特征是，包括超声振动及传导单元，所述超声振动及传导单元包括依次相连的超声波发生器、超声波换能器与变幅杆，所述超声波换能器通过连接件与变幅杆的一端固定连接；所述变幅杆的另一端设置空腔，所述空腔内设置钨电极的夹持段，所述变幅杆与钨电极的夹持段通过可拆卸机构紧密耦合连接，所述变幅杆与钨电极的夹持段之间设有绝缘材料；所述钨电极的非夹持段连接有等离子弧焊接电源，所述钨电极的非夹持段外部设置等离子焊枪枪体。

2.如权利要求1所述的一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接装置，其特征是，所述钨电极夹持段通过螺栓固定在所述变幅杆空腔内。

3.如权利要求1所述的一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接装置，其特征是，所述超声波换能器采用压电陶瓷及前后合金盖板组成的压电型超声换能器；所述变幅杆可以选用铝合金、钛合金或合金钢。

4.如权利要求1所述的一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接装置，其特征是，钨电极材质为钨合金。

5.如权利要求4所述的一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接装置，其特征是，钨电极材质为铈钨合金或钍钨合金。

6.一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接工艺，其特征是，通过以下步骤来实现：

(1)工频交流电经过超声波发生器后转换为超声频的交流电，经过超声波换能器转化为超声机械振动；

(2)变幅杆将超声波换能器的能量进行聚焦和放大，通过变幅杆的放大和聚焦形成一定频率与振幅的功率超声振动，通过设计变幅杆的整体尺寸确保钨电极输出的超声振动频率、功率为所需大小；

(3)变幅杆与钨电极紧密耦合，变幅杆的功率超声振动通过夹持段传送到钨电极上；

(4)将等离子弧焊接电源与钨电极的非夹持段相连，将等离子焊枪枪体设置在钨电极的非夹持段外部，根据焊接工艺需要及焊枪枪体进行匹配选用钨电极的长度、直径；

(5)焊接时，等离子焊接电源输入焊接电流，等离子弧枪体输入离子气，钨电极产生等离子弧，并通过变幅杆传递的超声振动作用于等离子弧、焊接熔池和小孔。

7.如权利要求6所述的一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接工艺，其特征是，所述步骤(2)中，放大后的功率超声振动频率为15KHz～100KHz，振幅为10～100μm。

8.如权利要求6所述的一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接工艺，其特征是，所述步骤(5)中，焊接电流为50～500A。

9.如权利要求6所述的一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接工艺，其特征是，所述步骤(5)中，离子气种类为氩气、氩氦混合气，离子气流量为1～10L/min。

10.如权利要求6-9任一项所述的一种超声辅助穿孔的等离子弧焊接工艺在不锈钢、低合金高强钢等材料焊接中的应用。