具有上部和下部保護氣體流的焊槍和使用用于水平焊接的焊槍的焊接方法
【專利說明】
[0001]發(fā)明背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種焊槍和一種使用所述焊槍的焊接方法，并且特別地，本發(fā)明涉及一種用于水平焊接的焊槍和一種使用所述焊槍的焊接方法，其中，保護氣體在所述用于水平焊接的焊槍中流動并且在保護氣氛中產(chǎn)生電弧。
【背景技術(shù)】
[0003]存在一種用于實施電弧焊的焊接方法，其中，保護氣體從電極流動至待焊接的部分，并且在電極和待焊接體之間產(chǎn)生電弧。
[0004]例如，日本專利申請公報N0.2007-038303A(JP 2007-038303 A)公開了一種焊接方法，其中，由惰性氣體構(gòu)成的第一保護氣體朝著待焊接體流動，使得第一保護氣體包圍電極，并且同時，包含氧化氣體的第二保護氣體在第一保護氣體的外周側(cè)上朝著待焊接體流動，由此實施電弧焊。根據(jù)所述焊接方法，能夠在不使焊接質(zhì)量惡化的情況下加深焊接金屬部分，并且易于實施焊接。此外，能夠提高焊接效率。
[0005]順便提及，存在水平焊接，其中，沿著相對于大體水平的平面傾斜的表面實施焊接，或者沿著大體豎直的平面實施焊接。當(dāng)使用在JP2007-038303 A中公開的焊槍實施水平焊接時，焊接金屬下垂(sag)，并且不能很好地實施焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種用于水平焊接的焊槍和焊接方法，通過所述焊槍和焊接方法，即使沿著與大體水平的平面傾斜的表面、或沿著大體豎直的平面實施焊接時，也能很好地實施焊接而不引起焊接金屬的下垂。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面的焊槍包括:筒形噴嘴，在所述筒形噴嘴中，保護氣體從一開口流出；和電極，所述電極是從所述開口伸出的棒狀體。所述保護氣體包括:上部保護氣體，所述上部保護氣體在電極的中心軸線的上側(cè)的上部區(qū)域中流動；和下部保護氣體，所述下部保護氣體在電極的中心軸線的下側(cè)的下部區(qū)域中流動，并且下部保護氣體的氣壓高于上部保護氣體的氣壓。
[0008]根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，提供了一種用于水平焊接的焊槍，通過所述焊槍，即使在沿著與大體水平的平面傾斜的表面或沿著大體豎直的平面實施焊接時，也不會引起焊接金屬下垂，并且能夠很好地實施焊接。
[0009]焊槍可以是這樣的:所述開口包括位于電極的中心軸線的上側(cè)的上側(cè)開口和位于電極的中心軸線的下側(cè)的下側(cè)開口，并且上側(cè)開口與下側(cè)開口相比具有更小的截面面積。焊槍還可以是這樣的:電極定位在噴嘴的中心軸線上方，并且還平行于噴嘴的中心軸線。
[0010]與此同時，根據(jù)本發(fā)明的一個方面的焊接方法是通過使用用于水平焊接的焊槍通過以下方式實施電弧焊的焊接方法:使保護氣體從一開口流動，并且在電極和待焊接體之間產(chǎn)生電弧。所述焊槍包括:筒形噴嘴，在所述筒形噴嘴中，保護氣體從所述開口流出；和電極，所述電極是從所述開口伸出的棒狀體。保護氣體包括:上部保護氣體，所述上部保護氣體在電極的中心軸線的上側(cè)的上部區(qū)域中流動；和下部保護氣體，所述下部保護氣體在電極的中心軸線的下側(cè)的下部區(qū)域中流動，并且下部保護氣體的氣壓高于上部保護氣體的氣壓。此外，所述開口可以具有位于電極的中心軸線的上側(cè)的上側(cè)開口和位于電極的中心軸線的下側(cè)的下側(cè)開口，并且上側(cè)開口與下側(cè)開口相比具有更小的截面面積。電極可以定位在噴嘴的中心軸線的上方，并且還可以平行于噴嘴的中心軸線。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的上述方面，能夠提供一種用于水平焊接的焊槍，所述焊槍即使在沿著與大體水平的平面傾斜的表面或沿著大體豎直的平面實施焊接時，也能實現(xiàn)良好焊接而不引起焊接金屬下垂。
【附圖說明】
[0012]下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)勢和技術(shù)以及工業(yè)重要性，在所述附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0013]圖1A是根據(jù)第一實施例的焊槍的截面?zhèn)纫晥D，并且圖1B是根據(jù)第一實施例的焊槍的截面圖；
[0014]圖2A是示出了使用根據(jù)第一實施例的焊槍的焊接方法、并且顯示了焊槍布置在相對于待焊接體的給定位置處的示意圖，圖2B是示出了使用根據(jù)第一實施例的焊槍的焊接方法、并且顯示了保護氣體流動的示意圖，并且圖2C是示出了使用根據(jù)第一實施例的焊槍的焊接方法、并且顯示了電壓施加在電極和待焊接部分之間以進行放電并由此產(chǎn)生電弧的不意圖；
[0015]圖3A是根據(jù)第二實施例的焊槍的截面?zhèn)纫晥D，并且圖3B是根據(jù)第二實施例的焊槍的截面圖；和
[0016]圖4A是根據(jù)第三實施例的焊槍的截面?zhèn)纫晥D，并且圖4B是根據(jù)第三實施例的焊槍的截面圖。
【具體實施方式】
[0017](第一實施例)將使用圖1A和圖1B來說明根據(jù)第一實施例的焊槍。圖1A示出了根據(jù)第一實施例的焊槍的截面?zhèn)纫晥D。圖1B是根據(jù)第一實施例的焊槍的截面圖。
[0018]如圖1A所示，焊槍I包括主體2、噴嘴3和電極4。焊槍I是用于TIG焊接(鎢極惰性氣體保護焊接)的焊槍，以便通過使保護氣體以包圍電極4的方式流動、在電極4和待焊接體之間產(chǎn)生電弧、以及將電弧與大氣隔離開來實施焊接。
[0019]主體2是支撐噴嘴3和電極4的支撐體。主體2還可以包括:安裝部分，所述安裝部分使得焊槍I易于安裝在工業(yè)機器人上；和抓持部分，所述抓持部分用于允許焊接操作者抓持焊槍I。
[0020]噴嘴3是具有噴嘴中心軸線Cl的大體筒形體。噴嘴3的端部部分由主體2支撐。噴嘴3與焊接裝置(未示出)連接，并且保護氣體被供給到噴嘴3。能夠使保護氣體從開口3b流動。作為保護氣體，例如可以使用惰性氣體和混合氣體。惰性氣體的示例是氬氣和氦氣。混合氣體的不例可以是氬氣和氧氣的混合氣體、氬氣和二氧化碳的混合氣體、以及氬氣和氫氣的混合氣體。
[0021]電極4是由例如鎢或鎢合金制成的棒狀體。電極4插入到噴嘴3的內(nèi)部，而且還沿著電極中心軸線C2由主體2支撐。電極中心軸線C2位于噴嘴中心軸線Cl的上方，并且還平行于噴嘴中心軸線Cl。電極4的一個端部部分從噴嘴3的開口 3b向外伸出。電極4與焊接裝置(未示出)連接。
[0022]如圖1B所示，在開口 3b中，電極中心軸線C2的上側(cè)稱作上側(cè)開口 3u，并且電極中心軸線C2的下側(cè)稱作下側(cè)開口 3d。上側(cè)開口 3u與下側(cè)開口 3d相比具有更小的截面面積。
[0023](焊接方法)接下來，將使用圖2A、圖2B和圖2C來解釋使用根據(jù)第一實施例的焊槍的焊接方法。圖2A、圖2B和圖2C示出了闡述使用根據(jù)第一實施例的焊槍的焊接方法的示意圖。所解釋的情況是焊接沿著大體豎直的平面定位的待焊接體。
[0024]如圖2A所示，焊槍I相對于待焊接體8布置在給定位置處。待焊接體8是例如由相同或不同的金屬材料制成的兩個板狀體。所使用的金屬材料的示例包括鐵、鋁、鎂、銅、鈦、鋯和鎳，或者是鐵、鋁、鎂、銅、鈦、鋯和鎳的合金。待焊接體8以彼此面對的方式設(shè)置，同時待焊接體8的主表面沿著大體豎直的平面定位。在待焊接體8中，兩個待焊接體彼此面對的區(qū)域是待焊接部分9。
[0025]接下來，如圖2B所示，使保護氣體流動(保護氣體流入步驟SI)。對于保護氣體的流量而言，要求保護氣體的至少一部分量能夠?qū)⒋附芋w8的待焊接部分9和后面描述的電弧R與大氣隔離開。如上所述，上側(cè)開口 3u的截面面積小于下側(cè)開口 3d的截面面積。保護氣體包括位于電極中心軸線C2的上側(cè)的上部保護氣體Fu和位于電極中心軸線C2的下側(cè)的下部保護氣體Fd。因此，上部保護氣體Fu的氣壓低于下部保護氣體Fd的氣壓。下部保護氣體Fd和上部保護氣體Fu之間的氣壓差產(chǎn)生了下部保護氣體Fd的用于沿著向上的方向推動待焊接部分9的力。
[0026]最后，如圖2C所示，電壓被施加在電極4和待焊接部分9之間以引起放電，由此產(chǎn)生電弧R (電弧產(chǎn)生步驟S2)。電弧R的熱量熔融待焊接部分9的一部分，并且由此形成焊接熔池M0當(dāng)熱量被大氣和待焊接體8移除時，焊接熔池M的一部分固化，由此形成焊珠(bead) B。焊接恪池M和焊珠B形成為焊接金屬。
[0027]焊接熔池M和/或焊珠B由于重力而試圖向下下垂，但是由下部保護氣體Fd和上部保護氣體Fu之間的氣壓差產(chǎn)生的力向上推動并且保持焊接熔池M和/或焊珠B。因此，防止了焊接熔池M和/或焊珠B的下垂。此外，防止了焊接到其它構(gòu)件、產(chǎn)生欠佳的外觀和冷搭接(cold lap)，由此能夠?qū)?