[发明专利]一种双热源同步送丝、送粉的焊接方法

说明书

本发明公开了一种双热源同步送丝、送粉的焊接方法，采用送丝装置、前置热源、后置热源、送粉装置，气体保护装置组成焊接系统，送丝枪头、前置热源、后置热源、送粉喷嘴在焊接方向串行排布，将送丝装置与前置热源相配合，实现送丝焊接，将送粉装置与后置热源相配合，实现送粉焊接，调节前置热源和后置热源间距和输出功率，由前置热源实现送丝焊并形成一定高度的焊缝余高，而后置热源在前置热源所形成液态金属熔池的末端再形成一个小熔池，熔宽为前置热源产生熔宽的1/5～1/2，并实施送粉焊接，焊缝余高为前置热源送丝焊焊缝余高的1/10～1/2，促进焊接熔池末端液态金属的流动，增加焊缝金属的填充，有利于裂纹、气孔等焊接缺欠的抑制。

技术领域

本发明涉及材料加工工程技术领域，尤其涉及一种双热源同步送丝、送粉的焊接方法。

背景技术

送丝熔焊是一种利用热源加热，将焊接接头及焊材熔化，形成液态金属熔池，随后在热源移开后，凝固成形实现接头连接的焊接方法。该方法由于有填充材料(焊材)的加入，可以在焊件表面获得一定的余高，使焊缝成形饱满，有利于焊接接头力学性能的提高，因而被广泛应用于工程实践中。但是，在对焊接热裂倾向大的金属材料进行焊接、或在刚性拘束条件下实施焊接时，焊缝中心线的位置容易出现焊接裂纹，这些裂纹的出现与焊缝凝固后期液相金属不足、难以填充孔隙以及焊接拉应力的作用密切相关，这一缺陷严重影响了焊接接头的力学性能及焊接结构的可靠性。

根据凝固原理及凝固热裂纹产生机理，改善焊缝凝固末期液体流动条件、增加液态金属对孔隙的填充能力，是抑制热裂纹的有效方法。此外，改善焊接接头应力分布情况，减弱焊接拉应力，也可以抑制裂纹的出现。但由于焊接过程中焊接熔池小、凝固速度快，很难采用搅拌、补缩等在铸造过程中常用的金属热裂纹抑制方法，这也导致了抑制焊接裂纹成为焊接的难点之一。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种双热源同步送丝、送粉的焊接方法，以改善主焊接热源产生的熔池金属在凝固末期的流动能力，促进熔池金属液在凝固末期因收缩产生的微小间隙的补缩，并改善焊缝的应力分布，以抑制裂纹的出现，提升焊缝的力学性能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是改善主焊接热源产生的熔池金属在凝固末期的流动能力，促进熔池金属液在凝固末期因收缩产生的微小间隙的补缩，并改善焊缝的应力分布，以抑制裂纹的出现，提升焊缝的力学性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种双热源同步送丝、送粉的焊接方法，包括如下步骤：

(1)将待焊工件的焊接面打磨至平整光滑，清洗以除去氧化物及油污，将待焊工件安装在焊接工装上；

(2)沿焊接方向在焊缝上方串行排布送丝枪头、前置热源、后置热源、送粉喷嘴，在焊缝两侧安装侧吹保护气管，侧吹保护气管的轴心指向前置热源中心，并且侧吹保护气管的中轴线垂直于焊接方向；

(3)调整送丝装置的枪头位置，使送丝装置送出的焊丝尖端与前置热源的中心耦合，枪头的轴线与前置热源的轴线的夹角为30～60°；调整送粉装置的喷嘴的位置，使送粉装置送出的粉末束流聚焦到后置热源的中心，喷嘴的轴线与后置热源的轴线的夹角为10～30°；调整第一侧吹保护气管和第二侧吹保护气管的位置，使气流的方向与待焊工件的表面的夹角为30～60°；

(4)设置焊接参数：根据待焊工件的厚度设置前置热源的热输入值，后置热源的热输入值设置为产生的焊接熔池宽度为前置热源所产生的焊接熔池宽度1/5～1/2所需能量，送丝速度根据消除咬边和表面未焊满成形缺欠进行设置，且可在焊件表面获得余高，送粉速度根据所获得的余高为前置热源送丝焊接产生余高的1/10～1/2之间设置，设置送粉气体的流量为5～25L/min，设置侧吹保护气管的气体流量为5～50L/min；

(5)启动控制系统，开始焊接，使送丝装置、前置热源、后置热源、送粉装置和气体保护装置同时工作，实施双热源同步送丝、送粉焊接。