[发明专利]脉冲复合磁场辅助GMAW高速焊接方法及装置

说明书

本发明公开了一种脉冲复合磁场辅助GMAW高速焊接方法及装置，装置包括直流脉冲可调励磁电源和脉冲复合磁场发生装置，直流脉冲可调励磁电源与脉冲复合磁场发生装置连接，脉冲复合磁场发生装置包括GMAW焊枪，以及设置于其外沿的导磁铁芯，导磁铁芯包括多个磁极，磁极磁头沿GMAW焊枪圆周排列，导磁铁芯上部相对于GMAW焊枪中心线具有一夹角，且缠绕有励磁线圈，通过控制熔滴金属和焊接电弧沿焊接方向的倾斜角度以及左右摆动的幅度、频率以及在焊缝两侧的停留时间，实现改善熔池液态金属横向铺展和后向流动，在一定的焊接参数和磁场参数下，达到消除咬边和驼峰缺陷的目的。

技术领域

本发明涉及一种脉冲复合磁场辅助GMAW高速焊接方法及装置。

背景技术

焊接工艺对装备制造业产品的最终质量和生产效率有着举足轻重的影响。目前，熔化极气体保护焊(GMAW)在各类焊接技术的应用中居于主导地位。提高其焊接速度，是提高焊接生产率的主要途径。但实际生产经验证明：当GMAW焊接速度达到0.6m/min后，焊缝出现咬边缺陷；当焊接速度进一步提高时还会诱发驼峰缺陷。咬边和驼峰缺陷的出现，严重降低了接头的力学性能，限制了焊接速度的提高，成为企业提高焊接生产率的瓶颈。

利用外加磁场改善电弧焊焊接工艺，具有成本低、附加耗能少、易操作等优点，已成为一种先进焊接技术。目前，磁控高速TIG焊接工艺和磁控高效GMAW焊接工艺已取得阶段性成果。专利CN101767246 B采用横向直流磁场，控制TIG电弧前倾角度，提高TIG焊焊接速度；专利CN1369347A、CN 100411799 C、CN104475923 A均采用纵向磁场压缩电弧，进而改善熔滴过渡的稳定性，提高GMAW熔敷效率；CN104816079B采用三对电极产生连续横向旋转磁场，改善熔池液态金属与母材和周围环境的热交换，改善焊缝组织；CN102725091A采用平行磁场，促使电弧横向摆动，用于深坡口焊接。但磁控高速GMAW焊接工艺仍处于起步阶段。高速GMAW过程中，熔池形态，尤其是熔池液态金属横向铺展和后向流动的状态，是决定咬边和驼峰缺陷产生与否的关键性因素。但是，目前尚未研发出适用的外加磁场装置来同时实现对熔池液态金属横向铺展和后向流动状态的针对性调控。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种脉冲复合磁场辅助GMAW高速焊接方法及装置，本发明基于全数字化弧焊，利用可控脉冲复合磁场发生系统与焊枪相结合，从周期性调控电弧、熔滴运动轨迹的角度，改善高速焊熔池内液态金属的横向铺展和纵向流动，实现同时抑制高速焊咬边和驼峰缺陷的目标。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种脉冲复合磁场辅助GMAW高速焊接装置，包括直流脉冲可调励磁电源和脉冲复合磁场发生装置，所述直流脉冲可调励磁电源与脉冲复合磁场发生装置连接，所述脉冲复合磁场发生装置包括GMAW焊枪，以及设置于GMAW焊枪外沿的异形结构导磁铁芯，所述异形结构导磁铁芯包括三个磁极，磁极磁头沿GMAW焊枪圆周排列，异形结构导磁铁芯上部相对于GMAW焊枪中心线具有一夹角，且缠绕有励磁线圈。

进一步的，所述直流脉冲可调励磁电源为脉冲复合磁场发生装置提供双路波形、大小、频率、占空比和/或偏置可调的直流脉冲电源。

进一步的，所述磁极为三个，且磁极磁头连线成45°-90°排列。

进一步的，所述夹角为30°-60°，优选为45°。

进一步的，所述励磁线圈绕在异形结构导磁铁芯上部框架的外边面上。

进一步的，所述异形结构导磁铁芯为电磁软铁。