低频声场调控式纵向运动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法与流程

本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种低频声场调控式纵向运动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法。

背景技术：

钨极氩弧焊是目前最常用到的焊接方式，它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化焊件和填充焊丝的一种焊接方法。焊接时保护气体连续的从焊枪的喷嘴中喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近的热影响区的有害影响，从而获得高质量的焊缝。但在焊接铝、不锈钢等材料时，依然容易出现气孔、裂纹、接头组织不均匀、晶粒粗大等缺陷，影响焊接的可靠性，因此，提供一种进一步高效且有效的提高焊接质量，改善气孔、裂纹、接头组织不均匀、晶粒粗大等缺陷的焊接技术是很有必要的。

发声体产生的振动在空气或其他物质中的传播叫做声波。声波借助各种介质向四面八方传播。声波的传播实质上是能量在介质中的传递，这种能量会使物体产生震动。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低频声场调控式纵向运动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法。通过以下技术方案实现。

低频声场调控式纵向运动电弧钨极氩弧焊焊接装置包括钨极氩弧焊焊枪、声波发生器、枪体外壁、导杆、套筒、钨极夹、缓冲弹簧、固定架、气罩、钨极、往复运动电弧、焊缝、气体通道、冷却水通道及导电通道。其中钨极氩弧焊焊枪、枪体外壁、固定架均通过螺纹连接，声波发生器由枪体外壁和焊枪螺纹旋压固定，导杆与两侧的钨极夹和声波发生器通过螺纹连接，缓冲弹簧安装在钨极夹与固定架之间。其中由声波发生器发生声波，经导杆传递给钨极夹，进而带动钨极纵向往复。在钨极上升过程中，带电粒子在钨极尖端上部团聚，钨极尖端电弧收缩，在钨极下降过程中，带电粒子下沉，钨极尖端电弧扩展，循环交替，实现对熔池的周期性搅动，增强熔池流动性，破碎枝晶，促进焊缝金属晶粒细化，减少气孔、裂纹、夹渣等缺陷，实现高质量的tig焊接。

钨极夹下方存在缓冲弹簧，可为声波产生的纵向运动提供缓冲助力作用。

声波发生器由电源、控制电路、振荡电路及电声转换器组成，其中电源给控制电路、振荡电路及电声转换器供电，由控制电路、振荡电路及电声转换器控制输出声波的强度和频率。声波发生器产生的声波为低频正弦波，频率为1-50hz。

钨极及电弧的纵向运动幅度由声波发生器输出声波的强度决定，摆动频率由输出声波的频率决定。

导杆材质为高强度绝缘材料。

低频声场调控式纵向运动电弧钨极氩弧焊焊接方法步骤为：焊前依次确认冷却水通道循环、导电通道连通、气体通道效果；焊接时依次建立水、电、气连接，开启冷却水循环系统、气路阀门开关，启动电源，设定合适的参数；开启声波发生器电源，将声波频率和声波强度调至合适参数，使钨极做纵向往复运动。开启焊接开关，实现纵向往复电弧状态下高质量的tig焊接。通过钨极的纵向往复运动实现对熔池的周期性搅动，增强熔池流动性，破碎枝晶，促进焊缝金属晶粒细化，减少气孔、裂纹、夹渣等缺陷，实现高质量的tig焊接。

本技术方案将声波与钨极氩弧焊结合，声波发生器产生的声波经导杆传递给钨极夹，由钨极夹配合套筒带动钨极实现纵向往复运动。通过钨极的纵向运动可对熔池产生周期性的搅拌作用，增强熔池流动性，破碎枝晶，促进焊缝金属晶粒细化，减少气孔、裂纹、夹渣等缺陷，实现高质量的tig焊接。

附图说明

图1：本发明一种低频声场调控式纵向运动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法的结构示意图。

其中：1.焊枪；2.声波发生器；3.外壁；4.导杆；5.套筒；6.钨极夹；7.弹簧；8.固定架；9.钨极；10.气罩；11.电弧；12.焊缝；13.进气口；14.冷却水通道；15.电气连接口。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，焊接厚度为5mm的奥氏体不锈钢，焊接接头形式为对接接头。低频声场调控式纵向运动电弧钨极氩弧焊焊接装置包括钨极氩弧焊焊枪1、声波发生器2、枪体外壁3、导杆4、套筒5、钨极夹6、缓冲弹簧7、固定架8、钨极9、气罩10、往复运动电弧11、焊缝12、气体通道13、冷却水通道14及导电通道15。其中钨极氩弧焊焊枪1、枪体外壁3、固定架8均通过螺纹连接，声波发生器2由枪体外壁3和焊枪1螺纹旋压固定，导杆4与两侧的钨极夹6和声波发生器2通过螺纹连接，缓冲弹簧7安装在钨极夹6与固定架8之间。由声波发生器2发生声波，经导杆4传递给钨极夹6，进而带动钨极9纵向往复。在钨极9上升过程中，带电粒子在钨极尖端上部团聚，钨极9尖端电弧收缩，在钨极9下降过程中，带电粒子下沉，钨极9尖端电弧扩展，循环交替，实现对熔池的周期性搅动，增强熔池流动性，破碎枝晶，促进焊缝金属晶粒细化，减少气孔、裂纹、夹渣等缺陷，实现高质量的tig焊接。

钨极夹7下方存在缓冲弹簧8，可为声波产生的纵向运动提供缓冲助力作用。

声波发生器2产生的声波为低频正弦波，频率为1-50hz。

声波发生器2由电源、控制电路、振荡电路及电声转换器组成，其中电源给控制电路、振荡电路及电声转换器供电，由控制电路、振荡电路及电声转换器控制输出声波的强度和频率。

钨极10及电弧的纵向运动幅度由声波发生器2输出声波的强度决定，摆动频率由输出声波的频率决定。

导杆4材质为高强度绝缘材料。

焊前依次确认冷却水通道14循环、导电通道连通、气体通道效果；焊接时依次建立水、电、气连接，进气口13设置在气罩上，电器连接口15设置在焊枪1上，开启冷却水循环系统、气路阀门开关，启动电源，设定合适的参数；开启声波发生器电源，将声波频率和声波强度调至合适参数，使钨极做纵向往复运动；设定焊接电流200a，保护气流量12l/min，焊接高度5mm。开启焊接开关，实现纵向往复电弧状态下高质量的tig焊接。通过钨极的纵向往复运动实现对熔池的周期性搅动，增强熔池流动性，破碎枝晶，促进焊缝金属晶粒细化，减少气孔、裂纹、夹渣等缺陷，实现高质量的tig焊接。

实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其进行任何限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

技术特征：

技术总结
本发明属于焊接设备技术领域，公开了一种低频声场调控式纵向运动电弧钨极氩弧焊焊接装置及方法，包括焊枪、外壁、声波发生器、钨极夹、钨极、固定架和气罩，钨极夹在钨极夹上，钨极尖端穿过固定架，固定架与气罩连接，气罩设有进气口，焊枪和外壁内设有冷却水通道。本技术方案将声波与钨极氩弧焊结合，声波发生器产生的声波经导杆传递给钨极夹，由钨极夹配合套筒带动钨极实现纵向往复运动。通过钨极的纵向运动可对熔池产生周期性的搅拌作用，增强熔池流动性，破碎枝晶，促进焊缝金属晶粒细化，减少气孔、裂纹、夹渣等缺陷，实现高质量的TIG焊接。

技术研发人员：王波;张洪涛;朱训明;王云峰;金伟
受保护的技术使用者：威海万丰镁业科技发展有限公司;哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：2018.08.02
技术公布日：2018.11.16