專利名稱：一種超窄間隙焊槍及焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接技術(shù)。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利“用于超窄間隙電弧焊的焊槍”(ZL2006100428221)的導(dǎo)絲管安裝在焊槍 支座上，焊絲經(jīng)送絲輪、進(jìn)入導(dǎo)絲管，兩條焊劑帶經(jīng)送帶輪進(jìn)入導(dǎo)帶管，兩片板式導(dǎo)電嘴的 橫截面均為楔形面，分別通過(guò)彈簧片安裝在焊槍支座上，在板式導(dǎo)電嘴上開(kāi)有焊絲通行的 V形通槽，兩條焊劑帶經(jīng)過(guò)導(dǎo)帶管后由板式導(dǎo)電嘴的楔形面分開(kāi)，在兩個(gè)板式導(dǎo)電嘴外側(cè)的 絕緣板上分別安裝有一個(gè)導(dǎo)向桿。以上技術(shù)的不足之處在于V形通槽使焊絲與板式導(dǎo)電嘴的接觸面積減小，電弧 的穩(wěn)定性不更高。依靠彈簧片自身的彈性變形力夾緊焊絲的方法，存在彈簧片易產(chǎn)生塑性 變形而使彈性變形力顯著減小的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一種超窄間隙焊槍及焊接方法。本發(fā)明是一種超窄間隙焊槍及焊接方法，其焊槍是由第一電極連接塊2與第二電 極連接塊17組成焊槍支座，焊槍的兩塊板式導(dǎo)電嘴上均開(kāi)有弧形槽，焊絲3被夾在兩塊板 式導(dǎo)電嘴的弧形槽內(nèi)，第二電極連接塊17上安裝有軸承16，軸承16安裝在固定在絕緣板 19的轉(zhuǎn)軸上，第二電極連接塊17能繞軸承16的軸心線相對(duì)絕緣板19進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在第二電 極連接塊17上安裝有調(diào)力彈簧18，調(diào)力彈簧18的一端安裝在第一電極連接塊2的上部，在 第一板式導(dǎo)電嘴4 一側(cè)的絕緣板上安裝有焊劑加入管5，在第二板式導(dǎo)電嘴15 —側(cè)的絕緣 板上安裝有焊劑收集管14，在焊劑加入管5與焊劑收集管14附近分別安裝一導(dǎo)向桿13。本發(fā)明的超窄間隙焊接方法，焊接時(shí)采用間隙寬度小于6mm、大于1. 6mm的“I”形 坡口，將顆粒尺寸小于2mm的超細(xì)顆粒焊劑置于超窄間隙中，并對(duì)間隙中的焊劑顆粒進(jìn)行 襯墊，利用電弧熱將焊劑熔化并形成對(duì)電弧具有良好約束作用的熔渣壁，在熔渣壁的約束 下電弧被限制在間隙底部的一定空間范圍內(nèi)對(duì)間隙兩側(cè)壁及其底部有效加熱，從而實(shí)現(xiàn)焊 接過(guò)程穩(wěn)定、焊縫成形良好的超窄間隙焊接。本發(fā)明的有益之處在于電弧約束良好、焊接過(guò)程穩(wěn)定，而且可獲得成形良好的超 窄間隙焊縫。


圖1是本發(fā)明的焊槍主視圖，圖2是焊槍的左視圖，圖3是圖1中的A-A向剖視圖， 圖4是圖1中的B-B向剖視圖，圖5是金屬絲網(wǎng)襯墊23的放置方式圖，其中圖5(a)是“V” 形絲網(wǎng)，圖5(b)是梯形絲網(wǎng)，圖5(c)是“U”形絲網(wǎng)，圖5(d)是半圓形絲網(wǎng)，圖6是本發(fā)明 的焊接原理圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種超窄間隙焊槍及焊接方法，如圖1所示，其焊槍是由第一電極連接 塊2與第二電極連接塊17組成焊槍支座，焊槍的兩塊板式導(dǎo)電嘴上均開(kāi)有弧形槽，焊絲3 被夾在兩塊板式導(dǎo)電嘴的弧形槽內(nèi)，第二電極連接塊17上安裝有軸承16，軸承16安裝在固 定在絕緣板19的轉(zhuǎn)軸上，第二電極連接塊17能繞軸承16的軸心線相對(duì)絕緣板19進(jìn)行轉(zhuǎn) 動(dòng)，在第二電極連接塊17上安裝有調(diào)力彈簧18，調(diào)力彈簧18的一端安裝在第一電極連接 塊2的上部，在第一板式導(dǎo)電嘴4 一側(cè)的絕緣板上安裝有焊劑加入管5，在第二板式導(dǎo)電嘴 15 一側(cè)的絕緣板上安裝有焊劑收集管14，在焊劑加入管5與焊劑收集管14附近分別安裝 一導(dǎo)向桿13。本發(fā)明的超窄間隙焊接方法，焊接時(shí)采用間隙寬度小于6mm、大于1. 6mm的“I”形 坡口，將顆粒尺寸小于2mm的超細(xì)顆粒焊劑置于超窄間隙中，并對(duì)間隙中的焊劑顆粒進(jìn)行 襯墊，利用電弧熱將焊劑熔化并形成對(duì)電弧具有良好約束作用的熔渣壁，在熔渣壁的約束 下電弧被限制在間隙底部的一定空間范圍內(nèi)對(duì)間隙兩側(cè)壁及其底部有效加熱，從而實(shí)現(xiàn)焊 接過(guò)程穩(wěn)定、焊縫成形良好的超窄間隙焊接。如圖6所示，本發(fā)明采用直流反接進(jìn)行焊接，在間隙寬度小于6mm的“I”形對(duì)接坡 口間隙內(nèi)，加入超細(xì)顆粒焊劑8并形成一定的焊劑堆積高度。當(dāng)電弧引燃后，靠近電弧附近 的超細(xì)顆粒焊劑8被電弧熱熔化后形成了對(duì)電弧具有強(qiáng)烈約束作用的熔渣壁，其中把熔渣 壁6最下端與焊絲3端頭之間的長(zhǎng)度L。稱為約束長(zhǎng)度，在長(zhǎng)度為L(zhǎng)。的熔渣壁6約束下電弧 被有效限制在間隙底部的一定空間范圍內(nèi)對(duì)間隙的三個(gè)方向集中加熱，由于此時(shí)電弧的能 量密度較高，隨著焊絲3的連續(xù)送入及電弧的移動(dòng)，間隙兩側(cè)壁22及其根部被有效加熱熔 化。通過(guò)調(diào)整相關(guān)焊接參數(shù)使之合理匹配，可確保熔化的焊絲3在超窄間隙中的填充高度 與電弧在側(cè)壁的加熱熔化高度Lm相等。每焊完一道焊縫后，將厚度為2-4mm且高速旋轉(zhuǎn)的 砂輪片伸入超窄間隙內(nèi)進(jìn)行清渣處理，之后再進(jìn)行下一道焊接，直至將超窄間隙完全填滿。如圖1、圖2、圖4所示，焊絲3在焊機(jī)送絲機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下經(jīng)導(dǎo)絲管1進(jìn)入第二板式 導(dǎo)電嘴15與第一板式導(dǎo)電嘴4的弧型槽內(nèi)，第二板式導(dǎo)電嘴15、第一板式導(dǎo)電嘴4分別固 定在第二電極連接塊17與第一電極連接塊2上，其中第二電極連接塊17上安裝有軸承16， 第二電極連接塊17可繞軸承16中心與絕緣板19發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而第一電極連接塊4因與 絕緣板19固定在一起，故不能與絕緣板發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；在彈簧力的作用下，焊絲3被第二板 式導(dǎo)電嘴15的弧形槽CDE與第一板式導(dǎo)電嘴4的弧形槽FGH夾緊而準(zhǔn)確送入超窄間隙中， 且在焊絲3送入過(guò)程中，第一板式導(dǎo)電嘴4、第二板式導(dǎo)電嘴15對(duì)焊絲3的夾緊力可借助于 彈簧力自動(dòng)調(diào)節(jié)，這使焊接過(guò)程中焊絲3與板式導(dǎo)電嘴的弧形槽得以良好接觸，保證了焊 接過(guò)程中的電弧穩(wěn)定性；焊劑加入管用于向超窄間隙中加入焊劑，而焊劑收集管用于收集 焊完后的剩余焊劑；導(dǎo)向桿13主要用于為進(jìn)入超窄間隙中的焊槍部分導(dǎo)向，從而以避免因 板式導(dǎo)電嘴與超窄間隙側(cè)壁發(fā)生接觸而被燒損。焊絲3的直徑為1. 6mm，板式導(dǎo)電嘴的厚度 為2mm。焊槍的兩塊板式導(dǎo)電嘴上均開(kāi)有弧形槽CDE和弧形槽FGH的橫截面圓弧曲率半徑 為0. 8mm，兩弧形槽的最大深度為0. 6mm。如圖3所示，20為接線電極，21為固定軸。如圖5所示，對(duì)超窄間隙焊接的焊劑進(jìn)行襯墊時(shí)，如圖5(a)所示，金屬絲網(wǎng)襯墊23 形狀采用有“V”形，如圖5 (b)所示，金屬絲網(wǎng)襯墊23為梯形，如圖5 (c)所示，金屬絲網(wǎng)襯墊23為“U”形，如圖5 (d)所示，金屬絲網(wǎng)襯墊23或者半圓形，金屬絲網(wǎng)襯墊的高度h為3 IOmm0焊接時(shí)采用多層單道焊接，每焊完一道焊縫則需用厚度為2 4mm的高速旋轉(zhuǎn)砂 輪片清理焊渣，而后才可進(jìn)行下一道焊縫的焊接。在所用焊絲直徑為1. 6mm時(shí)，電弧電壓范圍為20 36V、電弧電流范圍為200 400A、焊接速度范圍為3 18mm/s、焊絲伸出長(zhǎng)度為10 30mm、焊劑在間隙中的堆放高 度為15 40mm ；當(dāng)選用焊絲直徑大于1. 6mm時(shí)，焊接工藝參數(shù)范圍的上限與下限均應(yīng)在 1.6mm焊絲的焊接工藝參數(shù)范圍的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加，其中電弧電壓增加3 10V、電弧電流 增加20 150A、焊速增加2 lOmm/s、焊絲伸出長(zhǎng)度增加5 15mm、焊劑在間隙中的堆放 高度增加5 15mm ；當(dāng)選用焊絲直徑小于1. 6mm時(shí)，焊接工藝參數(shù)范圍的上限與下限均應(yīng) 在1. 6mm焊絲的焊接工藝參數(shù)范圍的基礎(chǔ)上適當(dāng)增減小，其中電弧電壓減小1 5V、電弧電 流減小20 80A、焊速減小O lmm/s、焊絲伸出長(zhǎng)度減小O 3mm、焊劑在間隙中的堆放高 度減小O 5mm。本發(fā)明的一個(gè)更為具體的實(shí)施例為焊接試件板厚20mm，試件材質(zhì)為低碳鋼；焊 劑為SJ101，焊劑顆粒尺寸為0. 25 0. 3mm ；焊絲直徑為1. 6mm，焊絲牌號(hào)為H08Mn2Si ；間 隙寬度5. 5mm，間隙中采用“V”形金屬絲網(wǎng)襯墊超細(xì)顆粒焊劑，且“V”形金屬絲網(wǎng)的高度為 9mm ；間隙中焊劑的堆積高度為18mm ；焊絲伸出長(zhǎng)度為20mm ；焊接電壓25V，焊接電流260A， 焊速7. 3mm/s。采用上述試件、焊接材料及焊接工藝參數(shù)進(jìn)行多層單道焊時(shí)，不僅電弧約束 良好、焊接過(guò)程穩(wěn)定，而且獲得了成形良好的超窄間隙焊縫。
權(quán)利要求
一種超窄間隙焊槍，由第一電極連接塊(2)與第二電極連接塊(17)組成焊槍支座，其特征在于焊槍的兩塊板式導(dǎo)電嘴上均開(kāi)有弧形槽，焊絲(3)被夾在兩塊板式導(dǎo)電嘴的弧形槽內(nèi)，第二電極連接塊(17)上安裝有軸承(16)，軸承(16)安裝在固定在絕緣板(19)的轉(zhuǎn)軸上，第二電極連接塊(17)能繞軸承(16)的軸心線相對(duì)絕緣板(19)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在第二電極連接塊(17)上安裝有調(diào)力彈簧(18)，調(diào)力彈簧(18)的一端安裝在第一電極連接塊(2)的上部，在第一板式導(dǎo)電嘴(4)一側(cè)的絕緣板上安裝有焊劑加入管(5)，在第二板式導(dǎo)電嘴(15)一側(cè)的絕緣板上安裝有焊劑收集管(14)，在焊劑加入管(5)與焊劑收集管(14)附近分別安裝一導(dǎo)向桿(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超窄間隙焊槍，其特征還在于焊絲(3)的直徑為1.6mm，板式 導(dǎo)電嘴的厚度為2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超窄間隙焊槍，其特征在于焊槍的兩塊板式導(dǎo)電嘴上均開(kāi)有 弧形槽CDE和弧形槽FGH的橫截面圓弧曲率半徑為0. 8mm,兩弧形槽的最大深度為0. 6mm。
4.一種超窄間隙焊接方法，其特征在于焊接時(shí)采用間隙寬度小于6mm、大于1. 6mm的 “I”形坡口，將顆粒尺寸小于2mm的超細(xì)顆粒焊劑置于超窄間隙中，并對(duì)間隙中的焊劑顆粒 進(jìn)行襯墊，利用電弧熱將焊劑熔化并形成對(duì)電弧具有良好約束作用的熔渣壁，在熔渣壁的 約束下電弧被限制在間隙底部的一定空間范圍內(nèi)對(duì)間隙兩側(cè)壁(22)及其底部有效加熱， 從而實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程穩(wěn)定、焊縫成形良好的超窄間隙焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超窄間隙焊接方法，其特征在于對(duì)超窄間隙焊接的焊劑進(jìn)行 襯墊時(shí)，金屬絲網(wǎng)襯墊(23)形狀采用有“V”形，或者梯形，或者“U”形，或者半圓形，金屬絲 網(wǎng)襯墊的高度h為3 10謹(jǐn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超窄間隙焊接方法，其特征還在于焊接時(shí)采用多層單道焊 接，每焊完一道焊縫則需用厚度為2 4mm的高速旋轉(zhuǎn)砂輪片清理焊渣，而后才可進(jìn)行下一 道焊縫的焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超窄間隙焊接方法，其特征在于在所用焊絲直徑為1.6mm時(shí)， 電弧電壓范圍為20 36V、電弧電流范圍為200 400A、焊接速度范圍為3 18mm/s、焊絲 伸出長(zhǎng)度為10 30mm、焊劑在間隙中的堆放高度為15 40mm ；當(dāng)選用焊絲直徑大于1. 6mm 時(shí)，焊接工藝參數(shù)范圍的上限與下限均應(yīng)在1.6mm焊絲的焊接工藝參數(shù)范圍的基礎(chǔ)上適當(dāng) 增加，其中電弧電壓增加3 10V、電弧電流增加20 150A、焊速增加2 10mm/S、焊絲伸 出長(zhǎng)度增加5 15mm、焊劑在間隙中的堆放高度增加5 15mm ；當(dāng)選用焊絲直徑小于1. 6mm 時(shí)，焊接工藝參數(shù)范圍的上限與下限均應(yīng)在1.6mm焊絲的焊接工藝參數(shù)范圍的基礎(chǔ)上適當(dāng) 增減小，其中電弧電壓減小1 5V、電弧電流減小20 80A、焊速減小O lmm/s、焊絲伸出 長(zhǎng)度減小O 3mm、焊劑在間隙中的堆放高度減小O 5mm。
全文摘要
一種超窄間隙焊槍及焊接方法，焊槍的兩塊板式導(dǎo)電嘴上均開(kāi)有弧形槽，焊絲被夾在兩塊板式導(dǎo)電嘴的弧形槽內(nèi)，電極連接塊上安裝有軸承，軸承安裝在固定在絕緣板的轉(zhuǎn)軸上，電極連接塊能繞軸承的軸心線相對(duì)絕緣板進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在電極連接塊上安裝有調(diào)力彈簧，其一端安裝在電極連接塊的上部，在板式導(dǎo)電嘴一側(cè)的絕緣板上安裝有焊劑加入管，在板式導(dǎo)電嘴一側(cè)的絕緣板上安裝有焊劑收集管，在焊劑加入管與焊劑收集管附近分別安裝一導(dǎo)向桿；焊接時(shí)采用“I”形坡口，將超細(xì)顆粒焊劑置于超窄間隙中，利用電弧熱將焊劑熔化并形成對(duì)電弧具有良好約束作用的熔渣壁，在熔渣壁的約束下電弧被限制在間隙底部的一定空間范圍內(nèi)對(duì)間隙兩側(cè)壁及其底部有效加熱。
文檔編號(hào)B23K9/26GK101941113SQ20101020075
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者朱亮, 李小雷, 李德福, 杜煜, 鄭韶先 申請(qǐng)人:蘭州交通大學(xué)