專利名稱：多絲旋轉電弧焊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電弧焊，特別是一種多絲旋轉電弧焊。其是利用以一定螺旋角旋繞的焊絲，在電弧焊的過程中自動形成對熔池具有攪拌作用的旋轉電弧，不僅提高焊接熔敷效率，而且使焊縫金屬合金成分均勻，晶粒細化。
背景技術：
現有的旋轉電弧焊有兩種，一種是上世紀50年代前蘇聯提出的旋弧焊，是指在兩個接頭端面之間形成電弧，該電弧在磁場的作用下高速旋轉，使接頭端面被加熱，再通過頂鍛實現連接的一種高效率焊接方法。這種旋弧焊屬于接觸焊中的閃光對焊，并不屬于電弧焊的范疇，主要用來焊接各種形狀與尺寸的管件，生產效率高，有良好的經濟效果。另一種是上世紀80年代開發的高速旋轉電弧焊接法，屬于電弧焊的范疇，主要用于角接頭的平角焊接。其原理與原先的旋弧焊截然不同。焊接時，焊絲送進送絲咀的中心，而導電端則偏離中心一定的距離，借助馬達使送絲咀旋轉，焊絲端部的電弧亦相應以同一方向按預定的旋轉直徑作旋轉運動。如中國專利號87103245所公開的“高速旋轉電弧焊設備”，這種方法的優點是1.焊道平滑，這是由于電弧高速旋轉使電弧力和電弧熱等向周圍平均分散造成的結果；2.焊速高，試驗表明，用原來的方法焊接時，焊速達80cm/min時，SP產生凸形的不良焊道，而用本方法，即使焊速至120cm/min時仍能獲得良好的焊道；3.焊絲熔滴過渡與焊道熔深的情況與老方法不相上下；4.可采用電弧傳感器進行高精度自動跟蹤。本發明所述的旋轉電弧焊屬于后者。上述的高速旋轉電弧焊，雖具有上述諸多功效，確實具有進步性，但是為實現電弧旋轉在送絲設備上需增加使焊絲端繞一定半徑旋轉的裝置，如圖I所示，其中20是電極，21是焊絲，22是旋轉馬達，23是馬達22的軸，24是安裝在軸23上。由馬達帶動的高速旋轉齒輪；25是由齒輪24帶動的高速旋轉齒輪，26是支承電極21，的自定心軸承；使電極21離齒輪25中心至少一定的距離偏心地安裝在齒輪25上，并可由齒輪25的旋轉使電極21高速旋轉，27是作為旋轉電極21的支點的自定心，軸承28是安裝在焊接設備座(圖中未示)上的齒輪減速箱，29是向電極供電的饋電電纜，30是焊絲，31是被焊接物體，32是旋轉直徑調節器，33是饋電電纜接頭的安裝孔.34是支承齒輪25的軸承。工作時，電極21的下端部，由旋轉馬達22通過齒輪24和25傳動，以自定心軸承27為支點繞圓周運動，于是，由電極下端·送出的焊絲21尖端和熔接電弧30—起，在被焊接物體31上繞圓周運動。用調節器32改變距離L的大小，就能夠調節回轉焊絲21尖端的回轉直徑D。電極20的下端部繞圓周運動的時候，電極20自身并不旋轉，因此，就能象圖示那樣，用饋電電纜29直接饋電給電極20。因而難以大量推廣使用，只在自動電弧焊方面得到應用，無法用于半自動電弧焊。由此可見，上述現有的旋轉電弧焊在方法、設備的結構及使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，有待進一步改進。本發明人基于從事焊接工作多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新的旋轉電弧焊接方法，能夠取代現有的高頻旋轉電弧焊，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。
發明內容
本發明的主要目的在于，克服現有的高頻旋轉電焊所存在的設備機構復雜的缺陷，而提供一種新的多絲旋轉電弧焊，所要解決的技術問題是采用現有設備可實現多絲旋轉電弧焊，非常適于實用。本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種多絲旋轉電弧焊，包括焊接電源、 焊絲、送絲設備，其中所述焊絲為多股焊絲，其中至少有一股焊絲以螺旋方式緊密纏繞于其余焊絲的外層，或稱中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的螺旋焊絲與工件之間的則形成旋轉電弧。本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。前述的多絲旋轉電弧焊，其中所述多股焊絲中至少一股焊絲為中心焊絲，其余焊絲為螺旋焊絲，以螺旋方式緊密纏繞于所述中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的多股螺旋焊絲與工件之間的則形成多個同步旋轉電弧。前述的多絲旋轉電弧焊，其中對于每一個旋轉電弧的旋轉頻率f與螺旋焊絲的螺旋升角α，螺旋焊絲的中心的旋繞半徑r，焊接時的送絲速度V有關，可由公式f =v/2 Ji rSin α求出，對于多股螺旋焊絲與工件之間形成的多個同步旋轉電弧的旋轉頻率fn=nv/2 n rSin α 0前述的多絲旋轉電弧焊，其中所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑相同。前述的多絲旋轉電弧焊，其中所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑不同。前述的多絲旋轉電弧焊，其中所述多股焊絲為七股直徑相同的焊絲，其中一股為中心焊絲，其余六股為螺旋焊絲。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本發明多絲旋轉電弧焊可達到相當的技術進步性及實用性，并具有產業上的廣泛利用價值，其至少具有下列優點I、本發明的多絲旋轉電弧焊具有高效節能(熔敷效率高、焊接熔深大、節省電能)、焊接設備簡單、操作方便和接頭質量穩定可靠等突出優點，極具推廣應用價值。2、本發明的多絲旋轉電弧焊的電弧形態對熔池內流體產生強烈的攪動作用，增加流體流速，有助于熔融金屬中氣體溢出和有益元素在熔池內的均勻分布，從而減小焊縫缺陷，提高焊接質量。在大電流氣保焊過程中，焊絲熔滴過渡呈現穩定的細顆粒自由過渡或沿渣壁過渡，因此焊接過程穩定、飛濺很小。3、通過實驗發現，本發明的多絲旋轉電弧焊在大電流氣保焊過程中，能以穩定可靠的潛弧進行焊接。潛弧后，電弧深入到熔池弧坑內，并被熔池的熔融金屬包圍，能更有效加熱母材，提高了電弧熱效率和焊絲熔化系數，同時降低了飛濺。
4、實驗發現，本發明的多絲旋轉電弧焊在大電流氣保焊過程中，熔池液態金屬存在渦流型流動，液態金屬的渦流運動使熔池中部凹陷，帶動高溫液態金屬向熔池底部流動，有利于增加熔深。多絲旋轉電弧氣保焊與單絲埋弧焊相比，焊接熔池形狀不同，前者熔池較寬，熔深較深，呈盆底狀熔深5、采用相同的焊接電壓和焊接電流規范，本發明的多絲旋轉電弧氣保焊和單絲埋弧焊的焊絲熔化速度、熔敷速度及電能效率進行了測試，其結果表明多絲旋轉電弧氣保焊的焊絲熔化速度高約45% ;熔敷速度高約35% ;電能效率高約10% 30%。6、本發明的七絲旋轉電弧氣保焊與單絲氣保焊相比，其生產效率是單絲的10倍以上。7、本發明多絲旋轉電弧焊，有專業焊絲生產廠生產旋繞焊絲，可用現有的自動焊接設備，包括自動埋弧焊設備和自動氣體保護焊設備來實現，而且可用半自動電弧焊設備實現，用戶對設備的投資少，或僅對送絲部分稍作改進即可實現。而生產效率、節電等方面可取得極大效益，制造成本相對減少，從而可以大幅降低成本，提高經濟效益，在使用的實用性及成本效益上，確實完全符合產業發展所需，相當具有產業利用價值。綜上所述，本發明新穎的多絲旋轉電弧焊，具有上述諸多優點及實用價值，在技術上有顯著的進步，并產生了好用及實用的效果，且較現有的旋轉電弧焊具有增進的突出多項功效，從而更加適于實用，并具有產業的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新發明。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
圖I是現有旋轉電弧焊的送絲裝置的結構示意圖。圖2是本發明多絲旋轉電弧焊的示意圖。圖3是本發明多絲旋轉電弧焊所用焊絲實施例一的結構圖。圖4是圖3的側視圖。圖5是本發明多絲旋轉電弧焊所用焊絲實施例二的結構外觀立體圖。圖6是本發明多絲旋轉電弧焊所用焊絲實施例三的截面示意圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的多絲旋轉電弧焊其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。請參閱圖2所示，本發明較佳實施例的多絲旋轉電弧焊，包括焊接電源I、焊絲2、送絲設備3，所述焊絲2為多股焊絲，其中至少有一股焊絲以螺旋方式緊密纏繞于其余焊絲的外層(如圖3、圖4所示)，或稱中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的螺旋焊絲與工件之間的則形成旋轉電弧。該旋轉電弧對熔池內熔融金屬流體產生強烈的攪動作用，增加流體流速，有助于熔融金屬中氣體溢出和有益元素在 熔池內的均勻分布，從而減小焊縫缺陷，提高焊接質量。在大電流氣保焊過程中，焊絲熔滴過渡呈現穩定的細顆粒自由過渡或沿渣壁過渡，因此焊接過程穩定、飛濺很小。本發明的方法可用于自動或半自動氣體保護焊、自動或半自動埋弧焊、自動或半自動自保護焊。如圖3、圖4所示，所述多股焊絲中至少一股焊絲為中心焊絲，其余焊絲以螺旋方式緊密纏繞于所述中心焊絲的外層，在圖示具體實施例中，所述中心焊絲21是3股，所述以螺旋方式緊密纏繞于所述中心焊絲21外層的螺旋焊絲22為2股，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的多股螺旋焊絲22與工件之間的則形成多個同步旋轉電弧。對于每一個旋轉電弧的旋轉頻率f與螺旋焊絲的螺旋升角α，螺旋焊絲的中心的旋繞半徑r,焊接時的送絲速度V有關,可由公式f = ν/2 π rSin α求出，對于多股螺旋焊絲與工件之間形成的多個同步旋轉電弧的旋轉頻率fn = nv/2 JirSina。如圖3、圖4所示，所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑相同。對于圖3所示的五股直徑相同的焊絲，其中兩股為螺旋焊絲纏繞于三股中心焊絲上，若每股焊絲的直徑為I. 2，繞制后的螺旋升角a =23°，焊接的送絲速度為130mm/秒，則每股焊絲的旋轉電弧的頻率f = 26赫茲。2股焊絲同步旋轉，其旋轉頻率為52赫茲。如圖5所示所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑不同。如圖6所示所述多股焊絲為七股直徑相同的焊絲，其中一股為中心焊絲，其余六股為螺旋焊絲。對于圖6所示的七股直徑相同的焊絲，若螺旋升角α為60。，每股焊絲的直徑為
I.6mm,焊接的送絲速度為130mm/秒,則每股焊絲的旋轉電弧的頻率f = 13赫茲。6股焊絲同步旋轉，其旋轉頻率為78赫茲。有上述實施例可知，通過調節螺旋升角和焊絲送進速度可調節旋轉電弧的旋轉頻率。螺旋升角的大小取決于中心焊絲與螺旋焊絲直徑及螺旋焊絲的數量。上述焊絲為實心焊絲，或藥芯焊絲。表I是多絲旋轉電弧焊氣保焊與單絲埋弧焊熔敷性能與能耗比較表I
權利要求
1.一種多絲旋轉電弧焊，包括焊接電源、焊絲、送絲設備，其特征在于所述焊絲為多股焊絲，其中至少有一股焊絲以螺旋方式緊密纏繞于其余焊絲的外層，或稱中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的螺旋焊絲與工件之間的則形成旋轉電弧。
2.根據權利要求I所述的多絲旋轉電弧焊，其特征在于所述多股焊絲中至少一股焊絲為中心焊絲，其余焊絲其余焊絲為螺旋焊絲，以螺旋方式緊密纏繞于所述中心焊絲的外層，在焊接電源的作用下，所有焊絲與工件之間形成電弧，焊絲熔化向焊縫過度，所述纏繞于外層的多股螺旋焊絲與工件之間的則形成多個同步旋轉電弧。
3.根據權利要求I所述的多絲旋轉電弧焊，其特征在于對于每一個旋轉電弧的旋轉頻率f與螺旋焊絲的螺旋升角α，螺旋焊絲的中心的旋繞半徑r，焊接時的送絲速度V有關，可由公式f = v/2 JirSina求出，對于多股螺旋焊絲與工件之間形成 的多個同步旋轉電弧的旋轉頻率fn = ην/2 η rSin α。
4.根據權利要求I所述的多絲旋轉電弧焊，其特征在于所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑相同。
5.根據權利要求I所述的多絲旋轉電弧焊，其特征在于所述多股焊絲中的中心焊絲與螺旋焊絲的直徑不同。
6.根據權利要求I所述的多絲旋轉電弧焊，其特征在于所述多股焊絲為七股直徑相同的焊絲，其中一股為中心焊絲，其余六股為螺旋焊絲。
全文摘要
本發明涉及一種電弧焊，特別是一種多絲旋轉電弧焊。其是利用以一定螺旋角旋繞的焊絲，在焊接過程中自動形成對熔池具有攪拌作用的旋轉電弧，不僅提高焊接熔敷效率，而且使焊縫金屬合金成分均勻，晶粒細化。
文檔編號B23K35/08GK102615391SQ20121010648
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者時振 申請人:時振