一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統技術方案

本發明專利技術屬于焊接技術領域，公開了一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，包括鎢極氣體保護焊焊槍、焊接電源組成的焊接系統和超聲波發生器、超聲波發生器電源控制箱組成的超聲懸浮系統，超聲波發生器包括換能器和變幅桿；超聲波發生器用于在鎢極氣體保護焊焊槍對待焊工件進行焊接的同時作用于焊接熔池，超聲波發生器的變幅桿端部在除平焊以外的焊接工位時位于焊接熔池下方。本發明專利技術將近場超聲懸浮技術與鎢極氣體保護焊技術相結合，并且對超聲懸浮系統與焊接系統的相對位置做出規范，使熔池金屬受到的電弧力與超聲懸浮力相互疊加，與熔池金屬受到的重力達到平衡狀態，防止熔池金屬在重力作用下發生流淌，實現高效率焊接和高焊縫成形率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于焊接
，具體的說，是涉及一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統。
技術介紹
國際上重大工程建設中的大型結構件，雖然形式與結構千差萬別，但是全位置焊接成形技術一直是大型結構件制造的核心及亟需攻克的關鍵技術。全位置焊接時，在重力場的作用下極易造成熔池金屬向下流淌，不能保證焊縫成形的一致性。焊接結構對連接部位提出承載要求，而焊接接頭對熔池形狀和大小有限制，即小熔池無法滿足強度要求，大熔池造成熔池金屬流淌，無法滿足質量要求。所以，必須提出新的方法解決全位置焊接特別是仰焊、立焊、橫焊等焊接工位焊接過程中熔池金屬流淌的問題。專利技術人在實現本專利技術的過程中發現，由于受到熔池金屬在重力作用下流淌等問題的限制，全位置焊接方法目前存在如下問題：第一，焊接過程中需要適時調整熔池受力受熱等，所以目前的全位置焊接主要采用手工焊完成，焊接效率低下，無法滿足生產需求；其次，熔池金屬向下流淌，很容易出現各種焊接缺陷，焊縫成形性差；第三，為了防止熔池金屬向下流淌，熔池尺寸受到限制，只能采用較小的焊接規范，嚴重影響了大熔池全位置焊接方法的研究和發展。近場超聲懸浮是利用高強度聲場產生的聲輻射壓力來平衡物體的重力，使聲場中的物體懸浮起來。相對于磁、靜電以及氣動懸浮等方法，近場超聲懸浮方法對被懸浮材料無特殊要求，而且結構相對簡單，便于實施。
技術實現思路
本專利技術提供一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，將近場超聲懸浮技術應用于鎢極氣體保護焊過程，利用聲場懸浮解決在橫焊、立焊、仰焊等全位置焊接工位焊接過程中熔池金屬向下流淌的技術問題，能夠提高焊接效率與焊縫成形率，實現高質量鎢極氣體保護焊焊接。為了解決上述技術問題，本專利技術通過以下的技術方案予以實現：一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，包括焊接系統和超聲懸浮系統，所述焊接系統包括鎢極氣體保護焊焊槍和焊接電源，所述超聲懸浮系統包括超聲波發生器和超聲波發生器電源控制箱，所述超聲波發生器包括換能器和變幅桿；所述超聲波發生器用于在所述鎢極氣體保護焊焊槍對待焊工件進行焊接的同時作用于焊接熔池，且所述超聲波發生器的變幅桿端部在除平焊以外的焊接工位時位于焊接熔池下方，使熔池金屬受到的超聲輻射壓力與電弧壓力的合力大于熔池金屬受到的重力。其中，所述超聲波發生器的變幅桿端部截面積大于焊接熔池表面積。其中，所述超聲波發生器的變幅桿端部涂覆有耐高溫涂層。其中，所述超聲波發生器的變幅桿軸線與所述鎢極氣體保護焊焊槍的槍嘴軸線之間的角度為10-80度。其中，所述超聲波發生器的變幅桿軸線與待焊工件表面的經過焊接熔池中心的切面之間的角度為30-90度。其中，所述超聲波發生器與所述鎢極氣體保護焊焊槍的相對位置在焊接過程中保持固定不變。其中，所述超聲波發生器的變幅桿端部與焊接熔池之間的距離為300um-10mm。本專利技術的有益效果是：本專利技術提供了一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，將近場超聲懸浮技術與鎢極氣體保護焊技術相結合，并且對超聲懸浮系統、焊接系統與待焊工件的相對位置包括距離、角度等做出了規范，使電弧力與超聲懸浮力較好的相互配合，從而與熔池金屬受到的重力達到平衡狀態，防止熔池金屬在重力作用下發生流淌問題，本專利技術能夠實現鎢極氣體保護焊的全位置高效率焊接，并且提高了焊縫的成形性。附圖說明圖1是基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統的結構示意圖。圖中：1.待焊工件，2.待焊工件固定裝置，3.鎢極氣體保護焊焊槍，4.焊槍固定裝置，5.焊接電源，6.可運動小車，7.超聲波發生器，8.超聲波發生器固定裝置，9.超聲波發生器電源控制箱。具體實施方式下面以橫焊的焊接工位為例對本專利技術作進一步的詳細描述，以下實施例可以使本專業技術人員更全面的理解本專利技術，但不以任何方式限制本專利技術。如圖1所示，本實施例提供了一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，主要包括焊接系統和超聲懸浮系統。焊接系統和超聲懸浮系統相互配合，同步工作，焊接系統對待焊工件1進行焊接，電弧熱源不斷熔化待焊工件1形成焊接熔池，同時利用超聲懸浮系統使超聲波懸浮力作用于熔池金屬，防止熔池金屬在重力作用下向外流淌，使熔池金屬在焊接熔池內正常凝固。本實施例中的待焊工件1為Q345鋼板，厚度為8mm，焊接過程中通過待焊工件固定裝置2保持固定。焊接系統包括鎢極氣體保護焊焊槍3、焊槍固定裝置4和焊接電源5。鎢極氣體保護焊焊槍3連接焊接電源5，并通過焊槍固定裝置4固定在可運動小車6上。鎢極氣體保護焊焊槍3直徑為10mm，鎢極直徑為3.2mm，電弧長度為1.5mm。鎢極氣體保護焊焊槍3以其噴嘴軸線垂直于待焊工件1表面的角度進行橫焊。超聲懸浮系統包括超聲波發生器7、超聲波發生器固定裝置8和超聲波發生器電源控制箱9，其中超聲波發生器7包括換能器和變幅桿，換能器將電能轉化為超聲能量，變幅桿將超聲波幅度增大。超聲波發生器7的功率和振幅應保證超聲輻射壓力與電弧壓力的合力大于熔池金屬受到的重力，在具體實施過程中，超聲波發生器7的功率和超聲振幅的選擇根據具體的熔池尺寸選擇即可。超聲波發生器7連接超聲波發生器電源控制箱9，并通過超聲波發生器固定裝置8固定在同一可運動小車6上。超聲波發生器7的功率為900W，超聲振幅為30um，超聲波發生器7的變幅桿端部直徑為10mm。超聲波發生器7的變幅桿端部截面積應大于焊接熔池表面積，這樣能夠保證熔池內部所有金屬都處在超聲波發生器7發出的超聲輻射壓力影響范圍之內。超聲波發生器7的變幅桿端部涂覆有耐高溫涂層，以防止變幅桿端部因為焊接電弧的高溫而熔化或者變形。在本實施例中，超聲波發生器7的變幅桿處于焊接熔池下方，而且超聲波發生器7的變幅桿軸線與待焊工件1表面之間角度為45度；超聲波發生器7的變幅桿端部與焊接熔池之間的距離為10mm，這是因為本實施例中距離變幅桿端部10mm處的超聲聲輻射壓力最大。可運動小車6同時帶動鎢極氣體保護焊焊槍3與超聲波發生器7進行運動，鎢極氣體保護焊焊槍3與超聲波發生器7的相對位置在焊接過程中保持固定不變，可運動小車6在焊接過程中沿垂直紙面的方向運動。在本實施例中，超聲波發生器7的變幅桿軸線與鎢極氣體保護焊焊槍3的噴嘴軸線之間的角度為45度。一般地，超聲波發生器7的變幅桿軸線與鎢極氣體保護焊焊槍3的噴嘴軸線之間的角度在10-80度范圍內。超聲波發生器7的變幅桿軸線與待焊工件1表面的經過焊接熔池中心的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，其特征在于，包括焊接系統和超聲懸浮系統，所述焊接系統包括鎢極氣體保護焊焊槍和焊接電源，所述超聲懸浮系統包括超聲波發生器和超聲波發生器電源控制箱，所述超聲波發生器包括換能器和變幅桿；所述超聲波發生器用于在所述鎢極氣體保護焊焊槍對待焊工件進行焊接的同時作用于焊接熔池，且所述超聲波發生器的變幅桿端部在除平焊以外的焊接工位時位于焊接熔池下方，使熔池金屬受到的超聲輻射壓力與電弧壓力的合力大于熔池金屬受到的重力。

【技術特征摘要】
1.一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，其特征在于，包括焊接系
統和超聲懸浮系統，所述焊接系統包括鎢極氣體保護焊焊槍和焊接電源，所述超聲懸浮系
統包括超聲波發生器和超聲波發生器電源控制箱，所述超聲波發生器包括換能器和變幅
桿；所述超聲波發生器用于在所述鎢極氣體保護焊焊槍對待焊工件進行焊接的同時作用于
焊接熔池，且所述超聲波發生器的變幅桿端部在除平焊以外的焊接工位時位于焊接熔池下
方，使熔池金屬受到的超聲輻射壓力與電弧壓力的合力大于熔池金屬受到的重力。
2.根據權利要求1所述的一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，其
特征在于，所述超聲波發生器的變幅桿端部截面積大于焊接熔池表面積。
3.根據權利要求1所述的一種基于近場超聲懸浮技術的鎢極氣體保護焊焊接系統，其
特征在于，所述超聲波發生器的變幅桿端部...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅震，袁濤，敖三三，馮夢楠，凌展翔，樊文飛，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津;12