[发明专利]一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置及焊接方法

权利要求书

1.一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置，其特征在于：它包括主架体(1)、焊枪控制架(2)、声-磁同轴耦合装置(3)、GTAW焊接电源(4)、超声电源(5)及交直流变频电源(6)，其中，所述焊枪控制架(2)固装在主架体(1)上，所述声-磁同轴耦合装置(3)通过所述焊枪控制架(2)实现位置调节，所述声-磁同轴耦合装置(3)包括超声换能器(31)、超声变幅杆(32)、水冷装置(33)及电磁铁(34)，其中超声换能器(31)与超声变幅杆(32)首尾同轴固接，电磁铁(34)、水冷装置(33)及超声变幅杆(32)由外向内依次同轴套装，超声换能器(31)的顶端固装在焊枪控制架(2)上，钨极(7)同轴穿设在声-磁同轴耦合装置(3)上，且钨极(7)与GTAW焊接电源(4)之间、超声换能器(31)与超声电源(5)之间以及电磁铁(34)与交直流变频电源(6)之间分别采用导线连接。

2.根据权利要求1所述的一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置，其特征在于：超声变幅杆(32)上沿周向开设有保护气通道(35)，且保护气通道(35)的进气口位于超声变幅杆(32)的顶端，出气口位于超声变幅杆(32)的底端。

3.根据权利要求1或2所述的一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置，其特征在于：所述焊枪控制架(2)包括十字滑台(21)及连接件(22)，所述声-磁同轴耦合装置(3)通过所述连接件(22)固装在十字滑台(21)上。

4.根据权利要求3所述的一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置，其特征在于：所述连接件(22)呈L形板结构，超声换能器(31)的顶端固装在L形板结构的水平侧板上，且L形板结构的水平侧板上开设有竖向通孔，钨极(7)的上端穿过竖向通孔且通过导线与GTAW焊接电源(4)连接。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置，其特征在于：所述主架体(1)包括支架(11)及工作平台(12)，所述工作平台(12)安装在所述支架(11)上且位于声-磁同轴耦合装置(3)的下方。

6.根据权利要求1所述的一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置，其特征在于：超声换能器(31)与超声变幅杆(32)之间通过螺柱(36)固接。

7.根据权利要求1所述的一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置，其特征在于：水冷装置(33)与超声变幅杆(32)之间螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的一种声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置，其特征在于：电磁铁(34)与水冷装置(33)之间通过耐高温胶固接。

9.一种采用上述权利要求1～8中任一权利要求所述声-磁同轴耦合调控GTAW电弧焊接装置的焊接方法，其特征在于：它包括如下步骤：

步骤一、选择钨极(7)直径、焊接速度、送丝速度、焊接电源输出能量等参数；

步骤二、根据所选钨极(7)以及焊接参数，以钨极(7)中心为起点，设定钨极(7)下端与声-磁同轴耦合装置(3)的距离，同时设置钨极(7)下端与工作平台(12)表面距离；

步骤三、将焊枪移动速度设定为焊接速度，通保护气，焊接电源、超声电源(5)、交直流变频电源(6)同时开启，焊接开始；

步骤四、焊接开始后形成电弧与熔池，超声、电磁力将分别对电弧产生压缩作用，提高电弧能量；提升焊接效率然后超声经电弧传入熔池，同时电磁力也通过磁场作用于熔池，发生声空化效应、声流效应与电磁搅拌，改善熔池凝固过程；

步骤五、待所需构件完成时，同时关闭超声电源(5)与焊接电源，焊接工作结束。

10.根据权利要求9所述的焊接方法，其特征在于：步骤三中焊枪移动速度调节范围为0～200mm/s。