[发明专利]一种双模式异型尖角磁场磁控电弧控制方法及装置

权利要求书

1.一种双模式异型尖角磁场磁控电弧控制方法，其特征在于：该方法采用的装置包括沿焊枪中心均匀圆周分布的第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)、第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)，第一励磁电源(5)、第二励磁电源(6)、第三励磁电源(7)、第四励磁电源(8)，磁控电弧控制器(9)；该方法采用四个磁极极性相邻切换的第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)、第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)形成尖角磁场，通过调节单个或多个激励线圈的励磁电流产生非轴对称分布的异型尖角磁场，通过改变异型尖角磁场分布来调节焊接电弧的非轴对称压缩与拉伸效应，从而调控电弧对焊接熔池的搅拌作用和熔池流场分布，进而调控焊缝成型和焊缝质量；所述异型尖角磁场磁控电弧控制方法提供两种工作模式：模式一为交变模式，模式二为非交变模式，分别如下：

工作模式一：第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)、第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)以磁极极性为N-S-N-S与S-N-S-N的分布在周期为T的时间内交替转变，焊接方向沿着第一激励线圈(1)与第三激励线圈(3)连线方向；以焊接电流正极性为例，该模式具体工作过程是：在0-T/2时，第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)、第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)分别通入I₁、-I₂、I₂、-I₂的励磁电流并且在焊接电弧工作区域形成磁极极性为N-S-N-S的非轴对称分布的异型尖角磁场，其中I₁I₂，第一激励线圈(1)与第四激励线圈(4)之间磁场分布对焊接电弧的拉伸效应大于第二激励线圈(2)与第三激励线圈(3)之间磁场分布对焊接电弧的拉伸效应，第一激励线圈(1)与第二激励线圈(2)之间磁场分布对焊接电弧的压缩效应大于第三激励线圈(3)与第四激励线圈(4)之间磁场分布对焊接电弧的压缩效应，此时的非轴对称分布异型尖角磁场驱使焊接电弧分布及熔池流场分布更倾向于焊接方向的左后方；在T/2-T时，第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)、第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)分别通入-I₁、I₂、-I₂、I₂的励磁电流并形成磁极极性为S-N-S-N的非轴对称分布异型尖角磁场，第一激励线圈(1)与第四激励线圈(4)之间磁场分布对焊接电弧的压缩效应大于第二激励线圈(2)与第三激励线圈(3)之间磁场分布对焊接电弧的压缩效应，第一激励线圈(1)与第二激励线圈(2)之间磁场分布对焊接电弧的拉伸效应大于第三激励线圈(3)与第四激励线圈(4)之间磁场分布对焊接电弧的拉伸效应，此时的非轴对称分布异型尖角磁场驱使焊接电弧分布及熔池流场分布更倾向于焊接方向右后方；以T为时间周期，第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)、第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)按上述过程以磁极极性为N-S-N-S与S-N-S-N的分布交替变化，通过所述异型尖角磁场的交变作用对焊接电弧产生周期性侧后向摆动，调控电弧对焊接熔池的搅拌作用和熔池流场分布，进而调控焊缝成型和焊缝质量；

工作模式二：第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)、第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)以磁极极性为N-S-N-S方式分布，焊接方向沿着第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)连线的中点与第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)连线的中点的连线方向；以焊接电流正极性为例，该模式具体工作过程是：第一激励线圈(1)、第二激励线圈(2)、第三激励线圈(3)、第四激励线圈(4)分别通入I₃、-I₃、I₄、-I₄的励磁电流并且在焊接电弧工作区域形成磁极极性为N-S-N-S的非轴对称分布的异型尖角磁场，其中I₃I₄，第一激励线圈(1)与第二激励线圈(2)之间磁场分布对焊接电弧的压缩效应大于第三激励线圈(3)与第四激励线圈(4)之间磁场分布对焊接电弧的压缩效应，第一激励线圈(1)与第四激励线圈(4)之间磁场分布对焊接电弧的拉伸效应近似于第二激励线圈(2)与第三激励线圈(3)之间磁场分布对焊接电弧的拉伸效应，此时非轴对称分布异型尖角磁场驱使焊接电弧分布及熔池流场分布同时朝着焊接方向左后方与右后方的双侧后方向分布，通过异型尖角磁场对焊接电弧沿着焊接方向左后方及右后方的双侧后拉伸效应，调控电弧对焊接熔池的搅拌作用和熔池流场分布，进而调控焊缝成型和焊缝质量。