一种外置式喷嘴双丝非共熔池窄间隙GMAW焊炬的制作方法

本发明涉及一种窄间隙焊接技术，具体涉及一种外置式喷嘴双丝非共熔池窄间隙GMAW焊炬。

背景技术：

近几年来，随着工业技术水平的不断提高，厚板焊接的应用越来越广，尤其在船体焊接及管道焊接的领域，对焊后焊缝的成形，焊接接头的性能都有较高的要求。普通的TIG/MIG焊接厚板时需要对厚板开大角度坡口，金属填充量大。往往采用多层多道焊的方式进行焊接，热输入较大，焊接变形大，热影响区宽，对材料的塑韧性及焊接接头的力学性能产生较大的负面影响。而窄间隙焊接技术在厚板焊接时优势明显。通过将窄间隙焊枪伸入焊缝进行焊接的方式，减小了焊接所需的坡口角度，进而减少了金属填充量及热输入。焊缝热影响区较窄，焊接变形与残余应力也随之减小，提高了焊后工件接头的力学性能，很大程度上提高了焊接效率和焊接质量。窄间隙对焊接设备有着特殊的要求，要保证电弧在焊缝间隙内能稳定燃烧，不产生咬边等侧壁熔合不良的问题，提高焊缝质量，得到无缺陷的焊接接头。

由于GMAW具有冶金过程简单、热输入调节方便、可适用于全位置焊接等特点，窄间隙GMAW更适合于实际生产焊接。针对窄间隙GMAW在焊接过程中可能会出现的侧壁未熔合的问题，国内外研究人员提出了多种方法，例如摆动电弧，旋转电弧，双丝等方法。但大部分窄间隙焊枪都选用扁长的插入式喷嘴，将喷嘴插入焊接焊缝中进行焊接，焊接过程中容易引起喷嘴与侧壁打弧，烧损喷嘴；导电嘴在更换时也需要拆除喷嘴，降低了导电嘴的更换效率；焊接过程中保护气易形成紊流，保护效果不佳。此外，插入喷嘴会对焊接过程中的熔池监测产生阻碍，并造成热量集中，因此必须对喷嘴进行水冷。

技术实现要素：

本发明为解决现有窄间隙焊枪选用扁长的插入式喷嘴，焊接过程中容易引起喷嘴与侧壁打弧，烧损喷嘴；插入喷嘴会对焊接过程中的熔池监测产生阻碍，并造成热量集中，需对喷嘴进行水冷的问题，而提供一种外置式喷嘴双丝非共熔池窄间隙GMAW焊炬。

本发明的一种外置式喷嘴双丝非共熔池窄间隙GMAW焊炬，其组成包括旋钮、丝杠、喷嘴高度调节滑台、竖连杆、支撑台、横连杆、焊枪枪体、焊枪上盖、进气气塞、绝缘套、两个导电杆、两个导电嘴和两个导电块，喷嘴高度调节滑台与丝杠螺纹连接，旋钮与丝杠的上端连接，所述竖连杆与喷嘴高度调节滑台固连，横连杆的一端与竖连杆固连，横连杆的另一端与焊枪枪体的外壁固连，所述焊枪上盖扣合设置在焊枪枪体的上端且与焊枪枪体螺纹连接，绝缘套镶嵌在焊枪上盖中，绝缘套上设有两个平行的导电杆安装孔，每个导电杆安装孔中设置一个导电杆，每个导电杆的上端位于焊枪枪体外且与导电块螺纹连接，导电块镶嵌在支撑台内部且导电块的下端露出支撑台表面，每个导电杆的下端位于焊枪枪体外且与导电嘴螺纹连接，焊枪上盖上设有螺纹进气孔，进气气塞与螺纹进气孔螺纹连接，进气气塞侧壁设有径向进气孔，支撑台与喷嘴高度调节滑台固接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、喷嘴为外置式结构(喷嘴在坡口上方)，通过喷嘴高度调节滑台实现对焊枪枪体与试件之间距离的调节。通过径向进气孔使喷口流出的气体稳定，达到良好的焊接保护效果。焊接过程中两根焊丝形成两个独立熔池，一前一后，提高了焊接效率。

二、考虑焊接过程中窄间隙需要进行多层焊问题，焊接时喷嘴与试件的距离、干伸长等参数一致，需要喷嘴有一定的调节能力，因此，本发明设计喷嘴高度调节滑台实现喷嘴与导电杆的滑动，以此调节喷嘴高度，且调节方便，导电嘴更换方便。

三、为保证保护气体流速平稳，不发生紊流现象，本发明通过对气塞进行侧壁穿孔的方式减缓保护气流速，并通过双重气筛进一步降低气体流速，并使其气流更加平稳，各处流速均匀。最后，在较短的喷嘴出口内形成层流，使气体喷出后紊流度较小，起到良好的保护效果。

四、两根焊丝经过弯曲导电嘴分别指向窄间隙侧壁，促进侧壁熔合，焊枪喷嘴无需水冷。

五、通过在焊枪枪体中加入双气筛过滤的方式改变气体流场和流态分布,满足焊缝的保护需要；采用弯曲导电嘴指向坡口的两侧，以此改善侧壁熔合不良的问题。

六、本发明密封性良好，具有良好的气体保护效果；可实现非共熔池状态下的窄间隙双丝焊接，焊接效率高，侧壁熔合良好，易于焊接过程监测；

七、焊枪具有良好的绝缘性和导电导热性。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图；

图2是图1的左视图；

图3是绝缘套13、焊枪上盖10和两个导电杆8与焊枪枪体7的位置关系示意图；

图4是进气气塞11的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图4说明本实施方式，本实施方式包括包括旋钮1、丝杠2、喷嘴高度调节滑台3、竖连杆4、支撑台5、横连杆6、焊枪枪体7、焊枪上盖10、进气气塞11、绝缘套13、第一气筛14、第二气筛15、两个导电杆8、两个导电嘴9和两个导电块12，喷嘴高度调节滑台3与丝杠2螺纹连接，旋钮1与丝杠2的上端连接，竖连杆4与喷嘴高度调节滑台3固连，横连杆6的一端与竖连杆4固连，横连杆6的另一端与焊枪枪体7的外壁固连，焊枪上盖10扣合设置在焊枪枪体7的上端且与焊枪枪体7螺纹连接，绝缘套13镶嵌在焊枪上盖10中，绝缘套13上设有两个平行的导电杆安装孔13-1，每个导电杆安装孔13-1中设置一个导电杆8，每个导电杆8的上端位于焊枪枪体7外且与导电块12螺纹连接，导电块12镶嵌在支撑台5内部且导电块12的下端露出支撑台5表面，每个导电杆8的下端位于焊枪枪体7外且与导电嘴9螺纹连接，焊枪上盖10上设有螺纹进气孔，进气气塞11与螺纹进气孔螺纹连接，进气气塞11侧壁设有径向进气孔11-1，使焊枪进气部分为径向进气方式，使气体从径向进气孔11-1进入焊枪后能减速，以减小气体的紊流度，支撑台5与喷嘴高度调节滑台3固接。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的两个导电嘴9采用弯曲形式，使其分别指向窄间隙坡口侧壁以保证侧壁熔合良好。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的两个导电杆8之间的中心间距T为30mm～35mm。选择合适的中心间距T将导电杆8间距固定，保证焊接过程中两个电弧工作在两个独立熔池中。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式为焊枪枪体7和焊枪上盖10的材质为铝合金。这样设计为了焊枪的轻质化。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式为绝缘套13的材质为聚四氟乙烯。这种材质绝缘性能好。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二、四或五不同的是它还增加有第一气筛14和第二气筛15，第一气筛14水平设置在焊枪枪体7的内腔中且位于上部，第二气筛15水平设置在第一气筛14的下面。在导气部分，采用第一气筛14和第二气筛15，使气体能进一步减速并混匀及镇静，使进入导电嘴9的气流更加平稳，速度均匀。最后，使喷嘴出口的气流紊流度较小，达到好的气体流态，对焊接熔池产生良好的保护效果。其它组成及连接关系与具体实施方式二、四或五相同。

具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式为第一气筛14与焊枪上盖10内壁之间的间距W1为12mm～14mm。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式为第一气筛14与焊枪上盖10内壁之间的间距W1为13mm。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图3说明本实施方式，本实施方式为第二气筛15与第一气筛14之间的间距W2为32mm～35mm。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式十：结合图3说明本实施方式，本实施方式为第二气筛15与第一气筛14之间的间距W2为33.5mm。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。

工作原理：

通过旋转旋钮1带动丝杠2可以实现喷嘴高度调节滑台3的上下运动，进而完成焊枪枪体7距离窄间隙试件之间高度的调节。电源线与导电块12相连，焊接工作时，两根焊丝分别从两根送丝管送入，再经导电杆8和导电嘴9中穿过，两根焊丝分别有两个独立的焊接电源供电。

为减小气体的紊流度，在进气气塞11侧壁设置径向进气孔11-1，使焊枪进气部分为径向进气方式，使气体从进气孔进入焊枪后能减速；其次，在导气部分，由于从狭小的径向进气孔11-1喷射出的气体仍具有较大的紊流度，但是为了减小气流进入喷嘴的紊流度，在导气部分采用双重气筛(即第一气筛14、第二气筛15)，减小气流质点的径向速度分量，使气体能进一步减速并混匀及镇静，使进入焊枪枪体7的气流更加平稳，速度均匀；对于导电嘴9的出口而言，由于进气气塞11部分的减速以及导气部分第一气筛14和第二气筛15的混匀及镇静作用，使进入喷嘴出口的气流紊流度较小，从而可以在相对较短的喷嘴出口内形成层流，达到好的气体流态，进而对窄间隙焊接过程有良好的保护效果。