CN85100690A - 推拉短路过渡焊接方法及其脉动送丝机 - Google Patents

Abstract

推拉短路过渡焊接方法及其脉动送丝机用于 各种电弧焊接，特别是CO₂气体保护焊中，其 特点是焊丝作周期性的脉动运动。每个周期内分 前进、后退、停顿三个阶段，其中主要部分为停 顿。熔滴靠焊丝急速前进运动被送向熔池，造成 短路，然后又通过焊丝的快速后退，与焊丝脱离。 完成熔滴过渡。由于使焊接规范的选择摆脱了因 熔滴过渡所受到的限制，为减少飞溅，改善成形， 改进空间位置焊接性能提供了可能。所提供的脉 动送丝机能准确地完成焊丝往返脉动运动。

Description

本发明用于各种电弧焊接，特别是CO₂气体保护焊中。

CO₂气体保护焊有许多优点，但也存在着较严重的缺点，即飞溅大，成形差。为了降低飞溅，需要采用较低的电弧电压，使熔滴经常与熔池短路而过渡。为限制短路飞溅，一般需在焊接回路中加合适的感抗L。提高电弧电压能改善焊缝成形，但这样熔滴就不易与熔池短路，形成自由过渡，使飞溅大为增加。

大量的科研工作结果已证明：在短路过渡时，飞溅的主要来源是短路后期跨连熔池与焊丝之间的液态金属小桥爆炸所引起的。此外也有在熔滴刚接触熔池的最初瞬间，接触处电流突然猛增，产生爆炸，使整个熔滴从熔池表面弹走，飞离熔池而引起的，文献〔1、2〕，专利〔3〕通过测量短路阶段液桥电压降，在液桥即将爆炸前瞬间，使电流迅速降低，可使飞溅明显减少。但因一般焊接方法中，熔滴过渡的无规律性，仍有相当比例（15%）的熔滴未被控制住。文献〔4〕又增加了在刚开始接触瞬间电流也下降的办法，降低飞溅效果更为显著，但设备也更为复杂。专利〔5〕限制整个短路期间的电流值，使比电弧正常燃烧电流还低，降低了飞溅。但这样做使熔滴过渡失去了作为推动力的电磁收缩作用，短路时间延长，燃弧能量不足，引起过程不稳定，难以在生产中应用。

为了使熔滴能顺利有力地过渡到熔池中去，近年来出现了一种脉动送丝的方法〔6〕，脉动的焊丝使熔滴得到前冲的能量。容易过渡到熔池中去。但单纯依靠前冲，除非焊丝脉动的瞬间速度相当高，否则是很难使熔滴脱离焊丝的。在短路过渡的情况下，短路电流不能下降过多，否则短路时间仍会显著延长，过程恶化。

提高CO₂焊接中电弧电压能使焊缝加宽，成形改善，但如何降低随着弧长增加而迅速增加的飞溅，没有有效的办法。

本发明的目的在于使任何焊接条件下，熔滴都以一种特殊的短路过渡方式进行。在这种短路过渡中，熔滴在焊丝端部成长到一定尺寸后，靠焊丝突然的急速前进运动被送向熔池，与熔池接触，造成短路。然后，焊丝又立即快速后退。这样由于熔池的表面张力作用，熔滴液态金属大部份被留在熔池中，短路破坏，电弧重新引燃。在以后较长的时间里，焊丝静止不动，直到熔滴又逐渐长大到一定尺寸后，焊丝又突然急速前进，过程重复进行。在这种焊接方法中，熔滴过渡是靠焊丝的机械运动被迫地送到熔池中并脱离焊丝的。不管焊接规范如电弧电压、电流、极性、空间位置如何，熔滴都能按所规定的频率稳定可靠有规律地过渡。这样做使焊接规范的选择摆脱了因熔滴过渡所受到的限制，允许范围大为加宽，从而能达到降低飞溅，改善成形，改进空间位置焊接性能，提高熔敷效率的目的。

本方法的工作原理如图1所示。当焊丝头上的熔滴长大到一定尺寸，如与焊丝直径相接近时②，焊丝开始迅速前进，熔滴与熔池接触，电弧被短路③，由于熔池的表面张力作用，熔滴液态金属涌向熔池。短路后焊丝立即快速回退，熔滴在与焊丝连结处被拉断，电弧重新引燃④，当焊丝退到一定程度后，就仃止不动⑤。以后焊丝不断熔化，熔滴长大，电弧也被拉长⑥，当熔滴长大到又接近焊丝直径时，⑦及①，过程又重复开始。焊丝前进量δ_f与焊丝后退量δ_b之差为每个脉动周期中实际的送丝步距δ。为保证熔滴过渡迅速有力。减少短路时间，增加燃弧时间，焊丝运动时间（包括前进及后退）应尽可能地短，如占整个周期的 1/4 左右。

这种方式的短路过渡与一般等速送丝中由于熔滴长大而与熔池接触的随机性短路过渡不同，与一般焊丝只是脉动地前进使熔滴与熔池强制地短路过渡也不同。这里熔滴是被焊丝推到熔池中去，然后又是被焊丝后退所拉断的，因此这种短路过渡叫做推拉短路过渡，这种方法叫做推拉短路过渡焊接法。

推拉短路过渡要求特殊的送丝机，这种送丝机的工作原理如图2所示。

由马达（1）和圆柱突轮（2）所带动的三组“斜面一楔”夹头A、B、C各由自己的锥套和三个钢球组成。B、C两个锥套是合在一起的，A、C夹头的锥套和自己的钢球通过锥盖（3）和弹簧（4）保持在一起。B的钢球却是与A的钢球由联接套（5）联在一起运动的。夹头的运动状态如图3所示。当夹头A沿着导杆（6）在图2上向左移动时，“斜面一楔”所产生的对焊丝的压力使A钢球夹持着焊丝（7）也向左以同一速度前进、夹头C这时也开始运动。但如图3所示，速度较A小，因此相对于焊丝是在焊丝上倒退，倒退的夹头不妨碍焊丝通过前进、A夹头前进经过一定距离后，逐渐接近夹头B、C，使B夹头的锥套与钢球相接触。夹头运动的设计使这一瞬间各夹头相对速度为零（图3上a点）。这样可避免冲击，减少磨损及噪音。此后三个夹头及焊丝都以同一速度前进，直到最前方，这时焊丝前进了δ_f-焊丝前进量的长度。

夹头已运动到最前方后，由于夹头B的反方向夹持作用，焊丝不能继续前冲，被迫与夹头一起就地仃下来，这样做保证了焊丝前进量的恒定性。

然后，三个夹头又一起后退。退到一定位置，又重新仃下来。焊丝被夹头B夹持着一起后退。所退的这一段距离叫做焊丝后退量δ_b。

当夹头后退而仃止时，由于夹头A、C的反方向夹持作用，焊丝也不能继续后冲，被迫与夹头一起就地仃下来，这样做保证了焊丝后退量的恒定性。

等各夹头及焊丝全部仃稳以后，再过一段时间，夹头A才继续后退，回到原来出发位置，为下一个推拉脉动送丝作好准备。由于夹头C的反方向夹持作用，焊丝这时静止不动。而钢球B却被联结管（5）从锥套中拔出，跟着A一起回到出发位置。

然后，整个过程重复进行。

马达旋转一周，夹头来回一次，过渡一个熔滴。焊丝每次前进δ_f，后退δ_b，实际送丝步距δ＝δ_f-δ_b。δ决定了熔滴的体积及尺寸。

改变马达的转速，可改变熔滴过渡的频率。改变突轮的形状，可改变δ_f，δ_b及δ。

当不希望焊丝与钢球直接相接触，以免焊丝上的锈污或镀层剥落影响夹头工作的可靠性，也可采用如图4所示的方案。

马达（1）通过圆柱突轮（2），连杆（3），带动可以在轴（4）上自由旋转的圆盘（5）及（6）作往复旋转运动。每个圆盘外围都有三个突出物，（5）上每个突出物带一个斜面A，（6）上带二个斜面B及C。A及C斜面上固定地装着一个滚柱，B斜面的滚柱是通过联结套（7）与A滚柱联在一起运动的，当圆盘（5）及（6）被带动作往复旋转运动时，外套（8）也被带动作往复旋转运动，只是一个方向上旋转角度较大，另一个方向上角度较小，其原理与前面焊丝被直接带动时完全相同。唯一不同的是一个直接带动焊丝，一个间接带动了外套（8）而已。送丝滚轮（9）与外套联结在一起，使焊丝（10）产生推拉脉动运动。

改变突轮形状及送丝滚轮直径都可以改变δ_f、δ_b及δ。

参考文献：

1、И·С·ЛИНЧУК《СВАРОЧНОЕ    ПРОИЗВОДСТВО》76·№·10

2、И·С    ПИНЧУК《АВТОМАТИЧЕСКАЯ    СВАРКА》78·№·10

3、苏联专利    563241

4、И·С·ПИНЧУК《СВАРОЧНОЕ    НРОИЗВОДСТВО》80·№·6

5、美国专利    3275797

6、В·Е·ЛАТОН《АВТОМАТИЧЕСКАЯ    СВАРКА》77·№·1

Claims (1)

1. 用各种电弧焊接，特别是CO₂气体保护焊的方法及其装置，焊丝被送丝机的“斜面一楔”夹头所夹持，送向熔池，熔滴与熔池接触而短路，短路过后电弧重新引燃，本方法的特征是：熔滴靠焊丝的急速前进运动被送向熔池，与熔池接触，造成短路。然后又立即通过焊丝的快速后退动作，与焊丝脱离，完成熔滴过渡。在其余大部分时间中，焊丝仃顿不动。这种焊丝的运动由特殊的送丝机实现。其特征是：

   1、有三个“斜面一楔”夹头A、B、C。其中夹头A、C向着焊丝前进方向夹持焊丝，夹头B向着焊丝后退方向夹持焊丝。夹头B、C的斜面是联在一起的，夹头A的斜面是单独的。夹头A、C的斜面和楔联在一起，夹头B与A的楔用联结套联在一起。

   2、夹头和焊丝运动的程序是：夹头A夹持焊丝前进，在中途与夹头B、C重合，一起前进到头，然后又一起后退。退到一定距离后，各夹头都仃止运动。然后夹头A才自行回到原出发位置上去。

   3、夹头A在前进途中与B、C重合瞬间相对速度为零。

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