一种磁控TIG-GMAW复合焊枪的制作方法

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种磁控tig-gmaw复合焊枪。

背景技术：

随着社会的进步和发展，传统的工业制造业都在逐渐改造、优化和升级，并对产品的生产质量要求越来越高，市场竞争也变得愈发激烈。tig-gmaw复合焊也因此在焊接领域中得到了更加广泛的应用，它结合了传统tig焊和传统gmaw焊的优点，摒弃了其各自的不足，从而极大地提高了生产效率和质量。

但是，在高速焊接过程中，tig-gmaw复合焊仍会产生咬边、驼峰等焊缝成形缺陷，严重影响最终的焊接质量。咬边是指在高速焊接过程中，由于熔池中液态金属没有及时填充焊缝，而在焊缝两侧处形成沟槽或凹陷的现象。咬边缺陷的产生会严重影响焊接速度，甚至会导致焊件结构的失效、断裂。驼峰是指由于熔池当中的液态金属在焊接方向上的不均匀分布，而在高速焊接过程当中周期性呈现出“波峰”和“谷底”的现象。

虽然高速焊接过程中这些咬边、驼峰缺陷的产生可以通过改变焊枪的工作角度使焊枪前倾或者降低焊接电弧的电压等一些简单的工艺改进得到一定程度的改善，但是这些工艺改进所产生的效果都非常有限，不能完全满足当今制造业的生产需求。

技术实现要素：

为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种磁控tig-gmaw复合焊枪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磁控tig-gmaw复合焊枪，包括夹持装置、tig焊枪、gmaw焊枪、电磁铁，所述夹持装置上对称设有tig焊枪、gmaw焊枪，夹持装置上位于tig焊枪、gmaw焊枪之间，且在tig焊枪、gmaw焊枪的轴线所在平面的两侧分别设有电磁铁。

具体地，所述电磁铁采用条形。

具体地，所述电磁铁采用u形直流电磁铁，从而使铁芯更容易磁化，且能够产生一个稳定且均匀的磁场，u形直流电磁铁的两侧边分别位于tig焊枪、gmaw焊枪的轴线所在平面的两侧。

具体地，所述u形直流电磁铁包括u形铁芯、漆包线、挡圈，在u形铁芯的两侧边上分别缠绕有漆包线，并且在u形铁芯的两侧边上位于漆包线线圈的上下两端分别固定设有挡圈，所述漆包线采用1mm的铜线漆包线，该漆包线所允许通入的工作电流i允≤4a，挡圈的侧壁上开设有第一紧固螺孔，第一紧固螺孔内装配有第一紧固螺栓。

具体地，所述u形直流电磁铁通过连接件固定在夹持装置上，所述连接件采用一个薄板，连接件的两端分别开设有固定孔，u形铁芯的两侧边分别穿过固定孔，与靠近u形铁芯横边的挡圈相临，固定孔的侧壁上设有第二紧固螺孔，第二紧固螺孔内装配有第二紧固螺栓，拧紧第二紧固螺栓，将连接件固定在u形铁芯上，连接件的中间开设有两个通孔，在所述夹持装置上表面开设有螺孔槽，螺孔槽对应第二紧固螺孔设置，通过第三螺栓穿过通孔，拧紧在螺孔槽内，将u形直流电磁铁固定在夹持装置上。

具体地，所述夹持装置的两侧对称开设有焊枪固定孔，其中一个焊枪固定孔安装tig焊枪，另一个焊枪固定孔内固定安装gmaw焊枪。

具体地，所述夹持装置的两侧设为两个对称的侧翼，侧翼与夹持装置之间呈一定夹角，夹角大小为(180°-两个焊枪固定孔轴线间夹角/2)，焊枪固定孔开设在侧翼上。

具体的，所述tig焊枪、gmaw焊枪被夹持装置加紧后，焊丝电极与钨极电极之间的距离为5-6mm。

具体地，所述夹持装置采用紫铜材质，两个所述焊枪固定孔的轴线间夹角为锐角，焊枪固定孔的轴线间夹角最佳采用30°或45°或60°。

具体地，所述tig焊枪的采用铬锆铜导电嘴，长度为30mm，导电嘴贯穿轴线方向开设有导丝孔，导电嘴的前端开设三个缝隙，沿导电嘴轴线方向设置，所述导丝孔设为2.0mm，缝隙的宽度为1mm，三条缝隙的形状呈“y”字形，即其中两条缝隙的夹角角度为80°，两条缝隙与另外一条缝隙的角度为140°。

具体地，所述喷嘴采用圆柱形，在喷嘴的侧面开设多个直径为3mm的气孔。

具体地，包括保护壳，所述保护壳固定安装在夹持装置上，罩在tig焊枪、gmaw焊枪的外部，保护壳的形状包括两个扇形板，两个扇形板两侧之间固定设有侧面板，扇形板的侧边夹角与两个焊枪固定孔的轴线间夹角相同，保护壳的壁厚为2mm，所使用的材料为纯铜。

本发明具有以下有益效果：本发明将tig焊枪、gmaw焊枪复合在一起，与单个电弧相比，两个电弧之间会发生相互作用，当电弧间的间距减小到一定程度时，就会发生耦合效应，这种耦合效应将引起电弧形状、热源性质以及电弧力发生较大程度的变化，从而影响熔滴转移和焊缝的成形。且增设一个外加的横向磁场，由于复合焊枪中两个焊枪所通入的电流是相反的，两个焊接电弧在穿过磁场时，会分别产生一个向内的电磁力，焊接电弧在电磁力的作用下会克服之间的电弧排斥力，向内侧偏移，从而控制电弧的行为，减少焊接热量的损失，抑制咬边、驼峰等焊缝成形缺陷的产生，利用磁场对焊接电弧行为进行调控更易于实现焊接过程的数字化和自动化，优化整个焊接系统，实现经济、高效的焊接，满足当今制造业的要求。

附图说明

图1为本发明的连接电源时的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明的电磁铁的结构示意图。

图6为本发明的电磁铁的侧视图。

图7为本发明的电磁铁的仰视图。

图8为本发明的保护壳示意图。

图9为本发明的保护壳的剖视图。

图10为本发明的喷嘴结构示意图。

图11为本发明的喷嘴的部分剖视图。

图12为本发明的导电嘴的结构示意图。

图13为本发明的导电嘴俯视图。

图14为本发明的导电嘴部分剖视图。

图15为本发明夹持装置的俯视图。

图16为本发明夹持装置的剖视图。

图17为本发明另一实施例tig焊枪、gmaw焊枪轴线间夹角为30°的结构示意图。

图18为本发明另一实施例tig焊枪、gmaw焊枪轴线间夹角为45°的结构示意图。

图中1tig焊枪，2mig焊枪，3夹持装置，3014保护壳，401扇形板，402侧护板，5电磁铁，501u形铁芯，502漆包线，503挡圈，5031第一紧固螺孔，6喷嘴，601气孔，7气嘴，701导丝孔，702螺纹段，703缝隙，8连接件，801第二紧固螺孔，802通孔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图18所示的一种磁控tig-gmaw复合焊枪，包括夹持装置3、tig焊枪1、gmaw焊枪2、电磁铁5，所述夹持装置3上对称设有tig焊枪1、gmaw焊枪2，夹持装置3上位于tig焊枪1、gmaw焊枪2之间，且在tig焊枪1、gmaw焊枪2的轴线所在平面的两侧分别设有电磁铁。

具体地，所述电磁铁5采用条形。

具体地，所述电磁铁5采用u形直流电磁铁，如图5、6、7所示，从而使铁芯更容易磁化，且能够产生一个稳定且均匀的磁场，u形直流电磁铁的两侧边分别位于tig焊枪1、gmaw焊枪2的轴线所在平面的两侧，u形直流电磁铁的横边位于夹持装置3的上方，如图1左侧下端为n极，右侧下端为s极，即u形直流电磁铁的一侧边的远离横边的一端为n极，另一侧边的远离横边的一端为s极。

具体地，所述u形直流电磁铁包括u形铁芯501、漆包线502、挡圈503，在u形铁芯501的两侧边上分别缠绕有漆包线502，并且在u形铁芯501的两侧边上位于漆包线502线圈的上下两端分别固定设有挡圈503，u形铁芯501采用dt4作为铁芯的材料，选用直径为10mm，长为40mm的棒材，弯折成u形，所述漆包线502采用1mm的铜线漆包线(耐热级130°)，该漆包线503所允许通入的工作电流i允≤4a，挡圈503采用铝作为其制作材料，其原因是铝的质量较轻，铝制挡圈503的规格为外径20mm，内径10mm，厚度5mm，挡圈503的侧壁上开设有第一紧固螺孔5031，第一紧固螺孔5031内装配有第一紧固螺栓，第一紧固螺栓拧紧在第一紧固螺孔5031内，挤压u型铁芯501的侧壁，用于将挡圈503固定在铁芯上。

具体地，所述u形直流电磁铁通过连接件8固定在夹持装置3上，所述连接件8采用一个薄板，连接件8的两端分别开设有固定孔801，u形铁芯501的两侧边分别穿过固定孔，与靠近u形铁芯501横边的挡圈503相临，且相接触，固定孔的侧壁上设有第二紧固螺孔801，第二紧固螺孔801内装配有第二紧固螺栓，拧紧第二紧固螺栓，将连接件8固定在u形铁芯501上，起到了连接、固定、且精确定位的作用，固定u形铁芯501，连接件8的中间开设有两个通孔802，在所述夹持装置3上表面开设有螺孔槽302，螺孔槽302对应第二紧固螺孔802设置，通过第三螺栓穿过通孔802，拧紧在螺孔槽802内，将u形直流电磁铁固定在夹持装置3上，将夹持装置3、电磁铁5、焊枪固定在一起，形成一个复合焊枪。

具体地，如图15、16所示，所述夹持装置3的两侧对称开设有焊枪固定孔301，其中一个焊枪固定孔301安装tig焊枪1，另一个焊枪固定孔301内固定安装gmaw焊枪。

具体地，所述夹持装置3的两侧设为两个对称的侧翼303，侧翼303与夹持装置3之间呈一定夹角，夹角大小为(180°-两个焊枪固定孔轴线间夹角/2)，焊枪固定孔301开设在侧翼303上，侧翼303的侧边与焊枪固定孔301的轴线相互平行，使夹持装置3更加小巧、轻便。

具体的，所述tig焊枪1、gmaw焊枪2被夹持装置3加紧后，焊丝电极与钨极电极之间的距离为5-6mm。

具体地，所述夹持装置3采用紫铜材质，两个所述焊枪固定孔301的轴线间夹角为锐角，焊枪固定孔的轴线间夹角最佳采用30°或45°或60°。

具体地，所述tig焊枪1的采用铬锆铜导电嘴7，长度为30mm，导电嘴7贯穿轴线方向开设有导丝孔701，导电嘴7的前端开设三个缝隙703，沿导电嘴7轴线方向设置，所述导丝孔701设为2.0mm，缝隙703的宽度为1mm，三条缝隙703的形状呈“y”字形，即其中两条缝隙703的夹角角度为80°，两条缝隙703与另外一条缝隙703的角度为140°。

具体地，所述喷嘴6采用圆柱形，在喷嘴6的侧面开设多个直径为3mm的气孔601，气孔601与对应的tig焊枪或者mig焊枪上气道的位置相互对应，作为气流喷出通道，使整个过程处于惰性气体的保护氛围中。

具体地，包括保护壳4，所述保护壳4固定安装在夹持装置3上，罩在tig焊枪1、gmaw焊枪2的外部，保护壳4的形状包括两个扇形板401，两个扇形板401两侧之间固定设有侧面板402，扇形板401的侧边夹角与两个焊枪固定孔301的轴线间夹角相同，如图8、9所示，保护壳4的壁厚为2mm，所使用的材料为纯铜，之所以选择纯铜，也是因为纯铜本身所具有的较高的硬度、耐腐蚀性较强、可以在温度较高的环境下使用等特性。

作为典型实施例，其参数设置如下：

1.电磁铁相关数据计算

tig焊枪的电流为100a，钨极到工件的距离为5mm，通入gmaw焊枪的电流为300a，焊丝到工件的距离为3.5mm，钨极与焊丝之间的距离为5mm。

两电弧之间的电弧力(简化计算)：

为了使两个焊接电弧相互靠近，向内侧偏移，需要使磁场产生的电磁力与两电弧之间的电弧力相抵消，即

f电磁＝bil＝f电弧

取i＝100a，l＝5×10-3m，所以b＝2.4h。

选用直径为1mm的漆包线，选用直径为10mm的铁芯，其导磁率μ＝7.5×10-3h/m，le＝0.27m。

根据公式b＝μh，得出h＝320a/m。然后根据公式h＝ni/le，在确定通入激励电流后便可计算出电磁铁的所需绕线匝数。

为了减少电磁铁的发热量，本课题采用通入小的激励电流和多的绕线匝数。

1.1设i激励＝0.5a，则n＝172匝，每个铁芯上的线圈匝数为86匝，若每层绕50匝，需要绕2层。

1.2设i激励＝0.4a，则n＝216匝，每个铁芯上的线圈匝数为108匝，若每层绕50匝，需要绕3层(两层多4匝)。

1.3设i激励＝0.3a，则n＝288匝，每个铁芯上的线圈匝数为144匝，若每层绕50匝，需要绕3层。

1.4设i激励＝0.2a，则n＝432匝，每个铁芯上的线圈匝数为216匝，若每层绕50匝，需要绕5层。

1.5设i激励＝0.1a，则n＝864匝，每个铁芯上的线圈匝数为432匝，若每层绕50匝，需要绕9层。

经对比后，选取通入0.4a的激励电流，其原因是其电流值对应的绕线匝数便于后续的漆包线绕制。

2.电源的选择

选用可调节的直流电源，其型号为ms305d，该直流电源的电压调节范围为0-30v，电流调节范围为0-5a，其最大工作功率为150w。电源面板上设有电流、电压粗细调节旋钮，可以通过旋转旋钮，实现在直流电源允许范围内的电流值的稳定输入，从而通过改变通入直流电流的大小，改变磁发生装置所产的磁场强度大小，最终实现对焊接电弧行为的有效调控。

本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。