[发明专利]一种复合磁场作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种复合磁场作用下的K‑TIG深熔焊焊接控制系统及控制方法，该复合磁场由旋转磁场加纵向磁场组成，将该复合磁场引入到K‑TIG深熔焊焊接电弧所在的区域，以使焊接电弧能够在复合磁场电磁力的作用下改变其原有的运动状态。所述焊接控制系统主要由复合磁场励磁系统和K‑TIG深熔焊焊接系统构成。所述控制方法是一种基于焊缝表面熔透状态的控制方法，图像采集传感器采集回焊缝背面的熔透状态，经计算机分析判断后，自动调节复合磁场的参数，保证焊缝的背面能够处于熔透良好的状态。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种复合磁场作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系统及控制方法。

背景技术

K-TIG焊与传统的TIG焊相比较，K-TIG焊是通过大电流形成锁孔而实现深熔焊的一种新型焊接方法。它可对3-16mm的母材实现单面焊接双面成形，具有高效率、高质量和低成本优势。

但K-TIG焊在焊接的过程中，也会出现一些焊接的缺陷，例如，会出现咬边现象，如果熔池降温较快的话，还可能会导致焊缝组织的晶粒粗大进而会导致力学性能较差等问题。因此有必要开发一种新型的焊接方法，以改善上述焊接过程中的焊接缺陷。

传统的改善焊缝力学性能的方法一般都是在焊接完成以后对焊缝进行热处理或者在焊接过程中添加合金元素，由于焊接成本等原因，这些改善方法往往仅限于在试验领域，而无法将其应用到实际的生产过程中。以往的研究表明，在焊接电弧区域引入磁场能够改善焊接效果，可以起到细化晶粒进而提高其力学性能的效果。但以往的研究领域多集中在一些传统的焊接方法领域，如TIG焊、MIG焊等。而将磁场引入到K-TIG焊接领域的研究则比较的少。K-TIG焊与这些传统的焊接方式相比其显著的不同点在于焊接过程中焊接电流较大，热输入比较的高，冷却速度快，因此往往会形成比较大的晶粒组织。磁场作用引起晶粒细化的原因在于，一方面在于磁场的作用会引起焊接电弧的运动，进而会带动熔池的运动；另一方面在于焊接熔池在磁场的作用下会直接受到力的作用而产生运动，因此熔池是处于一种动态的的凝固过程中，更有利于细小晶粒的形成。为验证上述理论研究的实际效果，本发明中搭建了一套复合磁场作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系统。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种复合磁场作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系统与方法。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种复合磁场作用下的K-TIG深熔焊焊接控制系统，包括：

所述系统包括复合磁场励磁系统与K-TIG深熔焊焊接系统；

所述复合磁场励磁系统用于产生旋转磁场或/和纵向磁场；

所述K-TIG深熔焊焊接系统用于完成起弧、焊接以及收弧的整个焊接过程。

进一步地所述复合磁场励磁系统包括机械装置系统与电控系统；

所述机械装置系统为产生复合磁场的机械构成部分，包含纵向磁场励磁磁柱、旋转磁场励磁磁柱、密封垫、上端盖、下端盖、冷却空气进气口、冷却空气出气口以及套筒；

所述电控系统用于对复合磁场中的参数进行控制，包含三相交流变频器、单向交流变频器、滑动变阻器、高动态相机以及工业控制计算机。

进一步地所述纵向磁场励磁磁柱与旋转磁场励磁磁柱用于起到增强磁场以及导磁的作用，且通电线圈产生的磁场会沿着纵向磁场励磁磁柱与旋转磁场励磁磁柱导向焊接电弧所在的区域；

所述密封垫、上端盖、下端盖、套筒构成了密闭的冷却气体的循环空间，使冷却气体能够充分的流动，降低励磁磁柱产生的热量；

所述上端盖、下端盖与套筒还用于固定旋转磁场励磁磁柱的位置，使旋转磁场励磁磁柱均匀分布于下端盖的周围，同时使纵向磁场励磁磁柱相对旋转磁场励磁磁柱的位置固定不动。