專利名稱:磁場控制銷釘電弧焊的制作方法
用于銷釘電弧焊的方法，特別是大截面黑色金屬銷釘的焊接。
各種銷釘焊接方法中，用得最廣泛的是電弧焊接。經驗表明〔1〕，電弧焊接銷釘必須采用大電流、短持續時間的“硬”規范進行。隨著銷釘直徑的增大，電流也須相應地加大。例如直徑8毫米的銷釘用500安、0.25秒，直徑16毫米就要用1200安、0.8秒。這種“硬”規范工作方式要求焊接設備能迅速提供強大電流，然后又在短促時間后準確地切斷。這些要求使電源和控制系統，特別焊大直徑銷釘時，變得復雜昂貴，因此限制了大直徑銷釘焊廣泛應用實際上的可能。“硬”規范的急熱急冷也使有淬火傾向的材料難以焊接。
降低電流的嘗試表明在這種情況下電弧常自動短路熄滅，過程不穩定，接頭質量低劣。其原因發現如下當電弧在銷釘端面某處引燃后，使局部金屬熔化。熔化了的液態金屬要淌下來，使此處間隙縮短，如圖1a。縮短了的間隙為電弧的存在提供了良好條件，使電弧更愿意繼續在這里燃燒下去。結果使這里的金屬進一步熔化，形成大熔滴，而另外一些地方的金屬沒有被電弧直接接觸，基本上不熔化(圖1b)。銷釘端面發生了嚴重的熔化不均勻的現象，工件上的熔池也同樣地偏離銷釘中心線。這種情況的進一步發展或是使電弧被淌下來的大粒熔滴所短路而熄滅，焊接過程中斷(圖1c)。或是形成一邊滿溢一邊卻未熔合的接頭(圖1d)。
提高電流會使電弧對熔滴產生更大的壓力，把熔滴液態金屬推出去，推向別處(圖2a)。此處電弧空間拉長，電弧自動移向別處距離較短的地方去(圖2b)。電弧的不斷移動使整個銷釘端面得到較均勻的加熱和熔化，保證了接頭的質量，同時也避免了因短路而使電弧熄滅的可能。
本發明的目的在于使大截面的銷釘也能用較小的電流進行焊接，保證電弧燃燒穩定，銷釘和母材熔化均勻充分，接頭牢固可靠。
本發明的特點是在銷釘(1)軸線方向上套了一個線圈(2)，如圖3a所示。線圈中通以直流電流，這樣在銷釘和工件(3)間的空氣隙中將產生一個軸向恒定磁場(4)。當銷釘和工件是黑色金屬時，它們將成為磁路中的鐵芯，使間隙處有更集中的磁力線分布。
當間隙中存在電弧時，由于電弧各處電流流線的方向不可能完全與該處磁力線方向一致，電弧各處都會受到橫向推力。當各處推力方向都相同，電弧會被推到另一個地方去，如圖3b中所表示的那樣從原來位置A到虛線表示的位置A′上去。電弧各處的推力方向也可能相反，那末電弧會產生自轉。要是方向相反的推力大小不相等，那末電弧除了自轉以外也仍要發生移動。所有這一切運動的結果都促使電弧在銷釘端面上不斷地運動，決不靜止地固定在一個地方，銷釘及工件不均勻加熱和熔化的現象即使在較低電流時也不致發生。
在銷釘端部和熔池的液態金屬中，電流的流線方向也不可能同該處磁力線方向完全一致，因此也會像電弧一樣不斷地旋轉和移動。不會聚積在一個地方，造成電弧的短路。因此，即使電弧電流較小，燃燒仍能穩定。
為了使結合處成形良好，像其他電弧焊接銷釘方法那樣，最好采用陶瓷圈或焊劑圈以強迫成形。
磁場的作用使較大直徑的銷釘能用較小的電流進行焊接。
由于電流降低，銷釘和工件受熱減少，所以電流的持續時間必須相應延長，例如對于直徑16毫米的銷釘本來用1200安、0.8秒，加上磁場后，只要400安就完全可以得到穩定的電弧和可靠的接頭，但電流持續時間應延長到3.0秒。
由于在銷釘焊接中輔助時間，如裝夾銷釘、對準等，遠遠超過電弧燃燒時間，所以燃弧時間即使延長了好幾倍，對總的生產效率實際上影響甚微。
焊接電流的降低使電源簡化，用于涂藥焊條手工電弧焊的普通焊機即可用作焊接甚大直徑銷釘的電源。電流的降低使切斷變得容易，時間的延長使電流切斷的時間精度要求降低，這些都使控制系統簡化可靠。
軸向磁場的存在使電弧不易因工件剩磁或接線方向等種種原因產生磁偏吹，防止了由此而可能引起的熔化不均勻現象。
小電流長持續時間的“軟”規范避免了金屬的急熱急冷，使有淬火傾向的材料也能焊接。對一些淬火傾向很大的材料，也可采用分段的焊接規范，如先引燃電流甚小的電弧，保持較長的時間，使工件和銷釘得到充分的加熱，但又熔化很少，然后轉換成較大電流，產生熔化，形成接頭。
參考文獻1.H.A.Чвертко Aвтомзтическая.Cварка82.32.Schweissen-Schneiden 84.8 P3733.Metals Handbook 8th EditionWelding and Brazing P167～17權利要求
用于銷釘電弧焊的方法，特別是大截面黑色金屬銷釘的焊接，電弧在銷釘與工件之間燃燒，把銷釘端部熔化，並在工件上形成熔池，經過一定時間后，銷釘被推向熔池，電弧熄滅，電流切斷，液態金屬凝固而形成焊接接頭。本發明的特征是有一個與銷釘同軸的線圈。線圈中通過直流電流，使銷釘與工件間隙處產生軸向磁場。電弧在此磁場內燃燒。
專利摘要
用于銷釘電弧焊的方法，特別是大截面黑色金屬銷釘的焊接，本方法的特點是有一個通過直流電流與銷釘同軸的線圈，在銷釘與工件間產生軸向磁場，電弧在此磁場內燃燒，磁場的作用使電弧和液態金屬不斷運動，使銷釘和工件得到均勻的加熱與熔化，使較大直徑的銷釘可用較小電流進行焊接。本方法的優點是電源和控制系統簡化、防止了磁偏吹、可焊接易淬火材料。
文檔編號B23K9/20GK85106720SQ85106720
公開日1986年2月10日 申請日期1985年9月4日
發明者孫子建 申請人:機械工業部鄭州機械研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan