[发明专利]添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接方法及装置

说明书

本发明公开一种添加辅焊丝的窄间隙熔化极焊接方法及装置，其装置由主焊丝机构、辅焊丝机构、协同控制器、拖动机构等构成；其方法是：从主焊丝机构中斜向送出的主焊丝在窄间隙坡口内引燃焊接电弧，并使该电弧作旋转或摆动或摇动，然后通过辅焊丝机构将辅焊丝送入焊接区域，并使辅焊丝不作运动，或通过协同控制器使辅焊丝作与电弧运动相协同的摆动或摇动，同时该冷态或热态的辅焊丝在焊接电弧热和熔池液态金属热作用下与主焊丝一同熔化，分别向焊接熔池过渡，实现添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接。本发明实施成本低，可显著提高单电弧窄间隙焊接效率、改善窄间隙焊缝成形和接头组织性能，适用于气体保护焊、埋弧焊、药芯焊丝自保护焊等场合。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特指一种在窄间隙坡口条件下添加辅焊丝进行熔化极电弧焊接的方法及装置。

背景技术

窄间隙熔化极电弧焊是一种高效焊接方法，按其焊接时保护介质的不同，又可分为窄间隙熔化极气体保护焊、窄间隙埋弧焊、药芯焊丝自保护窄间隙电弧焊。为了在窄间隙坡口两侧壁形成足够的熔深，国内外先后开发出了摇动电弧焊接法、高速旋转电弧焊接法、蛇形焊丝焊接法和超窄间隙焊接法等单丝电弧窄间隙焊接法，以及双丝电弧窄间隙焊接法。其中，双丝电弧窄间隙焊接法，虽然焊接效率较高，但是因焊接线能量较大而不适用于高强钢焊接，而且其焊缝成形质量又不如单电弧的好，因此具有明显的局限性；使用摇动电弧或旋转电弧的单丝电弧窄间隙焊接法，因其电弧指向性好、焊缝成形稳定、工程实用性强，并可采用较低线能量进行焊接，而受到特别关注。

中国专利号为ZL200810236274.5、名称为“摇动电弧窄间隙熔化极气体保护焊接方法及装置”的发明专利，采用空心轴电机直接驱动弯曲导电杆绕焊炬中心轴线往复运动，带动从直型导电嘴中心孔送出焊丝端部的电弧在窄间隙焊接坡口内作圆弧形摇动，实现摇动电弧窄间隙焊接；该发明专利通过折弯导电杆为焊丝提供末端弯曲导向，电弧指向性好，电弧摇动控制精度高。中国专利号为ZL200510038527.4、名称为“空心轴电机驱动的旋转电弧窄间隙焊接方法及装置”的发明专利，采用空心轴电机直接驱动导电杆带动可伸入窄间隙坡口的直型导电嘴运动，使得从该导电嘴偏心孔送出焊丝端部的电弧在窄间隙焊接坡口内作单向旋转，实现旋转电弧窄间隙熔化极焊接；该发明专利通过偏心导电嘴为焊丝提供末端弯曲导向，电弧指向性也比较好，焊缝成形稳定。所述摇动电弧和旋转电弧窄间隙焊接方法及装置的缺点是：①采用所述单丝单电弧工艺，焊接熔敷效率和焊接速度较低；②当电弧运动到坡口侧壁附近时，电弧容易沿坡口壁上爬，导致焊接过程出现不稳定现象；③摇动电弧在坡口两侧壁处停留时，易导致在焊缝底部出现不利的双峰形熔深；④旋转电弧焊接时，旋转频率较低时在焊缝底部易出现指状熔深。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在窄间隙熔化极电弧焊接熔敷效率较低、焊接速度不高、焊缝成形质量欠佳等缺点，提出一种焊接熔敷效率高、焊接速度快、焊缝成形质量好、适用范围宽的窄间隙熔化极电弧焊接方法及装置，通过向旋转或摆动或摇动电弧区域斜向送入冷态或热态的辅焊丝，并可使该辅焊丝作与电弧运动相协同的摆动或摇动，实现单电弧条件下高效高质量的窄间隙熔化极焊接。

为达到上述目的，本发明提出的添加辅焊丝的窄间隙熔化极电弧焊接方法的技术方案是包括如下步骤：

步骤1、在间隙为G的窄间隙坡口内，通过从主焊丝导电杆机构斜向送出的主焊丝引燃焊接电弧，并通过主焊丝运动控制及馈电机构，使焊接电弧围绕主焊丝机构中心线不作运动、或作半径为r₁(r₁>0)的单向旋转运动、或作摆动幅值为d₁(0<d₁<G)的往复式直线摆动、或作轨迹弦长为d₂(0<d₂<G)的往复式圆弧形摇动；