CN85100690B - 推拉短路过渡焊接方法及其脉动送丝机 - Google Patents

Abstract

用于ＣＯ_２气体保护焊接其特点是焊丝作周期性的往复脉动运动。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，改善成型，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复脉动运动。

Description

推拉短路过渡焊接方法及其脉动送丝机

本发明用于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、成型差。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型，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。

大量的科研工作表明：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。

为了使熔滴能顺利有力地过渡到熔池中去，苏联“自动焊”杂志77年第1期巴东等人提出了一种在一般的等速送丝基础上又叠加上一个前冲运动的脉动送丝焊接方法，焊丝的脉动运动靠两套“三钢球”夹头实现，其中一套作前后往复运动，另一套静止不动，前一套前进时夹持焊丝共同前进，后退时因焊丝被另一套夹头所夹持不能后退，只能沿焊丝向后滑行。作脉动运动的焊丝使熔滴得到了前冲的动能，使熔滴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。

在焊接学报84年第1期王其隆等人的脉动送丝焊接方法中，当焊丝末端形成一定大小的熔滴后，焊丝被快速地送向熔池，熔滴与熔池短路。短路过后电弧又重新引燃，过程重复进行。本方法中由于必须为使与熔池短路的熔滴脱离焊丝提供足够的电磁收缩力，所以短路电流不能下降过多，否则短路时间会显著延长，过程恶化。

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，熔滴液态金属大部分被留在熔池中，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去，然后又靠焊丝的快速后退而脱离焊丝的。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，改善成型，改进空间位置焊接性能，提高熔敷效率的目的。

图1为本方法的工作原理图，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，溶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，就停止不动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，焊丝运动时间应尽可能地短，如占整个周期的三分之一左右。焊丝脉动频率每秒20次左右。

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。图2是这种送丝机的结构。

由马达（1）和圆柱凸轮（2）所带动的三组“三钢球”夹头A、B、C各由自己的锥套和三个钢球组成。B、C两个锥套是在一起的。A、C夹头的锥套分别靠各自的锥盖（3）和弹簧（4）与各自的钢球保持在一起，B的钢球却是与A的钢球由联接套（5）联在一起运动的。当夹头A沿着导杆（6）在图2上向左移动时、锥套和钢球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这时也同时开始运动，但其速度较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，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停下来，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，又重新停下来。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。

当夹头后退而停止时，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停下来，这样做保证了焊丝后退量的恒定性。

等各夹头及焊丝全部停稳以后，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。

图3表示夹头的运动状态。图中实线是夹头A（包括锥套A，钢球A、B）的运动曲线，虚线是夹头C（包括锥套B、C和钢球C）的运动曲线。Oa表示运动开始时钢球B与锥套B上相应的接触点之间的距离。经过一定时间到a时刻两线开始重合，表示锥套B与自己的钢球B合上。以后三组夹头A、B、C一起前进，一起后退，一起停下来。直到b时刻，实线所表示的夹头A又开始后退，回到原始出发位置，虚线所表示的夹头C保持不动。

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。改变凸轮的形状。可改变δ_f、δ_b及δ。

在一般的三钢球脉动送丝机中，焊丝与钢球直接接触，焊丝上的锈污或镀层剥落会使夹头工作失灵。为避免这种情况的发生，可采取间接带动送丝的方案，使焊丝与钢球不直接接触。图4是焊丝被间接带动送进的推拉脉动送丝机。图5为图4的MM截面图。

马达（8）通过圆柱凸轮（9）连杆（10）带动可以在轴（11）上自由旋转的圆盘（12）及（13）作往复旋转运动。每个圆盘外围都有三个突出物。（12）上每个突出物带一个斜面A，（13）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（14）与A滚柱联在一起运动的，当圆盘（12）及（13）被带动作往复旋转运动时，外套（15）也被带动作往复旋转运动，只是一个方向上旋转角度较大，另一个方向上旋转角度较小，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，另一个间接带动了外套（15）而已。送丝滚轮（16）与外套联结在一起，使焊丝（17）产生推拉脉动运动。为避免焊丝与滚轮间可能发生的打滑现象，滚轮表面应象普通送丝那样带有刻痕以增加摩擦力。

改变凸轮形状及送丝滚轮直径都可以改变δ_f、δ_b及δ。

Claims (3)

1、一种用于CO₂气体保护焊的“脉动送丝”方法。在电弧燃烧期间，焊丝静止不动，当焊丝末端形成一定大小的熔滴后，焊丝被快速地送向熔池，熔滴与熔池短路，短路过后电弧又重新引燃，过程重复进行。其特征是焊丝快速前进，熔滴与熔池短路后，焊丝立即急速后退。熔滴由于熔池的表面张力作用被留在熔池中，而完成熔滴过渡。

2、为实现权利要求1所述方法的脉动送丝机。焊丝被一个“三钢球”夹头夹持作前进运动。当这个夹头后退时，焊丝被另一个“三钢球”夹头制住不能后退。其特征是有三个“三钢球”夹头A、B、C。其中A及C向着焊丝前进方向夹持焊丝，B向着焊丝后退方向夹持焊丝。夹头B及C的锥套是联在一起的，夹头A的锥套是单独的。夹头A及C的锥套分别与各自的钢球联在一起，夹头B的钢球通过联结套与夹头A的钢球联在一起。夹头由各自的凸轮通过杠杆而带动运动。夹头共同前进时由夹头A带动焊丝前进，夹头共同后退时，由夹头B带动焊丝后退。退到一定距离后，夹头C停止不动，使焊丝不能跟着夹头A继续后退。

3、为实现权利要求1所述方法的另一种脉动送丝机，其特征是焊丝由装在轴（11）上的送丝滚轮（16）带动而前进、后退及停止。圆盘（12）及（13）在轴（11）上往复旋转。圆盘上有几组“斜面-滚柱”。每组有夹头A、B、C。圆盘（12）上有斜面A，圆盘（13）上有斜面B及C。A及C的斜面分别与各自的滚柱联在一起，斜面B的滚柱通过联结套与A滚柱联在一起。圆盘由各自的凸轮通过杠杆而带动。圆盘共同前转时，夹头A带动轴（11）使焊丝前进，圆盘共同后转时，夹头B带动轴（11）使焊丝后退。退到一定距离后，夹头C停止不动，使轴（11）及焊丝不能继续后退。

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