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CN111014907A - 窄间隙细丝矩阵式焊枪及焊接工艺 - Google Patents

窄间隙细丝矩阵式焊枪及焊接工艺 Download PDF

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CN111014907A CN201911129527.3A CN201911129527A CN111014907A CN 111014907 A CN111014907 A CN 111014907A CN 201911129527 A CN201911129527 A CN 201911129527A CN 111014907 A CN111014907 A CN 111014907A
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申英强
耿正
张翼飞
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Abstract

本发明公开了一种窄间隙细丝矩阵式焊枪及焊接工艺，旨在提供一种结构简单、成本低、效率高、易维护的窄间隙细丝矩阵式焊枪及焊接工艺。窄间隙细丝矩阵式焊包括若干根送丝管、若干个柔性导电嘴、枪夹、导电嘴固定头；枪夹夹持固定住若干根送丝管，若干根送丝管的末端固定在导电嘴固定头的一端，若干个柔性导电嘴固定在导电嘴固定头的另一端，送丝管与柔性导电嘴一一对应。在焊接系统中使用的窄间隙细丝矩阵式焊枪，将柔性导电嘴制成末端具有转角的弯曲导电嘴，使焊丝可以在使用直柄的送丝管的情况下，在窄间隙空间中使焊丝端部指向焊接工件的侧壁，保证焊接电弧指向焊接工件侧壁，保证焊接工件侧壁的熔合。本发明应用于焊接技术领域。

Description

窄间隙细丝矩阵式焊枪及焊接工艺
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种焊枪及焊接工艺，特别涉及一种窄间隙细丝矩阵式焊枪及焊接工艺。
背景技术
电弧焊接是一种最重要金属连接技术，半数左右的钢材是通过焊接加工才能产为最终产品。如何提高焊接效率是焊接生产中的一个重要问题。通常认为采用自动化焊接方法，例如机器人焊接可以相对人工提高焊接效率，但是实际上的作用很有限。这是因为焊接效率的本质问题还是焊丝的填充效率，正如目前焊接效率考核的主要依据就是单位时间消耗的焊丝量，也称为焊丝熔敷率。采用多丝电弧焊无疑是提高焊丝熔敷率的有效途径。目前的多丝电弧焊有以下几种方法：1、Tandem双丝电弧焊，采用一个焊枪喷嘴内装两只相互绝缘的导电嘴，以及协同控制的两台焊接电源，焊接效率可达到到单丝焊的两倍以上，但是设备复杂，成本高；2、Twin双丝电弧焊，采用一个焊枪喷嘴内装有一个双孔的特殊导电嘴，一台焊接电源同时给两根焊丝供电，焊接效率也可以达到单丝焊接两倍左右，但是导电嘴为非标产品，加工和更换都比较困难；3、与Twin类似的还有三丝电弧焊，采用一个焊枪喷嘴内装有一个三孔的特殊导电嘴，一台焊接电源同时给两根焊丝供电，焊接效率也可以达到单丝焊接两倍以上，但是同样，导电嘴为非标产品，加工和更换都比较困难。而且上述双孔或多孔的导电嘴的耐用性比常规导电嘴差很多，因此与此关联的多丝电弧焊接方法也未得到实际应用。Tandem双丝电弧焊得到一定的应用，但是由于成本太高和维护要求也高而无法大量推广。
另外以往具有双丝单电源、双丝双电源、双丝三电源，四丝埋弧焊。由于产生各种原因，导至如下问题：
1. 焊丝方向固定，无法对偏差大的工件，焊缝两侧熔合不一经常发生，特别在窄坡口及间隙的焊缝，熔合保证 困难.
2. 在窄间隙或坡口焊接时，由于须熔化侧壁，焊丝电弧向下，产生溶池往外扩散，熔化侧壁，导至溶深无功扩大，同时因增大溶池，须增加电弧能量增加，加快焊丝之熔化及填充量，做成熔池液体浪湧，熔合不良。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、成本低、效率高、易维护的窄间隙细丝矩阵式焊枪及焊接工艺。
本发明所采用的技术方案是：所述窄间隙细丝矩阵式焊枪包括若干根送丝管、若干个柔性导电嘴、枪夹、导电嘴固定头；所述枪夹夹持固定住若干根所述送丝管，若干根所述送丝管的末端固定在所述导电嘴固定头的一端，若干个所述柔性导电嘴固定在所述导电嘴固定头的另一端，所述送丝管与所述柔性导电嘴一一对应，焊丝从所述送丝管上端穿入并从所述送丝管的末端穿出，焊丝从所述送丝管的末端穿出后进入所述柔性导电嘴，所述柔性导电嘴出口处露出焊丝的末端。
进一步，所述窄间隙细丝矩阵式焊枪还包括进水管和出水管，所述导电嘴固定头内设有水路，所述水路的进水口与所述进水管相连通，所述水路的出水口与所述出水管相连通。
进一步，所述导电嘴固定头上设有与所述柔性导电嘴相适配的安装孔，所述导电嘴固定头还设置有若干个与所述安装孔连通的锁紧螺孔，每个所述锁紧螺孔中旋入一个锁紧螺钉，一个所述锁紧螺钉同时紧固两侧的两个所述柔性导电嘴，每一个所述柔性导电嘴在长度方向上设有两个所述锁紧螺孔。
进一步，所述柔性导电嘴为可弯曲金属管。
进一步，所述可弯曲金属管为铜管。
进一步，所述柔性导电嘴呈一排设置，或呈多排设置，或呈圆周排列。
进一步，所述柔性导电嘴呈一排设置时，所有的所述柔性导电嘴的末端均指向一侧，或者所述柔性导电嘴末端交叉指向左右两侧。
一种焊接工艺：在焊接系统中使用所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，将所述柔性导电嘴制成末端具有转角的弯曲导电嘴，使焊丝可以在使用直柄的所述送丝管的情况下，在窄间隙空间中使焊丝端部指向焊接工件的侧壁，保证焊接电弧指向焊接工件侧壁，保证焊接工件侧壁的熔合。
进一步，所述焊接系统的电流分布可以由焊丝的送丝速度控制；在所有焊丝的送丝速度相等的情况下，电流均匀分布在每根焊丝上；当送丝速度不相等的时候，送丝速度高的焊丝对应高焊接电流，丝速度低的焊丝对应低焊接电流。
本发明的有益效果是：由于本发明采用窄间隙细丝矩阵式焊枪的设计，所述窄间隙细丝矩阵式焊包括若干根送丝管、若干个柔性导电嘴、枪夹、导电嘴固定头；所述枪夹夹持固定住若干根所述送丝管，若干根所述送丝管的末端固定在所述导电嘴固定头的一端，若干个所述柔性导电嘴固定在所述导电嘴固定头的另一端，所述送丝管与所述柔性导电嘴一一对应，焊丝从所述送丝管上端穿入并从所述送丝管的末端穿出，焊丝从所述送丝管的末端穿出后进入所述柔性导电嘴，所述柔性导电嘴出口处露出焊丝的末端。在焊接系统中使用所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，将所述柔性导电嘴制成末端具有转角的弯曲导电嘴，使焊丝可以在使用直柄的所述送丝管的情况下，在窄间隙空间中使焊丝端部指向焊接工件的侧壁，保证焊接电弧指向焊接工件侧壁，保证焊接工件侧壁的熔合。所以本发明可对焊缝之局部位置加热及填充，利用电弧的数量，焊缝能有效控制。比以前的单丝或多股焊丝，电弧能量只能集中于直径16mm范围.利用矩阵式电弧工艺，则可利用不同数量之细丝（直径0.3 至1.6mm），制做长30，宽10mm ，或按要求长宽之溶池.焊丝填充量在个别点上，洽到好处。本发明具有结构简单、成本低、效率高、易维护等优点。
附图说明
图1是所述窄间隙细丝矩阵式焊枪的结构示意图；
图2是焊接立体图；
图3是焊接侧视图；
图4是焊接俯视图；
图5是焊枪呈圆形分布的结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明的较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例一
在本实施例中，所述窄间隙细丝矩阵式焊枪的导电嘴采用多个独立的小直径专用导电嘴。所述独立的小直径专用导电嘴由外径为焊丝直径的4倍左右的铜管制成，内径为焊丝直径+0.1mm。例如：使用1.0mm焊丝时，导电嘴外径约为4.0mm；使用1.2mm焊丝时，导电嘴外径约为4.8mm。由于所述小直径专用导电嘴的外径较小，易于弯曲，可以方便地改变焊丝的指向。所述小直径专用导电嘴连接无螺纹。所述小直径专用导电嘴与焊枪的导电嘴座之间采用辅助螺钉固定。所述窄间隙细丝矩阵式焊枪的焊丝排列方式可以根据焊接工艺的需求进行排列，可以单排多丝，也可以多排多丝，还可以是其他方式的排列，例如：三角排列，圆形排列，椭圆排列等，如图5所示，焊枪呈圆形分布的结构示意图。不同的焊丝排列方式可以改变焊接电弧的热分布。
在本实施例中，在焊接系统中使用所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪时，所述焊接系统包括与所述导电嘴配合的焊接电源及其送丝机。
在本实施例中，所述焊接电源可以是恒压特性，也可以是恒流特性。推荐使用恒压特性的焊接电源。
在本实施例中，送丝机可以是机械联动，即一台电机同时驱动多个送丝轮；也可以是多个独立的送丝机。推荐使用多个独立的送丝机。使用多个独立送丝机可以通过改变送丝速度来控制焊缝成型和电弧热分布。
如图1所示，图中共有6根送丝管11、12、13、14、15、16对应的共6个连接无螺纹的导电嘴21、22、23、24、25、26。所述6个导电嘴为与所述6个送丝管通过水冷导电嘴固定头4连接。每个导电嘴通过所示的10个锁紧螺孔锁紧，每个锁紧螺孔中旋入一个锁紧螺钉，一个锁紧螺钉同时紧固两侧的两个导电嘴，为了增加导电嘴的锁紧可靠形，同一排有两个锁紧螺孔。
在本实施例中，所述焊丝排列方向与焊接方向可以是任何角度。当所述焊丝的排列方向与焊接方向平行（0°），可增加焊接熔敷率，提高焊接速度；当所述焊丝的排列方向与焊接方向垂直（90°），可增加焊缝宽度，用于堆焊可获得类似带极堆焊的效果；当所述焊丝·的排列方向与焊接方向角度介于0°-90°之间的变化的是时候，可以获得改变焊缝宽度和熔深的效果。
图1为一种密集排列的多丝焊枪的具体实施方式，在图1中多个焊丝为直线排列，直线排列只是多丝焊枪得一种优选实施方式。而且焊丝数目不限于6根，可以增减；焊丝的排列方式也不限于单一的直线方式，可以是多排直线构成的矩形排列，可以是圆周排列或其它几何排列方式。
密集多丝排列具有改变常规焊接电弧的单一点状热源分布的功能，可以形成带状或面状的不同排列方式实现不同的焊接电弧热源分布。
实施例二
一种焊接工艺：在焊接系统中使用所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，将所述柔性导电嘴2制成末端具有转角的弯曲导电嘴，使焊丝可以在使用直柄的所述送丝管1的情况下，在窄间隙空间中使焊丝端部指向焊接工件的侧壁，保证焊接电弧指向焊接工件侧壁，保证焊接工件侧壁的熔合。
在本实施例中，所述焊接系统包括与所述柔性导电嘴2配合的焊接电源及其送丝机。
图2至图4是一种多丝窄间隙焊的实施方式示意图。在图2中10为窄间隙坡口的工件；图2 中20为利用所述小直径专用导电嘴易于弯曲特性而制成的具有转角的弯曲导电嘴，使焊丝可以在使用直柄送丝管30的情况下，在窄间隙空间中使焊丝端部指向焊接工件的侧壁，既保证焊接电弧指向焊接工件侧壁，保证焊接工件侧壁的熔合。
如图2至图4所示，多丝窄间隙焊的实施方式至少使用双丝，导电嘴20实际上是由20A和20B一对导电嘴组成，分别指向窄间隙坡口的两个侧壁。为了提高焊接效率，可以由多组这样双丝焊构成多丝窄间隙焊，图2中给出了使用3对具有弯曲导电嘴的多丝窄间隙焊的方案。
如图2至图4所示，所述弯曲导电嘴也可以是指向一侧的，用于窄小空间的角焊缝焊接。
实施例三
在本实施例中，所述焊接系统的电流分布可以由焊丝的送丝速度控制；在所有焊丝的送丝速度相等的情况下，电流均匀分布在每根焊丝上；当送丝速度不相等的时候，送丝速度高的焊丝对应高焊接电流，丝速度低的焊丝对应低焊接电流。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种窄间隙细丝矩阵式焊枪，其特征在于：所述窄间隙细丝矩阵式焊枪包括若干根送丝管（1）、若干个柔性导电嘴（2）、枪夹（3）、导电嘴固定头（4）；所述枪夹（3）夹持固定住若干根所述送丝管（1），若干根所述送丝管（1）的末端固定在所述导电嘴固定头（4）的一端，若干个所述柔性导电嘴（2）固定在所述导电嘴固定头（4）的另一端，所述送丝管（1）与所述柔性导电嘴（2）一一对应，焊丝从所述送丝管（1）上端穿入并从所述送丝管（1）的末端穿出，焊丝从所述送丝管（1）的末端穿出后进入所述柔性导电嘴（2），所述柔性导电嘴（2）出口处露出焊丝的末端。
2.根据权利要求1所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，其特征在于：所述窄间隙细丝矩阵式焊枪还包括进水管（5）和出水管（6），所述导电嘴固定头（4）内设有水路，所述水路的进水口与所述进水管（5）相连通，所述水路的出水口与所述出水管（6）相连通。
3.根据权利要求1所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，其特征在于：所述导电嘴固定头（4）上设有与所述柔性导电嘴（2）相适配的安装孔，所述导电嘴固定头（4）还设置有若干个与所述安装孔连通的锁紧螺孔（7），每个所述锁紧螺孔中旋入一个锁紧螺钉，一个所述锁紧螺钉同时紧固两侧的两个所述柔性导电嘴（2），每一个所述柔性导电嘴（2）在长度方向上设有两个所述锁紧螺孔（7）。
4.根据权利要求1所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，其特征在于：所述柔性导电嘴（2）为可弯曲金属管。
5.根据权利要求4所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，其特征在于：所述可弯曲金属管为铜管。
6.根据权利要求1所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，其特征在于：所述柔性导电嘴（2）呈一排设置，或呈多排设置，或呈圆周排列。
7.根据权利要求6所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，其特征在于：所述柔性导电嘴（2）呈一排设置时，所有的所述柔性导电嘴（2）的末端均指向一侧，或者所述柔性导电嘴（2）末端交叉指向左右两侧。
8.一种使用如权利要求1所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪的焊接工艺，其特征在于：在焊接系统中使用所述的窄间隙细丝矩阵式焊枪，将所述柔性导电嘴（2）制成末端具有转角的弯曲导电嘴，使焊丝可以在使用直柄的所述送丝管（1）的情况下，在窄间隙空间中使焊丝端部指向焊接工件的侧壁，保证焊接电弧指向焊接工件侧壁，保证焊接工件侧壁的熔合。
9.根据权利要求8所述的焊接工艺，其特征在于：所述焊接系统的电流分布可以由焊丝的送丝速度控制；在所有焊丝的送丝速度相等的情况下，电流均匀分布在每根焊丝上；当送丝速度不相等的时候，送丝速度高的焊丝对应高焊接电流，丝速度低的焊丝对应低焊接电流。
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