一種鐵素體鋼用tig焊接雙層氣流保護(hù)裝置及焊接方法
【專利摘要】一種具有雙層氣流保護(hù)作用的TIG焊接方法裝置及焊接方法，屬于焊接領(lǐng)域，其特征在于該裝置可安置在任意一TIG焊槍上，并可拆卸重復(fù)靈活使用。該裝置與TIG焊槍固定配合使用時，與其他氣體相連接，焊接時連續(xù)通入所需氣體，因此在焊接過程中，除TIG焊槍本身提供的惰性氣體保護(hù)外，在其外層還有其他氣體的保護(hù)，可方便的獲得雙層氣流保護(hù)的效果,該裝置主體部分部件1為圓錐形腔體，可節(jié)約氣體與更加有效保護(hù)焊縫。本焊接方法能在焊縫中心更易形成等軸晶，使焊縫獲得更大的深寬比，更加有效的防止焊接過程中的氧化問題，避免鎢極氧化燒損，并且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，成本低廉，使用靈活。
【專利說明】一種鐵素體鋼用TIG焊接雙層氣流保護(hù)裝置及焊接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種鐵素體鋼用TIG焊接雙層氣流保護(hù)裝置及焊接方法，屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于TIG焊接，具體涉及一種應(yīng)用在雙層氣流保護(hù)下的TIG焊接鐵素體鋼焊接裝置及焊接方法的技術(shù)方案。

【背景技術(shù)】
[0002]TIG焊接技術(shù)由于其自身獨特的優(yōu)點，如焊接穩(wěn)定性好、焊接質(zhì)量好、無飛濺、易于實現(xiàn)自動化控制和適于薄板焊接等，被廣泛的應(yīng)用于飛機制造、核電、化工、紡織和鍋爐等行業(yè)。但是TIG焊接也有其不足之處，就是TIG焊熔深淺，難于獲得較大的熔深，通常深寬比只有0.2左右，從而限制了其在大厚板焊接的應(yīng)用。目前針對TIG焊接熔深淺的問題，解決辦法主要有真空TIG焊、A-TIG焊和雙重氣流保護(hù)焊等，但是真空TIG焊設(shè)備復(fù)雜，成本高，并且不適用于大工件的焊接，也在很大程度上限制了其在工業(yè)中的普遍應(yīng)用；而A-TIG焊需要在焊縫處涂敷一層活性劑，才能達(dá)到增加熔深的目的，然而對于活性劑的研發(fā)配制，不僅增加了焊接成本而且操作不便，降低了焊接效率，并且其深寬比在0.5左右；相比之下，雙層氣流保護(hù)焊接成本更低，操作更簡單，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，當(dāng)通入恰當(dāng)?shù)耐鈱託怏w時，焊縫成型美觀、質(zhì)量好，焊接電弧穩(wěn)定，鎢極燒損減輕，深寬比明顯提高。另外，由于焊接過程中焊縫金屬被電弧加熱熔化后，隨空冷卻并且在各方向冷卻速率不同，沿板長度方向冷卻快，厚度方向冷卻慢，從而直接決定了熔池在凝固過程中晶粒沿板長度方向生長速率快于厚度方向，最終在焊縫中形成柱狀晶，從而降低了其塑性及韌性。因此，焊接后能直接在焊縫獲得等軸晶的焊接方法就十分有意義。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，陸善平，李冬杰，李殿中和李依依等在《焊接學(xué)報》2010年第2期上發(fā)表的《雙層氣流保護(hù)TIG焊接方法》，該文中提出采用一種雙層氣流保護(hù)焊接方法(該方法已申請專利，專利申請?zhí)?00810229512.X)，該方法通過改變?nèi)鄢貍鳠釋α髂Ｊ?，使得TIG焊熔池深寬比較普通弧焊深寬比增加2-3倍，同時避免了鎢極的氧化燒損，但是其焊縫中沒有出現(xiàn)等軸晶。此外，TIG焊在野外施工時，其抗風(fēng)穩(wěn)定性差，從而給其在野外施工帶來不便。對此的解決辦法主要是加防風(fēng)屏障，這也顯得繁瑣不便。所以目前現(xiàn)實中急需公開一種制作簡單、使用方便的雙層氣流保護(hù)TIG焊接裝置及焊接方法，所以開發(fā)和研究雙層氣流保護(hù)TIG焊接裝置及焊接方法非常有其理論及實際使用價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明一種鐵素體鋼用TIG焊接雙層氣流保護(hù)裝置及焊接方法的目的是為了提供一種操作簡單、成本低廉、使用靈活的增加TIG焊接熔深并且在焊縫獲得等軸晶粒的雙層氣流保護(hù)TIG焊接裝置及焊接方法。該方法是在TIG焊槍上加裝一個氣體保護(hù)裝置，以通過連接其它氣體實現(xiàn)雙層氣流保護(hù)焊接，以增加熔深，在焊縫區(qū)形成等軸晶。
[0005]本發(fā)明一種鐵素體鋼用TIG焊接雙層氣流保護(hù)裝置，其特征在于該保護(hù)裝置以一個不銹鋼圓錐形腔體I和一個圓柱形透明罩4相連為主體，上下均為開放狀態(tài)，上半部分兩側(cè)各有一導(dǎo)管分別連接氣瓶和壓力表，該裝置腔體頂端的通氣接頭2與TIG焊槍相連，連接處設(shè)有橡膠圈密封以防止漏氣，另一端則置于被焊工件之上，焊接過程中與被焊工件做相對運動，當(dāng)通氣接頭2與所需氣體相連時，在焊接過程中，通過不斷地向氣罩內(nèi)腔通入該氣體，便可在TIG本身的惰性保護(hù)氣流外形成該氣體的保護(hù)層，實現(xiàn)雙層氣流保護(hù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測裝置內(nèi)腔壓力的壓力表與壓力表接頭3相連接，能在焊接過程中觀察熔池形態(tài)及其流動方式和電弧形貌的透明的圓柱形透明罩4位于本發(fā)明不銹鋼圓錐形腔體1的下半部分。
[0006]上述一種鐵素體鋼用TIG焊接雙層氣流保護(hù)TIG焊接裝置的焊接方法，其特征在于具體操作方法步驟為:
1)將上述鐵素體鋼用TIG焊接雙層氣流保護(hù)TIG焊接裝置安置在TIG焊槍上；
2)焊接前，用砂紙將被焊工件表面銹跡油污打磨干凈露出金屬色，然后放置在焊接小車上的工作臺上；
3)將步驟1)安裝好的TIG焊槍固定于卡具上，通過調(diào)節(jié)卡具來調(diào)節(jié)焊槍與步驟2)被焊工件的相對位置，使得相對距離為l_3mm ；
4)設(shè)定好內(nèi)層氣體Ar氣，氣流量10-15L/min和保護(hù)裝置外層氣Ar或N2，流量15-20L/min,焊接速度80-100mm/min,焊接電流數(shù)值80-120A,焊接開始時同時啟動焊接小車和起弧焊接；
5)焊接結(jié)束時同時停止焊接小車和熄?。?br> 6)熄弧結(jié)束后l_2s關(guān)閉外層裝置氣流。
[0007]本發(fā)明一種鐵素體鋼用TIG焊接雙層氣流保護(hù)裝置及其焊接方法與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，具有以下有益效果:
1、結(jié)構(gòu)簡單，易于制作。
[0008]2、成本低廉。
[0009]3、使用方便靈活。
[0010]4、將本發(fā)明固定在任意一 TIG焊槍上時，通過連接其它所需氣體，就能獲得雙重氣流保護(hù)的效果。
[0011]5、可以增加熔深，明顯地提高焊縫的深寬比，可提高15%以上。
[0012]6、可以在焊縫區(qū)形成等軸晶粒。
[0013]7、與目前的雙層氣流TIG焊相比，該裝置安裝在TIG焊槍后，可拆卸重復(fù)使用，并且避免了對TIG焊槍的特別改造。能在焊接過程中觀察熔池形態(tài)及其流動方式和電弧形貌，以利于實時監(jiān)控。
[0014]8、本發(fā)明還兼具防風(fēng)功能，能和TIG焊槍固定與工件做相對運動，方便易操作，易于實現(xiàn)自動化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中的標(biāo)號為:1.圓錐形氣流腔體 2.通氣接頭
3.壓力表接頭4.圓柱形透明罩
圖2為單層保護(hù)氣體焊接接頭顯微組織圖圖3為雙層保護(hù)氣體焊接接頭顯微組織圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施案例對本發(fā)明進(jìn)行說明，本實施方式在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施方式。
[0017]對比試驗:
被焊工件材料:904鐵素體不銹鋼,被焊工件尺寸:200_X 60_X 3_
焊機:時代WS-250，鎢極:鈰鎢Φ3.2，保護(hù)氣體:Ar, 10L/min。
[0018]焊接規(guī)范:電極伸出長度3mm,電弧長度2mm,直流正接，Ar氣氣流量10L/min,焊接電流80A,焊接速度100cm/min。
[0019]焊后，測的焊縫的深寬比為0.46。焊縫為全部的柱狀晶(如圖2)。
[0020]實施方式1:
該保護(hù)裝置以一個不銹鋼圓錐形腔體I和一個圓柱形透明罩4相連為主體，上下均為開放狀態(tài)，兩側(cè)各有一接頭與外界相連，該裝置腔體頂端的通氣接頭2與TIG焊槍相連，連接處設(shè)有橡膠圈密封以防止漏氣，另一端則置于被焊工件之上，焊接過程中與被焊工件做相對運動，當(dāng)通氣接頭2與所需氣體相連時，在焊接過程中，通過不斷地向氣罩內(nèi)腔通入該氣體，便可在TIG本身的惰性保護(hù)氣流外形成該氣體的保護(hù)層，實現(xiàn)雙層氣流保護(hù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測裝置內(nèi)腔壓力的壓力表與壓力表接頭3相連接，能在焊接過程中觀察熔池形態(tài)及其流動方式和電弧形貌的透明的圓柱形透明罩4位于本發(fā)明不銹鋼圓錐形腔體I的下半部分，具體操作方法步驟為:
1)將本發(fā)明的雙層氣體保護(hù)裝置安置在TIG焊槍上；
2)焊接前，用砂紙將被焊工件表面銹跡油污打磨干凈露出金屬色，然后放置在焊接小車上的工作臺上；
3)將步驟I)安裝好的TIG焊槍固定于卡具上，通過調(diào)節(jié)卡具來調(diào)節(jié)焊槍與步驟2)被焊工件的相對位置，使得相對距離為2mm ；
4)設(shè)定好內(nèi)層氣體Ar氣，氣流量10L/min和保護(hù)裝置外層氣N2，流量15L/min，焊接速度100cm/min,焊接電流數(shù)值80A,焊接開始時同時啟動焊接小車和起弧焊接；
5)焊接結(jié)束時同時停止焊接小車和熄?。?br> 6)熄弧結(jié)束后2s關(guān)閉外層裝置氣流。
[0021]被焊工件材料:904鐵素體不銹鋼,被焊工件尺寸:200mmX 60mmX 3mm 焊機:時代WS-250，鎢極:鈰鎢Φ3.2，保護(hù)氣體=Ar (內(nèi))+N2 (外)。
[0022]直流正接，焊后，測的該焊縫的深寬比為0.68。焊縫中心是等軸晶，外側(cè)是柱狀晶，根據(jù)GB/T 6394-2002截點法測得等軸晶區(qū)晶粒平均截距為47.7 μ m。
[0023]實施方式2:
該保護(hù)裝置以一個不銹鋼圓錐形腔體I和一個圓柱形透明罩4相連為主體，上下均為開放狀態(tài)，兩側(cè)各有一接頭與外界相連，該裝置腔體頂端的通氣接頭2與TIG焊槍相連，連接處設(shè)有橡膠圈密封以防止漏氣，另一端則置于被焊工件之上，焊接過程中與被焊工件做相對運動，當(dāng)通氣接頭2與所需氣體相連時，在焊接過程中，通過不斷地向氣罩內(nèi)腔通入該氣體，便可在TIG本身的惰性保護(hù)氣流外形成該氣體的保護(hù)層，實現(xiàn)雙層氣流保護(hù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測裝置內(nèi)腔壓力的壓力表與壓力表接頭3相連接，能在焊接過程中觀察熔池形態(tài)及其流動方式和電弧形貌的透明的圓柱形透明罩4位于本發(fā)明不銹鋼圓錐形腔體1的下半部分，其特征在于具體操作方法步驟為:
1)將本發(fā)明的雙層氣體保護(hù)裝置安置在TIG焊槍上；
2)焊接前，用砂紙將被焊工件表面銹跡油污打磨干凈露出金屬色，然后放置在焊接小車上的工作臺上；
3)將步驟1)安裝好的TIG焊槍固定于卡具上，通過調(diào)節(jié)卡具來調(diào)節(jié)焊槍與步驟2)被焊工件的相對位置，使得相對距離為3mm ；
4)設(shè)定好內(nèi)層氣體Ar氣，氣流量10L/min和保護(hù)裝置外層氣N2，流量15L/min，焊接速度100cm/min,焊接電流數(shù)值100A,焊接開始時同時啟動焊接小車和起弧焊接；
5)焊接結(jié)束時同時停止焊接小車和熄?。?br> 6)熄弧結(jié)束后Is關(guān)閉外層裝置氣流。
[0024]被焊工件材料:904鐵素體不銹鋼,被焊工件尺寸:200mmX 60mmX 3mm 焊機:時代WS-250，鎢極:鈰鎢Φ3.2，保護(hù)氣體:Ar (內(nèi))+N2 (外)。
[0025]直流正接，焊后，測的該焊縫的深寬比為0.53。焊縫中心是等軸晶，外側(cè)是柱狀晶，根據(jù)GB/T 6394-2002截點法測得等軸晶區(qū)晶粒平均截距為55.6 μ m0
【權(quán)利要求】
1.一種鐵素體鋼用焊接雙層氣流保護(hù)裝置，其特征在于該保護(hù)裝置以一個不銹鋼圓錐形腔體(1)和一個圓柱形透明罩(4)相連為主體，上下均為開放狀態(tài)，上半部分兩側(cè)各有一導(dǎo)管分別連接氣瓶和壓力表，該裝置腔體頂端的通氣接頭(2)與焊槍相連，連接處設(shè)有橡膠圈密封以防止漏氣，另一端則置于被焊工件之上，焊接過程中與被焊工件做相對運動，當(dāng)通氣接頭(2)與所需氣體相連時，在焊接過程中，通過不斷地向氣罩內(nèi)腔通入該氣體，便可在116本身的惰性保護(hù)氣流外形成該氣體的保護(hù)層，實現(xiàn)雙層氣流保護(hù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測裝置內(nèi)腔壓力的壓力表與壓力表接頭(3)相連接，能在焊接過程中觀察熔池形態(tài)及其流動方式和電弧形貌的透明的圓柱形透明罩(4)位于本發(fā)明不銹鋼圓錐形腔體(1)的下半部分。
2.權(quán)利要求1所述一種鐵素體鋼用焊接雙層氣流保護(hù)裝置的焊接方法，其特征在于具體操作方法步驟為: 1)將上述鐵素體鋼用焊接雙層氣體保護(hù)裝置安置在116焊槍上； 2)焊接前，用砂紙將被焊工件表面銹跡油污打磨干凈露出金屬色，然后放置在焊接小車上的工作臺上； 3)將步驟1)安裝好的焊槍固定于卡具上，通過調(diào)節(jié)卡具來調(diào)節(jié)焊槍與步驟2)被焊工件的相對位置，使得相對距離為1-3！^ ； 4)設(shè)定好內(nèi)層氣體紅氣，氣流量10-1517111111和保護(hù)裝置外層氣紅或凡，流量15-201/舊!!，焊接速度80-100111111/111111，焊接電流數(shù)值80-120八，焊接開始時同時啟動焊接小車和起弧焊接； 5)焊接結(jié)束時同時停止焊接小車和熄??； 6)熄弧結(jié)束后1-28關(guān)閉外層裝置氣流。
3.按照權(quán)利要求1所述一種鐵素體鋼用焊接雙層氣流保護(hù)裝置，其特征在于所述圓錐形腔體(1)制造材料為奧氏體不銹鋼，圓柱形透明罩(4)制造材料為有機玻璃。
【文檔編號】B23K9/167GK104439647SQ201410620266
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】丁敏, 鄭勇, 王義臣, 王文先 申請人:太原理工大學(xué)