一种高流动性因瓦合金工件焊接装置的制作方法

本发明涉及tig焊接，尤其涉及一种高流动性因瓦合金工件焊接装置。

背景技术：

1、因瓦合金(invar合金)具有较为稳定和超低的热膨胀系数、较好的伸长率和断面收缩率等优点，并且其热膨胀系数与复合材料的热膨胀系数相近，被用于制造大型复合材料的模具，并且被广泛应用于航空航天、船舶、精密仪器制造等领域。基于因瓦合金大型复合材料模具的成型不能一次完成，因此工业生产中常常采用电弧焊接的方式对因瓦合金中厚板结构进行焊接。tig焊接(钨极惰性气体保护焊)是利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝，同时在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，因而可使焊缝气密性好，焊缝质量高。

2、由于因瓦合金导热性差、镍含量较高等物理和化学冶金特性，在焊接过程中，因瓦合金较高的镍含量提高了液态因瓦合金的表面张力和粘度，使焊缝熔池的流动性变差，易导致焊缝合金成分分布不均匀和咬边等现象的发生，从而导致焊缝容易出现气孔和裂纹等缺陷，影响焊接焊缝的质量。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于提供一种高流动性因瓦合金工件焊接装置，通过对焊缝熔池流速进行测定以实现对惰性气体气流流速的精准调控，以促进焊因瓦合金工件焊缝熔池的流动。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种高流动性因瓦合金工件焊接装置，包括tig焊枪，其下方设有垂直于工件的钨针；钨针的尖端正对工件的待焊接缝；

4、tig焊枪的多个侧壁上分别设有正对待焊接缝的送丝铜管、摄像机和通气铜管，通气铜管和送丝铜管在工件上表面的投影均与待焊接缝重合；

5、焊丝端部由送丝铜管延伸至钨针的正下方，焊丝端部可与钨针之间产生电弧，电弧将焊丝端部、待焊接缝两侧的工件熔化后形成焊缝熔池，焊缝熔池冷却后形成焊接焊缝；

6、通气铜管通过气管与惰性气体供给组件相连，惰性气体供给组件将惰性气体由气管、通气铜管输送至焊缝熔池表面；气管上设有气流控制阀，气流控制阀与plc控制器相连；

7、摄像机动态采集焊缝熔池的图像信息并将其发送至控制单元，控制单元通过图像信息中相邻两帧图像中焊缝熔池的位移量和帧时间获取焊缝熔池的流速信息；

8、控制单元将焊缝熔池的流速信息发送至plc控制器，流速信息经plc控制器内的pid控制器调整后输出调节控制信号至气流控制阀，控制气流控制阀的阀门开度以调整通气铜管输送至焊缝熔池表面的惰性气体的流速。

9、进一步地，所述摄像机将采集到的焊缝熔池的图像信息经过滤光系统选择性滤光后转换为电信号，并通过光纤传输到控制单元中。

10、进一步地，所述焊丝与钨针之间的间距为5mm，焊丝与工件表面之间的间距为2mm。

11、进一步地，所述通气铜管出气口处的端面与工件的上表面平行，并与焊丝的端部位于同一水平面内。

12、进一步地，所述工件为因瓦合金工件；焊丝为因瓦合金焊丝。

13、进一步地，所述送丝铜管、摄像机和通气铜管均通过安装板安装于tig焊枪的侧壁上。

14、进一步地，所述惰性气体供给组件为氩气瓶，惰性气体为氩气。

15、进一步地，所述气管上设有气体流量计。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

17、本发明提供的高流动性因瓦合金工件焊接装置，通过在tig焊枪侧部安装通气铜管，将惰性气体供给组件中的惰性气体导向焊接熔池表面，同时，摄像机采集焊缝熔池的图像信息并将其发送至控制单元，控制单元通过图像信息中相邻两帧图像中焊缝熔池的位移量和帧时间获取焊缝熔池的流速信息；控制单元将焊缝熔池的流速信息发送至plc控制器，流速信息经plc控制器内的pid控制器调整后输出调节控制信号至气流控制阀，控制气流控制阀的阀门开度以调整通气铜管输送至焊缝熔池表面的惰性气体的流速。通过对焊缝熔池流速进行测定以实现对惰性气体气流流速的精准调控，以促进焊接熔池内金属液的流动；规避了因焊缝熔池的流动性差，导致发生焊缝合金成分分布不均匀和咬边等现象的问题，改善了焊缝容易出现气孔和裂纹等缺陷的问题，提高了焊接焊缝的质量。

技术特征：

1.一种高流动性因瓦合金工件焊接装置，其特征在于，包括tig焊枪(2)，其下方设有垂直于工件(7)的钨针(21)；钨针(21)的尖端正对工件(7)的待焊接缝(8)；

2.根据权利要求1所述的高流动性因瓦合金工件焊接装置，其特征在于，所述摄像机(6)将采集到的焊缝熔池(9)的图像信息经过滤光系统选择性滤光后转换为电信号，并通过光纤(61)传输到控制单元(5)中。

3.根据权利要求1所述的高流动性因瓦合金工件焊接装置，其特征在于，所述焊丝(31)与钨针(21)之间的间距为5mm，焊丝(31)与工件(7)表面之间的间距为2mm。

4.根据权利要求1所述的高流动性因瓦合金工件焊接装置，其特征在于，所述通气铜管(14)出气口处的端面与工件(7)的上表面平行，并与焊丝(31)的端部位于同一水平面内。

5.根据权利要求1所述的高流动性因瓦合金工件焊接装置，其特征在于，所述工件(7)为因瓦合金工件(7)；焊丝(31)为因瓦合金焊丝(31)。

6.根据权利要求1所述的高流动性因瓦合金工件焊接装置，其特征在于，所述送丝铜管(3)、摄像机(6)和通气铜管(14)均通过安装板(22)安装于tig焊枪(2)的侧壁上。

7.根据权利要求1所述的高流动性因瓦合金工件焊接装置，其特征在于，所述惰性气体供给组件(1)为氩气瓶，惰性气体为氩气。

8.根据权利要求1所述的高流动性因瓦合金工件焊接装置，其特征在于，所述气管(13)上设有气体流量计(12)。

技术总结
本发明属于TIG焊接技术领域，公开了一种高流动性因瓦合金工件焊接装置，通气铜管通过气管与惰性气体供给组件相连，惰性气体供给组件将惰性气体由气管、通气铜管输送至焊缝熔池表面；气流控制阀与PLC控制器相连；摄像机采集焊缝熔池的图像信息并将其发送至控制单元，控制单元通过图像信息中相邻两帧图像中焊缝熔池的位移量和帧时间获取焊缝熔池的流速信息；流速信息经PLC控制器的PID控制器调整后输出调节控制信号至气流控制阀，控制气流控制阀的阀门开度以调整通气铜管输送至焊缝熔池表面的惰性气体的流速。通过对焊缝熔池流速进行测定以实现对惰性气体气流流速的精准调控，以促进焊因瓦合金工件焊缝熔池的流动。

技术研发人员：穆战,李柱,苏辉,马静,占小红,周裕琦,王建峰
受保护的技术使用者：西安钢研功能材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15