本發(fā)明屬于堆焊、熔絲修復(fù)及熔絲增材制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于熔絲堆焊的熔池?cái)嚢韬秃附z預(yù)熱的集成方法。

背景技術(shù)：

在使用熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIG,Metal Inert Gas welding)、非熔化極惰性氣體鎢極保護(hù)焊(TIG,Tungsten Inert Gas Welding)、激光熔絲等方式進(jìn)行堆焊、熔絲修復(fù)或熔絲增材制造中，尤其是堆積材料量大的時(shí)候，往往存在如何保證堆焊材料性能和如何提高堆焊速度的兩個(gè)問題。

針對(duì)如何提高堆焊速度的問題，目前解決方法有兩種。一種為直接增大輸入功率，這會(huì)導(dǎo)致熱輸入量過大，進(jìn)而基體受熱多、導(dǎo)致熱影響區(qū)大、基體變形大等問題，并使堆焊焊絲及熔池內(nèi)材料溫度過高、產(chǎn)生飛濺，這種方法因?yàn)樯鲜鋈秉c(diǎn)往往不能應(yīng)用于精密器件的堆焊、熔絲修復(fù)或熔絲增材制造中；另一種是預(yù)熱焊絲，一般采用在焊絲輸入段通入交流電以電阻加熱的方式進(jìn)行預(yù)熱，這種方法可以不增大輸入功率，基體受熱不增加，基體受到的損傷小，這種方法是目前提高堆焊速度常用的方法。

然而伴隨著較高的堆焊速度，往往容易導(dǎo)致堆焊材料組織不均勻，晶粒粗大，性能下降，出現(xiàn)“駝峰”現(xiàn)象，進(jìn)而使得堆焊材料高低不平。針對(duì)如何保證堆焊材料組織均勻、晶粒細(xì)化的問題，目前采用施加縱向磁場(chǎng)對(duì)熔池進(jìn)行攪拌是一種較為有效的方式。

目前如果將電阻加熱方式預(yù)熱焊絲的方法和縱向磁場(chǎng)攪拌熔池方法直接組合，則需要兩套系統(tǒng)，安裝、匹配和控制較復(fù)雜。因此，如何采用更加簡(jiǎn)單的形式集成熔池?cái)嚢韬秃附z預(yù)熱兩種作用效果，在攪拌熔池實(shí)現(xiàn)堆焊材料組織均勻、保證堆焊材料性能的同時(shí)，對(duì)焊絲進(jìn)行預(yù)熱，不增加基體的熱輸入量而提高堆焊速度是目前的一個(gè)關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于熔絲堆焊的熔池?cái)嚢韬秃附z預(yù)熱的集成方法，采用在堆焊焊絲出口前方設(shè)置與交流電源電連接的電磁感應(yīng)線圈的方案，采用一套系統(tǒng)將熔池?cái)嚢韬秃附z預(yù)熱兩種作用集成在一起，在保證堆焊材料性能的同時(shí)提高了堆焊速度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種用于熔絲堆焊的熔池?cái)嚢韬秃附z預(yù)熱的集成方法，該方法包括在堆焊焊絲出口前方設(shè)置徑向環(huán)繞在焊絲周圍的電磁感應(yīng)線圈，并在焊絲出口喂出焊絲進(jìn)行堆焊操作時(shí)，向電磁感應(yīng)線圈通入交流電，使熔池處于電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，由此方式，采用一套系統(tǒng)將熔池?cái)嚢韬秃附z預(yù)熱兩種作用集成在一起，通過電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)在作用于熔池對(duì)熔池產(chǎn)生攪拌作用的同時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)使得焊絲內(nèi)部產(chǎn)生渦流完成了焊絲預(yù)熱，從而在保證堆焊材料性能的同時(shí)提高了堆焊速度。

具體地，該方法包括如下兩個(gè)步驟：

(1)在焊槍的焊絲出口前方設(shè)置與交流電源連接的電磁感應(yīng)線圈，并使電磁感應(yīng)線圈徑向環(huán)繞在焊絲周圍；

(2)當(dāng)焊絲出口喂出焊絲并進(jìn)行堆焊操作時(shí)，由交流電源向電磁感應(yīng)線圈提供頻率在800Hz-5000Hz的電流，使熔池處于電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，在焊絲出口前方設(shè)置套設(shè)在焊絲上的絕緣套管，將電磁感應(yīng)線圈纏繞在絕緣套管上。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，采用銅管作為電磁感應(yīng)線圈的材料，并向銅管中通入冷卻液。以此方式，可以保證電磁感應(yīng)線圈自身不會(huì)處于過熱的狀態(tài)，保證了電磁感應(yīng)線圈和整個(gè)堆焊操作過程的安全。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，電磁感應(yīng)線圈采用多重纏繞的方式，目的在于改變感應(yīng)磁場(chǎng)的分布，以起到有效的熔池?cái)嚢枳饔谩?/p>

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過在焊絲出口前方設(shè)置徑向環(huán)繞在焊絲周圍的電磁感應(yīng)線圈并通以交流電，能夠取得以下有益效果：

(1)本方法集成了熔池?cái)嚢韬秃附z預(yù)熱兩種作用效果，通過電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)攪拌熔池使堆焊熔池內(nèi)的材料晶粒得以細(xì)化，從而提高了材料韌性并防止裂紋的產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)熔池的攪拌也有利于堆焊熔池內(nèi)氣體與焊渣的排出，從而減少了焊接缺陷，在通過感應(yīng)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)熔池?cái)嚢枳饔玫耐瑫r(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)使焊絲內(nèi)部產(chǎn)生渦流，實(shí)現(xiàn)了焊絲預(yù)熱，從而提高焊絲溫度，可以在保持焊接電源能量輸入不變的情況下，提高焊絲的熔化速度并增加熔敷量，因此本方法在保證堆焊材料性能的同時(shí)提高了堆焊速度。

(2)本方法只需要一組電磁感應(yīng)線圈即可同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)目的，采用的系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)化。

(3)本方法適用于MIG、TIG、激光堆焊過程，可以應(yīng)用于堆焊及熔絲增材制造、熔絲修復(fù)等場(chǎng)合。

附圖說明

圖1是本方法的工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，本方法在采用MIG進(jìn)行增材制造中的工作過程主要包括在焊絲出口前方設(shè)置徑向環(huán)繞在焊絲周圍的電磁感應(yīng)線圈，并在焊絲出口喂出焊絲進(jìn)行堆焊操作時(shí)，向所述電磁感應(yīng)線圈通入交流電。具體實(shí)施例如下。

實(shí)施例

在采用MIG進(jìn)行增材制造的操作過程中，在焊絲出口前方設(shè)置套設(shè)在焊絲上的絕緣套管(絕緣套管可以是陶瓷管、石英管或其它絕緣體構(gòu)成的套管)，將由銅管制作的電磁感應(yīng)線圈纏繞在絕緣套管上，使電磁感應(yīng)線圈徑向環(huán)繞在焊絲周圍，同時(shí)將電磁感應(yīng)線圈與交流電源電連接；向銅管中通入冷卻水，當(dāng)焊絲出口喂出焊絲并進(jìn)行堆焊操作時(shí)，由交流電源向電磁感應(yīng)線圈提供頻率為3000Hz的電流，使熔池處于電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)范圍內(nèi)，從而在感應(yīng)磁場(chǎng)作用于熔池對(duì)熔池進(jìn)行攪拌的同時(shí)、使焊絲內(nèi)部產(chǎn)生渦流以實(shí)現(xiàn)焊絲的預(yù)熱，進(jìn)而完成堆焊過程。

在上述實(shí)施例中所涉及的材料、頻率等參數(shù)僅用于示例和解釋，本發(fā)明的方案并不限于上述具體的數(shù)值、具體的材料組合，如交流電源產(chǎn)生的電流頻率可以在800-5000Hz的范圍內(nèi)、電磁感應(yīng)線圈可以由銅絲制成、冷卻水可以是其它冷卻液體等，可以采用銅管與銅管或其它電磁感應(yīng)線圈多重纏繞的方式來控制感應(yīng)磁場(chǎng)的分布以實(shí)現(xiàn)更有效的攪拌作用，即上述實(shí)施例中的材料、參數(shù)只要在權(quán)利要求書所述的范圍內(nèi)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明方法通過向一組電磁感應(yīng)線圈通入交流電以產(chǎn)生交變磁場(chǎng)、集成了焊絲預(yù)熱和熔池?cái)嚢鑳煞N作用效果，簡(jiǎn)化了堆焊操作系統(tǒng)并在保證堆焊材料性能的同時(shí)提高了堆焊速度。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。