[发明专利]拘束型熔化极气体保护焊工艺及该工艺使用的喷嘴结构

说明书

本发明公开了一种拘束型熔化极气体保护焊工艺，所述工艺基于拘束型电弧实现，所述拘束型电弧通过将自由电弧进行拘束而得到。本发明还公开了形成上述拘束型电弧的焊枪喷嘴结构，所述喷嘴结构内设有内径沿气体流动方向逐渐收缩的内喷嘴；内喷嘴的侧壁呈中空结构，中空结构为水冷通道，中空结构中填充有循环的冷却水。相比于现有的熔化极气体保护焊工艺，本发明拘束型熔化极气体保护焊工艺采用的拘束型电弧挺度高，焊接过程电弧热量集中，抗干扰能力能，焊接稳定性好，可实现高速焊(≥25mm/s)；采用本发明熔化极气体保护焊工艺后，能够解决焊接领域传统工艺电弧不稳定及电弧增材制造领域热输入高、成形件尺寸精度低、性能难以控制的问题。

技术领域

本发明涉及一种拘束型熔化极气体保护焊工艺，还涉及上述工艺使用的喷嘴结构。

背景技术

熔化极气体保护焊是目前应用广泛的一种电弧焊方法。焊接时焊丝作为熔化电极，在焊丝与工件之间产生电弧，并作为填充金属连续送进、熔化并过渡到熔池中形成焊缝。

现有的熔化极气体保护焊电弧属于自由电弧，能量和热量均不集中，从而电弧挺度小，抗干扰能力差、焊接速度慢且焊接过程不稳定。在高速摆动时电弧的热量会发生大幅波动，无法实现稳定焊接。

另外，在电弧增材制造领域，熔化极气体保护增材制造是基于熔化极气体保护多层多道焊接方法熔化金属焊丝进行逐层堆积成形。此时，熔化极气体保护焊工艺使用焊丝作为正极，可以较大地提高成形效率。但现有的熔化极气体保护焊在增材过程中存在电弧及熔滴过渡不稳定、能量高不集中，导致成形件尺寸精度不高，从而产品性能难以控制。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中熔化极气体保护焊工艺为自由电弧引发焊接时带来产品的问题，提供一种拘束型熔化极气体保护焊工艺。本发明还提供上述拘束型熔化极气体保护焊工艺使用的喷嘴结构。

技术方案：本发明所述的拘束型熔化极气体保护焊工艺，所述工艺基于拘束型电弧实现，所述拘束型电弧通过将自由电弧进行拘束而得到。

其中，将自由电弧变成拘束型电弧的拘束方式包括至少一路气拘束以及冷却水拘束。

形成上述拘束型电弧的焊枪喷嘴结构，所述喷嘴结构内设有内径沿气体流动方向逐渐收缩的内喷嘴；内喷嘴的侧壁呈中空结构，中空结构为水冷通道，中空结构中填充有循环的冷却水。焊接时通过循环水路对喷嘴进行冷却，防止其烧损。当保护气通过内缩式内喷嘴(内喷嘴截面呈圆锥状)时，由发散变为收敛，从而对电弧产生拘束作用，同时保护气通过水冷内喷嘴，内喷嘴内壁会形成一层冷气膜，冷气膜会使保护气进一步压缩，进一步压缩的保护气也会对电弧产生一定的向内拘束作用。通过强制拘束后，电弧的形态更为集中，能量密度和电弧温度显著增加。水冷通道作用主要是冷却内喷嘴，同时冷却保护气，使保护气对电弧产生更强的拘束作用。

其中，所述内喷嘴外套设有外喷嘴，外喷嘴与内喷嘴之间的空隙形成保护气外通道；外喷嘴的内径沿气体流动方向逐渐收缩。

其中，所述喷嘴结构还包括壳体以及位于壳体中心处的枪头导丝管、位于枪头导丝管外的导电嘴、与导电嘴固定连接的导电嘴座以及固定在导电嘴座外的分流器；枪头导丝管的下端部伸出壳体；导电嘴座固定在壳体内；所述分流器的下端侧壁上开设有多个用于均匀分流保护气的孔；内喷嘴内侧壁与分流器之间的空隙形成保护气内通道；外喷嘴和内喷嘴均固定在壳体内。