对焊丝涂覆活性剂机构、输送焊丝装置、焊枪及焊接系统的制作方法

本实用新型属于焊接技术领域，具体涉及一种对焊丝涂覆活性剂的机构，还涉及输送焊丝的装置、焊枪及焊接系统。

背景技术：

采用活性剂焊接是近十年发展起来的方法，该方法能增大焊缝熔深、改善焊缝成形和焊接质量、提高焊接生产效率。活性剂的主成分可以是金属氧化物、金属氟化物等。目前的研究认为，活性剂提高熔深的机理：一是活性剂可以影响电弧特性，能提高电弧的能量密度以及作用于熔池的电弧力；二是活性剂影响熔池的表面张力，使得熔池流动方向从“由内向外”变为“由外向内”，进而提高焊接熔深；也有人认为两种机理兼而有之。

早期，活性剂主要用于不锈钢的a-tig焊，现已在碳钢、高温合金、钛合金等材料的焊接中有了成功应用。随着a-tig焊的成熟应用，活性剂的使用领域拓展到mig焊、等离子弧焊和激光焊中已成为焊接发展的新方向。目前主要在军舰艇制造及部分压力容器生产中采用活性剂焊接，尚未大范围推广。

图1表示目前采用活性剂焊接的示意图，主要操作是：将活性剂主成分和丙酮、酒精等易挥发性有机溶剂混合形成活性剂1-1，然后用刷子蘸取活性剂1-1刷涂在工作件1-2的待焊接区域，等溶剂挥发后用焊枪1-3焊接，为了保证焊接效果，一般涂覆区域要比待焊接区域大很多。可见，目前的活性剂焊接方法存在如下的缺点：

①需在焊接前做繁琐的准备工作；

②用刷子刷涂无法获得均匀、一致的活性剂涂层，进而无法得到熔深均匀的焊缝1-5；

③一般来说，能进入熔池1-4或对电弧焊产生影响的活性剂1-1只占涂覆区域的很小比例，导致大量活性剂1-1被浪费，被浪费活性剂1-1中的溶剂挥发进入空气对环境造成污染；另外，涂覆区域较大导致挥发时间延长，也影响了生产效率。

目前，亟需一种操作简单、焊缝的熔深均匀、对环境友好、生产效率高的使用活性剂的焊接装置。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种对焊丝涂覆活性剂的机构，使用该机构时，活性剂在存储部件、管状部件和连接管线之间循环流动，焊丝持续穿过管状部件的通孔可在焊丝表面均匀涂覆上活性剂，后续焊接时可获得熔深均匀的焊缝，操作简单；由于活性剂用量少，使该机构的使用对环境友好、生产效率高。在此基础上，本实用新型还提供了熔化极气体保护焊枪、熔化极气体保护焊接系统、非熔化极气体保护焊接系统及等离子弧焊接系统。

本实用新型第一方面涉及一种对焊丝涂覆活性剂的机构，包括存储部件、管状部件、连接管线和至少一个泵送设备；其中，

存储部件，设置有进口和出口，用于存储活性剂；

管状部件的两端通过连接管线分别与存储部件的进口和出口相连接，并且，沿管状部件的径向贯穿设置有适于焊丝穿过的通孔；

泵送设备设置在存储部件的进口和/或出口处，或者设置在与存储部件的进口和/或出口相连的连接管线上，用于使活性剂循环流动并调控管状部件的通孔位置的压力。

本实用新型第一方面的一些实施方式中，管状部件的通孔的直径比适于穿过所述通孔的焊丝的直径大0.02～3.3mm，例如0.1～3mm。

本实用新型第一方面的一些实施方式中，管状部件的通孔的直径为0.5～6.5mm，例如0.6～6.2mm。

本实用新型第一方面的一些实施方式中，机构具有如下(a)至(h)中的一项或多项技术特征：

(a)管状部件的内径为1～10mm；

(b)所述通孔位于管状部件长度方向的中部；

(c)存储部件的进口和出口分别设置有一个泵送设备；

(d)泵送设备为蠕动泵，优选选自流体蠕动泵和粉体蠕动泵；

(e)还包括振动部件，设置在存储部件内，用于混匀糊状活性剂或震实粉末状活性剂；

(f)活性剂为粉末状或糊状；

(g)泵送设备的压力参数可调；

(h)管状部件的两端远离待焊位点。

本实用新型中，糊状活性剂及粉状活性剂均为本领域常规使用的活性剂种类，本领域技术人员知晓并熟悉糊状活性剂或粉状活性剂的组成、制备方法及应用环境，可以根据专业知识及经验针对不同的焊接方法或焊接设备来选择合适的活性剂种类。

本实用新型第一方面的一些实施方式中，糊状活性剂由活性剂主成分及溶剂混合形成，其中，所使用的溶剂优选为可进入熔池、不影响焊缝质量且防飞溅的溶剂。

本实用新型第一方面的一些实施方式中，连接管线的径向尺寸与管状部件的径向尺寸相匹配或相同。其中，相匹配是指连接管线和管状部件的径向尺寸适于使二者相互连接安装。

本实用新型第二方面涉及一种输送焊丝的装置，包括导向部件和本实用新型第一方面所述的机构；其中，导向部件和管状部件沿焊丝长度方向自远离待焊位点向靠近待焊位点依次设置，导向部件贯穿设置有适于焊丝通过的穿孔，所述穿孔与管状部件的通孔同轴，导向部件用于控制焊丝的输送方向以及可选地向焊丝传导电流。

本实用新型第二方面的一些实施方式中，导向部件与管状部件连接，优选导向部件与管状部件固定连接。

本实用新型第二方面的一些实施方式中，导向部件为送丝嘴，用于控制焊丝的输送方向；

优选地，管状部件通过夹具固定在送丝嘴上。

本实用新型第二方面的一些实施方式中，导向部件为导电嘴，用于控制焊丝的输送方向同时向焊丝传导电流。

本实用新型第二方面的一些实施方式中，导向部件的穿孔的直径与管状部件的通孔的直径基本相同。

本实用新型第二方面的一些实施方式中，待焊位点是指待焊工件或待焊平面上需要被焊接的位点。

本实用新型第三方面涉及一种熔化极气体保护焊枪，包括枪本体、保护罩及本实用新型第二方面所述的装置；其中，枪本体、导向部件和管状部件沿焊丝长度方向自远离待焊位点向靠近待焊位点依次设置，所述保护罩包覆在导向部件外，保护罩与导向部件之间的空隙形成适于保护气体流动的通道，枪本体与保护罩的一端连接、管状部件位于保护罩的另一端。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，所述保护罩包覆在带有通孔的部分管状部件外或包覆在整个管状部件外。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，保护气体为选自二氧化碳、氦气、氩气、氮气和氢气中的一种或多种的混合气。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，管状部件的两端位于保护罩之外且远离保护罩。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，管状部件的外壁设置有绝缘层。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，导向部件为导电嘴，用于控制焊丝的输送方向同时向焊丝传导电流。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，熔化极气体保护焊枪选自熔化极co2气体保护焊枪、熔化极惰性气体保护焊枪和熔化极活性气体保护焊枪。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，保护罩的一端通过绝缘层与枪本体连接。

本实用新型第三方面中，枪本体是指除导电嘴、保护罩及气体流动通道以外的本领域常规熔化极气体保护焊枪中的其余结构和/或连接关系。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，枪本体适于向保护罩与导向部件之间输入保护气体。

本实用新型第三方面的一些实施方式中，焊丝经过枪本体后穿入导向部件中。

本实用新型第四方面涉及一种熔化极气体保护焊接系统，包括本实用新型第三方面所述的熔化极气体保护焊枪。

本实用新型第四方面中，熔化极气体保护焊接系统还可以包括其它部件，所述的其它部件为本领域常规熔化极气体保护焊接系统中的常用部件；例如：在一些实施方式中，熔化极气体保护焊接系统还包括电源、供气部件、送丝部件和控制部件；其中，电源用于对系统提供电能；供气部件与顶板上的保护气体进口相连，用于提供保护气体；送丝部件用于从焊丝盘中拉出焊丝，然后送入顶板的焊丝入口中；控制部件用于控制系统的整体运行；又例如，一些实施方式中，在前述基础上，熔化极气体保护焊接系统还包括冷却水系统，用于对焊枪冷却。

本实用新型第四方面的一些实施方式中，熔化极气体保护焊接系统选自熔化极co2气体保护焊接系统、熔化极惰性气体保护焊接系统和熔化极活性气体保护焊接系统。

本实用新型第五方面涉及一种非熔化极气体保护焊接系统或等离子弧焊接系统，包括本实用新型第二方面所述的装置和焊枪，其中，所述焊枪为非熔化极气体保护焊枪或等离子弧焊枪。

本实用新型第五方面的一些实施方式中，非熔化极气体保护焊枪为钨极惰性气体保护焊枪，优选选自钨极氩弧焊枪和钨极氦弧焊枪。

本实用新型第五方面的一些实施方式中，导向部件为送丝嘴，用于控制焊丝的输送方向。

本实用新型第五方面的一些实施方式中，管状部件通过夹具固定连接在送丝嘴上。

本实用新型第五方面中，所述非熔化极气体保护焊枪为本领域常规的非熔化极气体保护焊枪，本领域技术人员熟悉其构造和使用方法。

本实用新型第五方面中，所述等离子弧焊枪为本领域常规的等离子弧焊枪，本领域技术人员熟悉其构造和使用方法。

本实用新型第五方面中，非熔化极气体保护焊接系统还可以包括其它部件，所述的其它部件为本领域常规非熔化极气体保护焊接系统中的常用部件；例如：在一些实施方式中，非熔化极气体保护焊接系统还包括电源、供气部件和控制部件；其中，电源用于对系统提供电能；供气部件用于向焊枪提供保护气体；控制部件用于控制系统的整体运行；又例如，一些实施方式中，在前述基础上，非熔化极气体保护焊接系统还包括冷却水系统，用于对焊枪冷却。

本实用新型第五方面中，等离子弧焊接系统还可以包括其它部件，所述的其它部件为本领域常规等离子弧焊接系统中的常用部件；例如：在一些实施方式中，等离子弧焊接系统还包括电源、供气回路、控制电路和冷却水回路；其中，电源用于对系统提供电能；供气回路由等离子气路、和保护气路等组成，用于向焊枪提供等离子气和保护气；控制电路用于控制系统的整体运行；冷却水回路用于冷却焊枪。

采用本实用新型第一方面所述的机构对焊丝涂覆活性剂的方法，包括如下步骤：

先将焊丝一端穿入管状部件的通孔，再开启泵送设备以使活性剂在存储部件、连接管线和管状部件之间循环流动，然后使焊丝持续穿过管状部件的通孔以使活性剂涂覆在焊丝表面。

本实用新型一些实施方式中，还可以通过改变管状部件的通孔直径大小、控制泵送设备的压力和焊丝穿过通孔的速度三者结合来调整活性剂在焊丝上的涂布量。

本实用新型一些实施方式中，管状部件的通孔直径保持不变时，通过控制泵送设备的压力及焊丝穿过通孔的速度来调整活性剂在焊丝上的涂布量。

本实用新型一些实施方式中，管状部件的通孔直径保持不变时，通过保持一定的泵送设备的压力并且保持一定的焊丝穿过通孔的速度来得到活性剂在焊丝表面的均匀涂层。

本实用新型一些实施方式中，管状部件的通孔直径保持不变时，通过提高泵送设备的压力和/或降低焊丝穿过通孔的速度来增加活性剂在焊丝上的涂布量，例如增加活性在焊丝上的涂布量可以为活性剂在焊丝表面的涂层增厚。

本实用新型一些实施方式中，管状部件的通孔直径保持不变时，通过降低泵送设备的压力和/或提高焊丝穿过通孔的速度来减少活性剂在焊丝上的涂布量，例如减少活性剂在焊丝上的涂布量可以为活性剂在焊丝表面的涂层变薄。

本实用新型一些实施方式中，对于糊状活性剂，还可以通过增加活性剂的粘稠度来增加活性剂在焊丝上的涂布量；例如，在保持一定的通孔直径、泵送设备压力及保持一定的焊丝穿过通孔的速度的前提下，通过增加糊状活性剂的粘稠度来增加活性剂在焊丝表面的涂层厚度；同理，对于糊状活性剂，也可以通过降低活性剂的粘稠度来减少活性剂在焊丝上的涂布量。

采用本实用新型第三方面所述的熔化极气体保护焊枪或本实用新型第四方面所述的熔化极气体保护焊接系统进行焊接的方法，包括如下步骤：

(1)将焊丝穿过导向部件上的穿孔以使焊丝带电；

(2)按照本实用新型前述的方法对带电焊丝涂覆活性剂；

(3)采用涂覆活性剂的带电焊丝在气体保护下进行电弧焊接。

本实用新型一些实施方式中，气体选自二氧化碳、氦气、氩气、氮气和氢气中的一种或多种的混合气。

本实用新型一些实施方式中，在步骤(1)之前，对焊丝进行矫直处理。

采用本实用新型第五方面所述的非熔化极气体保护焊接系统或等离子弧焊接系统进行焊接的方法，包括如下步骤：

1)将焊丝穿过导向部件上的穿孔，然后按照本实用新型前述的方法对焊丝涂覆活性剂；

2)采用涂覆活性剂的焊丝配合焊枪进行电弧焊接。

本实用新型一些实施方式中，步骤2)中，焊接时，焊丝与焊枪成45度夹角。

本实用新型一些实施方式中，在步骤(1)之前，对焊丝进行矫直处理。

本实用新型中，如无另外的说明，其中：

术语“熔化极气体保护焊接”是指采用可熔化的焊丝与被焊工件之间的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附件的母材金属免受周围空气的有害作用的焊接方法。“熔化极气体保护焊接枪”是指专门用于熔化极气体保护焊接的焊枪。

术语“非熔化极气体保护焊接”是指采用非熔化极与被焊工件之间的电弧作为热源来熔化母材金属和填充焊丝(也可不加填充焊丝)，并向焊接区域输送保护气体，以使电弧、非熔化极、母材金属、填充焊丝、熔池免受空气有害影响的焊接方法。

术语“等离子弧焊接”是指利用等离子弧高能量密度束流作为焊接热源的熔焊方法。

本实用新型取得的有益效果：

本实用新型对焊丝涂覆活性剂的机构能按照所需量在焊丝表面均匀涂覆上活性剂以获得熔深均匀的焊缝，操作简单，并且，活性剂用量少，对环境友好，生产效率高。

本实用新型熔化极气体保护焊接系统、非熔化极气体保护焊接系统、等离子弧焊接系统均能获得熔深均匀、一致的焊缝，操作简单，对环境友好，生产效率高。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为现有技术采用活性剂焊接的示意图；

图2为本实用新型对焊丝涂覆活性剂的机构的一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型输送焊丝的装置的一个实施例的结构示意图；

图4为本实用新型熔化极气体保护焊枪的一个实施例的结构示意图；

图5为本实用新型非熔化极气体保护焊接系统的一个实施例的结构示意图；

图6为本实用新型等离子弧焊接系统的一个实施例的结构示意图；

其中：

1-1为活性剂；1-2为工作件；1-3为焊枪；1-4为熔池；1-5为焊缝；2-1为存储部件；2-2为管状部件；2-3为连接管线；2-4为泵送设备；2-5为通孔；2-6为振动部件；2-7为焊丝；2-8为导向部件；2-9为穿孔；2-10为枪本体；2-11为保护罩；2-12为通道；2-13为非熔化极气体保护焊枪；2-14为等离子弧焊枪。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图2为本实用新型对焊丝涂覆活性剂的机构的一个实施例的结构示意图。

所述对焊丝涂覆活性剂的机构，包括存储部件2-1、管状部件2-2、连接管线2-3和两个泵送设备2-4；其中，

存储部件2-1，设置有进口b和出口a，用于存储活性剂；

管状部件2-2的两端通过连接管线2-3分别与存储部件的进口b和出口a相连接，并且，沿管状部件2-2的径向贯穿设置有适于焊丝2-7穿过的通孔2-5；

泵送设备2-4设置在存储部件2-1的进口b和/或出口a处，或者设置在与存储部件2-1的进口b和/或出口a相连的连接管线2-3上，用于使活性剂循环流动并调控管状部件2-2的通孔2-5位置的压力。

在本实用新型一个实施例中，管状部件2-2的通孔2-5的直径为0.6～6.2mm。

在本实用新型一个实施例中，管状部件2-2的通孔2-5的直径比适于穿过所述通孔2-5的焊丝2-7的直径大0.1～3mm。

在本实用新型一个实施例中，管状部件2-2的内径为1～10mm。

在本实用新型一个实施例中，所述通孔2-5位于管状部件2-2长度方向的中部。

在本实用新型一个实施例中，存储部件2-1的进口b和出口a分别设置有一个泵送设备2-4。

在本实用新型一个实施例中，活性剂为糊状。

在本实用新型一个实施例中，泵送设备2-4为流体蠕动泵，其压力参数可以调节。

在本实用新型一个实施例中，存储部件2-1内设置有振动部件2-6，用于混匀糊状活性剂。

在本实用新型一个实施例中，管状部件2-2的两端远离待焊位点。

在本实用新型一个实施例中，连接管线2-3的径向尺寸与管状部件2-2的径向尺寸相同。

在本实用新型一个实施例中，适用焊丝2-7的直径为0.5～3.2mm。

使用图2所示的机构对焊丝2-7涂覆活性剂时，先将焊丝2-7一端穿入管状部件2-2的通孔2-5，再开启泵送设备2-4以使活性剂在存储部件2-1、连接管线2-3和管状部件2-2之间循环流动，然后，将焊丝2-7持续穿过管状部件2-2上的通孔2-5以使活性剂涂覆在焊丝2-7表面上。在管状部件2-2的通孔2-5直径保持不变时，涂覆过程中，通过控制泵送设备2-4的压力及焊丝2-7穿过通孔2-5的速度来调整活性剂在焊丝2-7上的涂布量，例如，通过保持一定的泵送设备2-4的压力并且保持一定的焊丝2-7穿过通孔2-5的速度来得到活性剂在焊丝2-7表面的均匀涂层。

图3为本实用新型输送焊丝的装置的一个实施例的结构示意图。

所述输送焊丝的装置包括导向部件2-8和图2所示的机构；其中，导向部件2-8和管状部件2-2沿焊丝长度方向自远离待焊位点向靠近待焊位点依次设置，导向部件2-8贯穿设置有适于焊丝2-7通过的穿孔2-9，所述穿孔2-9与管状部件2-2的通孔2-5同轴，导向部件2-8用于控制焊丝2-7的输送方向以及可选地向焊丝2-7传导电流。

在本实用新型一个实施例中，导向部件2-8与管状部件2-2的距离为0.5～10mm。

在本实用新型一个实施例中，导向部件2-8为导电嘴，用于控制焊丝2-7的输送方向同时向焊丝2-7传导电流。

在本实用新型另一实施例中，导向部件2-8为送丝嘴，用于控制焊丝2-7的输送方向，管状部件2-2通过夹具固定连接在送丝嘴上。

在本实用新型一个实施例中，导向部件2-8的穿孔2-9的直径与管状部件2-2的通孔2-5的直径相同。

图4为本实用新型熔化极气体保护焊枪的一个实施例的结构示意图。

所述熔化极气体保护焊枪包括枪本体2-10、保护罩2-11及图3中所示的装置；其中，枪本体2-10与导向部件2-8、管状部件2-2沿焊丝2-7长度方向自远离待焊位点向靠近待焊位点依次设置，所述保护罩2-11包覆在导向部件2-8外，保护罩2-11与导向部件2-8之间的空隙形成适于保护气体流动的通道2-12，枪本体2-10与保护罩2-11的一端连接、管状部件2-2位于保护罩2-11的另一端。

在本实用新型一个实施例中，所述保护罩2-11包覆在带有通孔2-5的部分管状部件2-2外或包覆在整个管状部件2-2外。

在本实用新型一个实施例中，保护气体为选自二氧化碳、氦气、氩气、氮气和氢气中的一种或多种的混合气。

在本实用新型一个实施例中，管状部件2-2的两端位于保护罩2-11之外且远离保护罩2-11。

在本实用新型一个实施例中，管状部件2-2的外壁设置有绝缘层。

在本实用新型一个实施例中，导向部件2-8为导电嘴，用于控制焊丝2-7的输送方向同时向焊丝2-7传导电流。

在本实用新型一个实施例中，保护罩2-11的一端通过绝缘层与枪本体2-10连接。

在本实用新型一个实施例中，熔化极气体保护焊枪选自熔化极co2气体保护焊枪、熔化极惰性气体保护焊枪和熔化极活性气体保护焊枪。

本实用新型又一实施例涉及熔化极气体保护焊接系统，包括图4所示的熔化极气体保护焊枪。

使用图4所示的熔化极气体保护焊枪或前述熔化极气体保护焊接系统进行焊接时，首先，将焊丝穿过导向部件2-8上的穿孔2-9以使焊丝2-7带电，然后，按照前述的使用图2所示机构对焊丝2-7涂覆活性剂的方法将活性剂涂覆在带电焊丝2-7上，最后，采用涂覆活性剂的带电焊丝2-7在气体保护下进行电弧焊接。气体选自二氧化碳、氦气、氩气、氮气和氢气中的一种或多种的混合气。

图5为本实用新型非熔化极气体保护焊接系统的一个实施例的结构示意图。

所述非熔化极气体保护焊接系统包括图3所示的装置和非熔化极气体保护焊枪2-13。

在本实用新型一个实施例中，非熔化极气体保护焊枪2-13为钨极氩弧焊枪。

在本实用新型一个实施例中，导向部件2-8为送丝嘴，用于控制焊丝2-7的输送方向。

在本实用新型一个实施例中，管状部件2-2通过夹具固定连接在送丝嘴上。

图6为本实用新型等离子弧焊接系统的一个实施例的结构示意图。

所述等离子弧焊接系统包括图3所示的装置和等离子弧焊枪2-14。

在本实用新型一个实施例中，导向部件2-8为送丝嘴，用于控制焊丝2-7的输送方向。

在本实用新型一个实施例中，管状部件2-2通过夹具固定连接在送丝嘴上。

使用图5的非熔化极气体保护焊接系统或图6的等离子弧焊接系统进行焊接时，首先，将焊丝2-7穿过导向部件2-8的穿孔2-9，然后按照前述的图2所示机构的使用方法对焊丝2-7涂覆活性剂，之后，采用涂覆活性剂的焊丝2-7配合焊枪进行电弧焊接。焊接时，焊丝2-7与焊枪成45度夹角。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。