一種空心陰極環狀負壓電弧焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種空心陰極環狀負壓電弧焊接方法，屬于焊接方法領域。
【背景技術】
[0002]弧焊是目前所有焊接方法中應用最廣、最穩定的焊接方法，電弧焊設備簡單，成本低，便于移動裝配，對焊接工況要求低，焊縫質量能滿足工程要求。但相比高能束焊接，傳統電弧焊存在著能量集中程度差，焊接效率低等不足，因此改善弧焊設備或增加新工藝，使弧焊在保持其原有優點的基礎上，增加電弧拘束程度，提高電弧能量密度，提高電弧剛性從而提高電弧穩定性，進而提高焊接效率，改善焊縫質量，是目前弧焊工作者研究的重點。
[0003]電弧的剛性和指向性是指電弧的挺直程度，電弧是一種強烈而持久的放電現象，電弧實際是一種包含等離子體的柔性體，自由態的電弧一般呈鐘罩形，等離子電弧通過機械壓縮、自磁壓縮和水冷壓縮實現了對自由態電弧的拘束，提高了電弧的能量密度，增加了電弧的穿透力，因此可以說等離子電弧在一定程度上提高了電弧的剛度和指向性，而等離子電弧的剛度和指向性只有通過改變焊接電流或等離子氣流量進行調節，但同時會引起其他一些負面效果，而且在焊接過程中這種剛度和指向性是無法根據實際焊接效果進行調節的。
[0004]本發明中提出的一種空心陰極環狀負壓電弧焊接方法，通過在空心陰極內部送氣提高電弧剛性，外層環狀負壓使電弧外部受到大氣壓力的壓縮，使電弧產生拘束效果，并維持電弧形態的焊接方法，這種方法不僅避免了單純從電弧內部送氣導致的電弧發散問題，而且也避免了單純采用電弧內部負壓壓縮導致的電弧剛性變差問題，形成即具有較高電弧剛性又收到外部壓縮作用從而形成高能量密度的電弧。

【發明內容】

[0005]本發明為了克服現有焊接方法的缺陷及不足，提出了一種空心陰極環狀負壓電弧焊接方法，該方法是利用兩個嵌套的電極與工件起弧，兩個電極分別是外部環狀電極和內部空心電極，通過送氣裝置向空心電極內部送氣，利用抽氣裝置在環狀電極內部抽氣，利用大氣壓力和內部吹氣產生的壓力使電弧從內部提高電弧剛性的同時在外部產生拘束作用，從而使焊接自由電弧同時具備拘束性和剛性。該方法產生的電弧具有很高的能量密度，可以快速熔化母材，形成較大的熔深，從而提高焊接效率。
[0006]為了達到上述目的，本發明提出了一種焊接新裝備及焊接新方法。
[0007]—種空心陰極環狀負壓電弧焊接方法，主要包括由環狀電極和空心陰極組成的非熔化極焊槍、抽氣裝置、送氣裝置和電弧焊用的焊接電源，其特征在于，空心陰極嵌套在環狀電極內且兩者之間具有空隙，空心陰極與環狀電極絕緣，空心陰極和環狀電極均與焊接工件起弧，利用抽氣裝置將環狀電極內部與空心陰極的夾層之間的氣體抽離形成負壓，利用大氣壓力的作用使電弧從外部被壓縮；同時利用送氣裝置將氣體送入空心陰極內，使電弧中心內部形成正壓并使電弧剛性提高;在電弧環狀負壓和中心正壓的同時作用下，在焊接過程中形成具有高電弧剛性的拘束電弧。
[0008]所述環狀電極與空心陰極均為非熔化極。
[0009]所述電弧為環狀電極內部的空心陰極與焊接工件燃弧后形成的內層電弧和環狀電極與焊接工件燃弧形成的外層電弧組成。
[0010]所述電弧的工作環境為大氣環境，即環境壓力為一個大氣壓。
[0011 ]所述負壓為低于一個大氣壓的壓力。
[0012]所述正壓為高于一個大氣壓的壓力。
[0013]所訴的焊接過程為應用所形成的具有高電弧剛性和受到外部拘束的非熔化極電弧為熱源進行的焊接。
[0014]焊接過程中通過調節抽氣的壓強值或送氣的流量值，調節電弧的拘束程度，實現焊接過程依據實際焊接效果調節電弧狀態的操作，從而精確控制焊接過程中電弧對焊接工件的力熱輸入。
[0015]該空心陰極環狀負壓電弧焊接裝置主要包括一個互相嵌套的電極、抽氣裝置、送氣裝置、焊接電源和保護氣，互相嵌套的電極外部為環狀電極，環狀電極內部嵌套空心鎢極，其中抽氣裝置主要包括依次連接的抽氣栗、壓力釋放裝置和閥門，這些裝置都有導氣管路連接，壓力釋放裝置上設有壓強顯示裝置;送氣裝置由依次連接的送氣栗、氣體釋放裝置和閥門組成，同樣利用導氣管路連接，氣體釋放裝置上設有流量顯示裝置;一個焊接電源及其控制系統將空心鎢極和工件連接，另一個焊接電源及其控制系統將工件與空心環狀電極相連;在環狀電極外部設有用于氣體保護的環狀的保護氣噴嘴。該焊接方法有關焊槍必須的氣路和水路連接法都是常規接法。
[0016]該焊接方法主要包括以下步驟:
[0017](1)焊前準備工作。確保各氣路、水路和電路系統連接正常。打開各閥門檢測送氣系統和抽氣系統是否工作正常，確保密封良好。
[0018](2)抽氣。首先確保抽氣系統氣路上的閥門關閉，開啟抽氣裝置，調節壓力釋放裝置，使壓強顯示裝置上顯示的壓強值為預設值。
[0019](3)送氣。關閉送氣氣路系統中的閥門關閉，開啟送氣裝置，調節氣體釋放裝置，使流量顯示值為預設值。
[0020](4)起弧。開啟焊接電源及其控制裝置，使內部空心鎢極與工件之間燃起電弧，待電弧穩定之后，開啟另一個焊接電源和控制系統，使環狀電極與工件之間形成電弧。
[0021](5)正常焊接。帶電弧穩定之后，打開抽氣氣路和送氣氣路上的閥門，在空心鎢極內部吹入氣體，在環狀電極內部抽出氣體，此時電弧狀態會改變，從自由態電弧變為拘束態電弧，等拘束電弧穩定之后，按照預設焊接速度進行焊接。
[0022]與現有技術相比，本發明方法的優點如下。
[0023]1、與傳統TIG焊相比，本發明不僅保持了非熔化極電弧焊接穩定性的優點，而且通過抽氣和送氣雙向的氣流引導，自由電弧被從徑向雙向壓縮，增加了電弧拘束程度，提高了電弧能量密度，增加對工件的穿透力，提高焊接效率。而且電弧挺值度好，指向性增強，對焊接位置控制較好，焊縫成形均勻。
[0024]2、與等離子弧焊接相比，本發明同樣具有高能量密度的拘束電弧，而且本發明是通過氣流導向及電弧內外壓力差值的效果，使電弧大氣壓力和吹入氣體壓力的共同作用下，產生徑向雙向壓縮，所以本發明所述電弧壓縮無需等離子發生裝置，焊接設備相對簡單，成本低