[发明专利]高频TIG辅助双丝小电流熔化极电弧增材高氮钢的装置及方法

权利要求书

1.一种高频TIG辅助双丝小电流熔化极电弧增材高氮钢的方法，其特征在于，竖直方向采用双丝小电流熔化极焊枪进行焊接，同时在侧面使用高频TIG焊枪辅助焊接；所述双丝小电流熔化极焊枪中的两根高氮钢丝材分别独立送丝，且通过一个送丝系统固定在机器人上；双丝小电流熔化极焊枪的焊接电流为80-120A，高频TIG焊枪的频率为5-15KHz。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双丝小电流熔化极焊枪焊接时的具体工艺参数为：高氮钢丝材的直径为0.8mm、1.0mm或1.2mm，焊接电压为15-20V，熔覆速度VR为2-5mm/s、送丝速度Va和Vb为3-6m/min、熔化极保护气采用93.5％Ar+5％N2+1.5％O2混合气体，气流量为15-20L/min。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，双丝小电流熔化极焊枪中的两根高氮钢丝材的丝材成分相同或不同，根据目标高氮钢成分进行调整。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，高频TIG焊枪辅助焊接的具体工艺参数为：基值电流Ij为50-100A，峰值电流IP为180-300A，堆敷速度VW＝VR＝2-5mm/s钨极直径dw为4-6mm，钨极内缩量3-6mm，钨极尖角15°-30°，钨极尖端距基板高度Hw为6-10mm，保护气为99.99％氩气，流量10-20L/min。

5.一种实现权利要求1-4任一项所述的方法的装置，其特征在于，包括双丝小电流熔化极焊枪(12)，高频TIG焊枪(15)，送丝系统(14)，机器人(15)和视觉传感器(16)；

所述高频TIG焊枪(15)通过夹持机构安装在双丝小电流熔化极焊枪(12)枪身上，且通过夹持机构能够调节高频TIG焊枪(15)的钨极尖端相对于双丝小电流熔化极焊枪(12)出口的位置；所述视觉传感器(16)高度可调且用于观察钨极尖端，从而调整焊接参数。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述送丝系统(14)中设有控制电路，两套送丝子系统，和与两套送丝子系统分别对应的电机与压丝装置，通过机器人(15)的控制实现对送丝系统(14)的整体控制，通过控制电路实现对两套送丝子系统的送丝速度和焊接电流的分别独立的控制。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述双丝熔化极焊枪(12)顶部有两个送丝孔，分别为高氮钢丝材Ι孔和高氮钢丝材Ⅱ孔，两孔呈对称分布，对称中心为焊枪中心，两个送丝孔的中心距d为8-12mm；

所述高氮钢丝材Ι(10)和高氮钢丝材Ⅱ(11)伸出熔化极焊枪底部的长度为8-13mm，丝材距离基板(8)高度Hs为8-13mm，熔化极焊枪底部的丝材与熔化极焊枪轴线呈一夹角为0°-15°。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述夹持机构包括水平角度夹(2)，水平定位件(3)，倾斜固定夹(4)和水平固定夹(13)：

所述水平角度夹(2)通过竖向螺栓(1)安装在水平固定夹(13)上，其在水平方向的角度能够调节；

所述水平定位件(3)与水平角度夹(2)通过螺栓固定并安装在所述水平固定夹(13)上，使倾斜固定夹(4)在水平方向的角度、位置能够调节；

所述倾斜固定夹(4)一侧通过螺栓与水平定位件(3)固定，另一侧通过螺栓固定TIG焊枪(5)；

所述水平固定夹(13)通过螺栓安装在双丝小电流熔化极焊枪(12)上。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述水平固定夹(13)中间部分为开口环柱形，围绕着双丝小电流熔化极焊枪(12)固定，由对称的两个夹片组成，在开口的两侧的相对位置上分别形成有固定部和安装部，在固定部上形成有用于安装螺栓的螺孔，水平固定夹(13)通过螺栓安装在双丝小电流熔化极焊枪(12)上；安装部形成在水平固定夹本体远离开口一侧，其上形成有用于安装所述水平角度夹(2)的竖向螺栓孔，再由螺栓固定竖向螺栓孔。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述水平角度夹(2)的一端形成一个竖向螺栓孔，用于与所述水平固定夹(13)连接；另一端形成有竖向两个螺栓孔，用于与所述水平定位件(3)连接；

所述水平定位件(3)为单一长方体夹片，一端有两个竖向螺栓孔，用于与所述水平角度夹(2)连接，所述水平定位件(3)中间部分为一长方形孔洞，通过螺栓与倾斜固定夹(4)连接，通过螺栓在长方形孔洞内移动，可以调整倾斜固定夹(4)水平方向位置；

所述倾斜固定夹(4)由对称的两个夹片组成，夹片一端为平面夹，另一端为柱形夹，平面夹一端通过螺栓固定在水平定位件(3)上，柱形夹一端夹持TIG焊枪(5)，由螺栓固定，其在水平方向角度、竖直方向角度能够调节。