本實(shí)用新型涉及一種利用自動化專機(jī)實(shí)現(xiàn)焊接過程全部自動化的同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置，屬于焊接自動控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

TIG這種焊接方法由于采用惰性氣體保護(hù)，電弧燃燒相當(dāng)穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量十分優(yōu)異，是高端工業(yè)部門焊接制件和精密零部件首選的焊接工藝方法。但是TIG焊由于其電極的載流能力有限，電弧功率受到限制，熔敷速度低，尤其是中等厚度的焊接結(jié)構(gòu)，需要開坡口和多層焊。熱絲TIG焊是在普通冷絲TIG焊的基礎(chǔ)上加一個單獨(dú)的熱絲電源對焊絲進(jìn)行預(yù)熱，使得焊絲在被送入熔池前加熱到300～500℃，不改變焊接線能量的情況下增加焊絲熔化速度，從而提高焊接生產(chǎn)效率。因此，與冷絲相比，熱絲TIG焊的熔敷率得到提高，從而提高了焊接效率。

現(xiàn)有熱絲TIG焊是采用外置電阻加熱的方法預(yù)熱焊絲，即：在焊絲送入熔池前，在焊絲上通過一定的電流，利用焊絲自身電阻產(chǎn)熱實(shí)現(xiàn)焊絲預(yù)熱，這樣，在工件和焊絲之間存在一條與主焊接回路相鄰的熱絲電流回路。但在熱絲電流回路所形成的磁場中，焊接電弧必然受到一個磁場力的作用而偏離原來的方向，產(chǎn)生磁偏吹，磁偏吹在熱絲TIG焊中會對焊縫形狀和電弧的準(zhǔn)確定位產(chǎn)生不利的影響；而且這種工藝較適用于碳鋼、不銹鋼等電阻率較大的材料的焊接，但它很難應(yīng)用于銅、鋁等高導(dǎo)電率材料的焊接上，電流加熱效率低，焊絲達(dá)不到合適的溫度，所以到目前為止，傳統(tǒng)熱絲TIG焊還不適合用于銅、鋁及其合金的焊接；另外，焊絲在進(jìn)入熔池前的被氧化難以控制。目前，銅合金、鋁合金大量應(yīng)用在國防、核電等領(lǐng)域，適用于銅合金、鋁合金的TIG焊焊接技術(shù)無疑要在熔敷效率、預(yù)熱效果、焊縫質(zhì)量方面進(jìn)一步提升。

克服TIG焊的上述缺陷，國內(nèi)外研究人員做了大量的工作，涌現(xiàn)出多種TIG焊焊接技術(shù)，比如窄間隙熱絲TIG焊，

目前針對熱絲TIG焊槍的改進(jìn)已有很多，但是很少能夠解決上述問題，如中國專利申請?zhí)枮椋?01010233844.2，公開日為：2010年11月24日的專利文獻(xiàn)，公開了一種窄間隙熱絲TIG焊槍，包括焊槍角擺裝置、前送氣保護(hù)裝置、背保護(hù)氣罩裝置和送絲裝置，前送氣保護(hù)裝置連接在焊槍角擺裝置上，送絲裝置和背保護(hù)氣罩裝置同時連接在焊槍角擺裝置的外殼上，焊槍角擺裝置包括步進(jìn)電機(jī)、主動齒輪、過渡齒輪、角擺齒輪和角擺槍桿，主動齒輪固定在步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，過渡齒輪分別與主動齒輪和角擺齒輪嚙合，角擺槍桿固定于角擺齒輪的中心，其內(nèi)外設(shè)置有連通的水冷管。該方案重在于改善焊接環(huán)境、降低工人勞動強(qiáng)度、調(diào)高工作效率，但它的熱絲結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，造成焊槍結(jié)構(gòu)臃腫復(fù)雜，且無法避免焊絲預(yù)熱導(dǎo)致的磁偏吹問題，同時，也不適合銅、鋁及其合金等高導(dǎo)電材料的焊接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1、要解決的問題

為了解決現(xiàn)有熱絲TIG焊存在焊絲預(yù)熱帶來的磁偏吹，及難以應(yīng)用于高導(dǎo)電率材料焊接的問題，本實(shí)用新型提供了一種同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置及其焊槍，該裝置的焊槍集TIG、MIG、MAG焊槍的優(yōu)點(diǎn)于一體，能夠在不產(chǎn)生焊接磁偏吹的前提下對焊絲進(jìn)行預(yù)熱，適合銅、鋁及其合金等高導(dǎo)電材料的焊接，避免焊接中焊絲氧化，相比于現(xiàn)有熱絲TIG焊，其在熔敷效率、預(yù)熱效果、焊接速度、焊縫質(zhì)量等方面得到了全面的提升。

2、技術(shù)方案

為解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案。

一種TIG焊槍，包括槍體和空心鎢管，槍體的前端設(shè)置有噴嘴；所述的空心鎢管設(shè)置在槍體中，空心鎢管的前端位于噴嘴內(nèi)靠近噴嘴的出口處，空心鎢管連接有進(jìn)氣管，進(jìn)氣管用于接焊接保護(hù)氣體氣源。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括鎢極和導(dǎo)流件；所述的空心鎢管通過鎢管夾頭固定在槍體中，導(dǎo)流件夾持鎢管夾頭的外壁；所述的鎢極通過鎢極夾頭固定在槍體內(nèi)，鎢極的一端伸到噴嘴的出口處，鎢極夾頭與導(dǎo)流件相接觸。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的空心鎢管設(shè)置在槍體的中心位置；所述的鎢極具有3根，呈圓周分布在空心鎢管的四周。

一種同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置，包括焊槍；所述的焊槍采用上述的TIG焊槍。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括送絲裝置和供氣裝置；所述的送絲裝置用于輸送焊絲，將焊絲穿入空心鎢管內(nèi)并從空心鎢管的前端伸出噴嘴外；所述的供氣裝置與進(jìn)氣管連接，用于向空心鎢管內(nèi)輸送保護(hù)氣；所述的導(dǎo)流件連接控制電路。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括冷卻裝置；所述的槍體上設(shè)有連接冷卻裝置的進(jìn)水口和出水口，冷卻裝置用于焊接時向槍體內(nèi)通水降溫。

上述的同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置在銅合金、鋁合金焊接中的應(yīng)用。

一種同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置的焊接方法，其操作步驟如下：

①焊前準(zhǔn)備

對待焊工件打坡口，并清理坡口兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)的油污、氧化膜及水分；

②引弧

接通焊接電源，同時供氣裝置通過進(jìn)氣管向空心鎢管中通入保護(hù)氣，驅(qū)除空心鎢管、噴嘴內(nèi)空氣及焊接區(qū)空氣，形成保護(hù)氣氛，通氣1.5～4s后，焊槍引??；

③送絲焊接

將焊槍移至焊接起始點(diǎn)，同時送絲裝置通過空心鎢管不斷輸送焊絲，移動焊槍進(jìn)行焊接；

④焊接完成

焊接結(jié)束時，依次熄弧、停止送絲、斷氣，使焊接電流緩降，最后關(guān)閉焊接電源，完成焊接操作。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟③的焊接過程中，向焊槍內(nèi)通水冷卻，可采用臨時墊板，墊板材料為石墨或不銹鋼，墊板厚度為2～5mm，寬度為20～50mm。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟③焊接時，空心鎢管中氣體流量為4～15L/min，焊接速度為250～500mm/min；所述的步驟④中，在電弧熄滅后繼續(xù)通氣5～10s，斷氣后再將焊槍從焊點(diǎn)移走。

3、有益效果

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果為：

(1)本實(shí)用新型的TIG焊槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧合理而富有創(chuàng)意，適合各種接頭形式的焊接，可實(shí)現(xiàn)全自動化操作，并可自由移動和輕松更換場地，節(jié)約了成本和空間，實(shí)現(xiàn)了多功能、人性化設(shè)計(jì)，該焊槍集TIG、MIG、MAG焊槍的優(yōu)點(diǎn)于一體，能夠在不產(chǎn)生焊接磁偏吹的前提下對焊絲進(jìn)行預(yù)熱，實(shí)現(xiàn)了銅、鋁及其合金等高導(dǎo)電材料的焊接，避免焊接中焊絲氧化，相比于現(xiàn)有熱絲TIG焊，其在熔敷效率、預(yù)熱效果、焊接速度、焊縫質(zhì)量等方面得到了全面的提升，且電弧引燃容易，燃燒穩(wěn)定；

(2)本實(shí)用新型的TIG焊槍，在槍體內(nèi)設(shè)置空心鎢管，保護(hù)氣和焊絲均通過空心鎢管輸送到噴嘴，焊接時，通過空心鎢管產(chǎn)生的電弧對焊絲進(jìn)行加熱，其在焊絲進(jìn)入熔池前進(jìn)行預(yù)熱和氣體保護(hù)，焊絲完全包裹在保護(hù)氣氛中，大大提升了預(yù)熱效果且避免了被加熱焊絲的氧化，減少了電弧熔化焊絲的能量，減少氣孔等焊接缺陷的產(chǎn)生，提高焊縫質(zhì)量；并且根據(jù)不同的電弧輸出功率，可得到的熱絲溫度范圍比傳統(tǒng)熱絲大大拓寬，傳統(tǒng)熱絲TIG焊送入熔池前加熱到300～500℃，而本實(shí)用新型焊絲預(yù)熱溫度可達(dá)680℃；

(3)傳統(tǒng)的TIG焊槍還存在焊槍與焊絲之間的距離問題，距離太長，氣體保護(hù)效果不好，易被氧化，距離太近，容易發(fā)生觸碰，污染鎢極尖端，影響焊接的視線，本實(shí)用新型TIG焊裝置通過送絲裝置將焊絲自動送絲到空心塢極內(nèi)，可以精確的控制焊槍和焊絲的距離，避免鎢極尖端污染，鎢極壽命長；

(4)傳統(tǒng)TIG焊鎢棒承載電流能力較差，過大的電流會引起鎢棒的熔化和蒸發(fā)，其微粒有可能進(jìn)入熔池面引起夾鎢，其焊接電流的大小會受到鎢棒的限制，熔敷速率較小，生產(chǎn)效率低，而本實(shí)用新型TIG焊槍采用三個3根鎢極，同時采用電弧預(yù)熱的空心鎢管，3根鎢極均布在空心鎢管四周，將其包圍，許用焊接電流大且集中，熔池深而窄，焊接生產(chǎn)率高，焊件的收縮應(yīng)力和變形相比現(xiàn)有技術(shù)得到大大減??；在焊接厚度方面，傳統(tǒng)TIG焊，焊接厚度小于6mm工件，本實(shí)用新型的焊接厚度可達(dá)到20mm以上；

(5)采用本實(shí)用新型的同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置焊接，形成正面焊縫余高，減緩了焊散熱快，使得電弧熱量更為集中，焊縫成形美觀，提高焊接性能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型同軸多鎢極共熔池TIG焊焊槍的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型同軸多鎢極共熔池TIG焊焊槍的左視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型同軸多鎢極共熔池TIG焊焊槍的右視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中A-A的剖視圖。

圖中：1、焊絲；2、進(jìn)氣管；3、空心鎢管；4、鎢極；5、槍體；6、鎢管夾頭；7、鎢極夾頭；8、導(dǎo)流件；9、噴嘴。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步進(jìn)行描述。

實(shí)施例1

如圖1至圖4所示，本實(shí)施例的一種TIG焊槍，包括槍體5、空心鎢管3、鎢極4和導(dǎo)流件8；其中，槍體5的前端設(shè)置有噴嘴9；空心鎢管3設(shè)置在槍體5中的中心位置，空心鎢管3的前端位于噴嘴9內(nèi)靠近噴嘴9的出口處，空心鎢管3連接有進(jìn)氣管2，進(jìn)氣管2用于接焊接保護(hù)氣體氣源；空心鎢管3通過鎢管夾頭6固定在槍體5中，導(dǎo)流件8夾持鎢管夾頭6的外壁。所述的鎢極4通過鎢極夾頭7固定在槍體5內(nèi)，鎢極4的一端伸到噴嘴9的出口處，鎢極夾頭7與導(dǎo)流件8相接觸。本實(shí)施例中，鎢極4具有3根，呈圓周分布在空心鎢管3的四周。另外，噴嘴9的出口的中心位置處陣列圓形設(shè)置有3個呈三角形的凸臺，用于支撐焊絲1，對焊絲1起定位導(dǎo)向作用，放置焊絲1焊接過程中位置偏移。

本實(shí)施例的TIG焊槍，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧合理而富有創(chuàng)意，適合各種接頭形式的焊接，可實(shí)現(xiàn)全自動化操作，并可自由移動和輕松更換場地，節(jié)約了成本和空間，實(shí)現(xiàn)了多功能、人性化設(shè)計(jì)，該焊槍集TIG、MIG、MAG焊槍的優(yōu)點(diǎn)于一體，能夠在不產(chǎn)生焊接磁偏吹的前提下對焊絲進(jìn)行預(yù)熱，適合銅、鋁及其合金等高導(dǎo)電材料的焊接，避免焊接中焊絲氧化，相比于現(xiàn)有熱絲TIG焊，其在熔敷效率、預(yù)熱效果、焊接速度、焊縫質(zhì)量等方面得到了全面的提升，且電弧引燃容易，燃燒穩(wěn)定。

該TIG焊槍在槍體5內(nèi)設(shè)置空心鎢管3，保護(hù)氣和焊絲1均通過空心鎢管3輸送到噴嘴9處，焊接時，通過空心鎢管3產(chǎn)生的電弧對焊絲1進(jìn)行加熱，其在焊絲1進(jìn)入熔池前進(jìn)行預(yù)熱和氣體保護(hù)，焊絲完全包裹在保護(hù)氣氛中，大大提升了預(yù)熱效果且避免了被加熱焊絲的氧化，減少了電弧熔化焊絲的能量，減少氣孔等焊接缺陷的產(chǎn)生，提高焊縫質(zhì)量；并且根據(jù)不同的電弧輸出功率，可得到的熱絲溫度范圍比傳統(tǒng)熱絲大大拓寬，傳統(tǒng)熱絲TIG焊送入熔池前加熱到300～500℃，而采用該焊槍焊絲預(yù)熱溫度可達(dá)680℃。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的一種同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置，包括實(shí)施例1的TIG焊槍、送絲裝置、供氣裝置和冷卻裝置；其中，所述的送絲裝置用于輸送焊絲1，將焊絲1送入空心鎢管3內(nèi)并從空心鎢管3的前端伸出噴嘴9外；所述的供氣裝置與進(jìn)氣管2連接，用于向空心鎢管3內(nèi)輸送保護(hù)氣；所述的導(dǎo)流件8連接控制電路；所述的槍體5上設(shè)有連接冷卻裝置的進(jìn)水口和出水口，冷卻裝置用于焊接時向槍體5內(nèi)通水降溫。

傳統(tǒng)的TIG焊槍還存在焊槍與焊絲之間的距離問題，距離太長，氣體保護(hù)效果不好，易被氧化，距離太近，容易發(fā)生觸碰，污染鎢極尖端，影響焊接的視線，本實(shí)施例TIG焊裝置通過送絲裝置將焊絲1自動送絲到空心塢管3內(nèi)，可以精確的控制焊槍和焊絲的距離，避免鎢極尖端污染，鎢極壽命長。采用本該同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置進(jìn)行焊接，形成正面焊縫余高，減緩了焊散熱快，使得電弧熱量更為集中，焊縫成形美觀，提高焊接性能。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的提供了一種同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置的焊接方法，采用實(shí)施例2的同軸多鎢極共熔池TIG焊裝置對銅合金或鋁合金進(jìn)行焊接，具體操作步驟如下：

①焊前準(zhǔn)備

對待焊工件打坡口，并清理坡口兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)的油污、氧化膜及水分；

②引弧

接通焊接電源，同時供氣裝置通過進(jìn)氣管2向空心鎢管3中通入保護(hù)氣，驅(qū)除空心鎢管3、噴嘴9內(nèi)空氣及焊接區(qū)空氣，形成保護(hù)氣氛，通氣1.5～4s后，焊槍引?。?/p>

③送絲焊接

將焊槍移至焊接起始點(diǎn)，同時送絲裝置通過空心鎢管3不斷輸送焊絲1，移動焊槍進(jìn)行焊接；此步驟中，通過冷卻裝置向焊槍內(nèi)通水冷卻，采用臨時墊板，墊板材料為石墨或不銹鋼，墊板厚度為2～5mm，寬度為20～50mm。在焊接過程中，空心鎢管3中氣體流量控制為4～15L/min，焊接速度為250～500mm/min。

④焊接完成

焊接結(jié)束時，依次熄弧、停止送絲、斷氣，使焊接電流緩降，最后關(guān)閉焊接電源，完成焊接操作。本步驟中，需要注意的是在電弧熄滅后繼續(xù)通氣5～10s，斷氣后再將焊槍從焊點(diǎn)移走。

焊后對焊縫進(jìn)行檢測，焊縫表面無氣孔及夾渣，無焊滴附著，無裂紋及電弧擦傷，焊縫與母材圓滑過渡，接頭勻直，無凹坑錯邊，無根部收縮，焊縫余高均勻，焊縫質(zhì)量高。