交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法技術

本發明專利技術公開一種交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法，將交流非熔化極焊接電源、鎢極與工件形成主回路，將交流熔化極焊接電源、鎢極與焊絲形成旁路，其中，交流非熔化極焊接電源在鎢極與工件之間產生交流主電弧，交流熔化極焊接電源在鎢極與焊絲之間產生旁路交流熱絲電?。徽{整交流主電弧交流電信號波形，熔化母材形成熔池，同時清理工件表面氧化膜；在旁路交流熱絲電弧輔助作用下，加熱焊絲形成熔滴，同時過渡進入熔池，實現有色金屬成形制造，通過調整旁路交流熱絲電弧的電信號波形，實現焊絲熔化與熔滴過渡的自主控制,獲得大滴過渡、搭橋過渡及射滴過渡等多種熔滴過渡形式，以滿足不同制造工況需求。采用本發明專利技術的技術方案，可以實現有色金屬的高質高效高精度成形制造。

Composite arc forming method for AC main arc and bypass AC hot wire arc

The invention discloses a composite arc main AC arc and bypass AC arc hot wire manufacturing method, the exchange of non consumable tungsten electrode and the workpiece welding power, forming the main circuit, the AC MIG welding power supply, tungsten and wire to form the bypass AC non consumable welding power generation main AC arc in tungsten between the electrode and the workpiece, AC MIG welding power generated in the bypass AC arc wire between tungsten electrode and arc welding wire; adjust the main AC AC signal waveform, melting of the base metal to form a molten pool, while cleaning up the film surface; in the bypass AC arc assisted hot wire heating wire is formed under the action of the droplet, while the transition into the pool, the non-ferrous metal manufacturing, through the electrical signal waveform adjustment bypass AC arc hot wire, wire melting and independent control of droplet transfer, Many droplet transfer forms such as big drop transition, bypass transition and drop transition are obtained to meet the requirements of different manufacturing conditions. By adopting the technical proposal of the invention, the high quality, high efficiency and high precision forming and manufacturing of the nonferrous metal can be realized.

【技術實現步驟摘要】
交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法
本專利技術屬于成形制造方法領域，尤其涉及一種采用交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法。
技術介紹
目前制造業面臨著從粗狂型制造向高質高效高精度方向的轉變，而金屬結構部件的熱加工過程是其中重要一環，對于金屬材料的焊接及增材制造方面，電弧作為熱源的加工過程仍然是最主要的一種方式，傳統的電弧主要分為熔化極電弧與非熔化極電弧，熔化極電弧焊絲作為一極工件作為另一極，在焊絲與工件之間形成電弧，通過電弧的熱量熔化焊絲與工件，在此過程中熔敷效率與焊接熱輸入是耦合的，若想改變其中之一必定帶來另一項的變化，無法實現合理有效的控制。非熔化極焊接加工時，雖然焊接過程較為穩定焊接質量高，但加工效率明顯下降。隨著現代制造業發展，復雜結構件逐漸增多，高質高效地成形制造逐漸成為未來金屬零部件加工趨勢，單一熱源的制造過程已很難滿足工程制造業需求，復合熱源因其結合了多種熱源優勢于一身成為近些年來焊接熱源研究熱點，復合熱源焊接方法不僅可以發揮兩種熱源各自的優勢，還可以相互彌補各自的不足。針對電弧的復合目前主要的研究有以下幾種：熔化極電弧的復合、非熔化極電弧的復合。熔化極電弧的復合熱源是傳統單熔化極電弧的簡單疊加，以Tandem焊接工藝為例，該方法采用并列雙絲燃弧，兩個電弧的疊加作用提高了焊絲的熔化效率，但相同熔化效率下對工件的熱輸入并沒有減少，雖然熔敷效率增加，但該熱源對工件熱輸入基本是單電弧的雙倍，因此增加焊絲熔化效率的同時，必定導致非預期結果，不但浪費能量，而且導致焊接質量下降。非熔化極電弧的復合主要以Twin-arc方法為主，在焊槍內部設置兩個彼此絕緣的鎢極，由兩臺電源供電，在兩個鎢極之間形成一個耦合電弧。該方法提高了鎢極氬弧焊的焊接速度和焊接熔敷率，在保持鎢極氬弧焊高品質的基礎上提高了焊接生產率。改方法主要在薄板高速焊時具有較為明顯的優勢，由于其相對較小的電弧壓力輸出，導致其在不同焊接工況下存在一定的應用局限性。
技術實現思路
本專利技術目的在于克服現有焊接方法的缺陷及不足，提供一種采用交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法，通過兩種交流電弧的復合過程，實現在不影響焊接熱輸入的條件下，金屬絲材熔敷量及熔滴過渡過程的自主控制，交流主電弧可以清理工件氧化膜的同時實現工件的熔透及穿透焊接，旁路交流熱絲電弧通過周期性交替變換的電流波形實現熔化過程主動控制，調節正半波脈沖參數實現不同熔滴過渡形式，以及控制熔滴過渡路徑，通過本專利技術可以實現有色金屬的高質高效高精度成形制造。為了達到上述目的，本專利技術采用如下的技術方案：一種交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法，將交流非熔化極焊接電源、鎢極與工件形成主回路，將交流熔化極焊接電源、鎢極與焊絲形成旁路，其中，交流非熔化極焊接電源在鎢極與工件之間產生交流主電弧，交流熔化極焊接電源在鎢極與焊絲之間產生旁路交流熱絲電??；調整交流主電弧交流電信號波形，熔化母材形成熔池，同時清理工件表面氧化膜；在旁路交流熱絲電弧輔助作用下，加熱焊絲形成熔滴，同時過渡進入熔池，實現有色金屬成形制造，通過調整旁路交流熱絲電弧的電信號波形，實現焊絲熔化與熔滴過渡的自主控制。作為優選，所述交流主電弧為正玄波交流電弧或方波變極性交流電弧；旁路熱絲交流電弧的電信號波形與交流主電弧波形相對應，其為正玄波或方波，正負持續狀態與主電弧相反。作為優選，所述交流主電弧為自由態電弧或壓縮等離子電弧。作為優選，所述旁路熱絲交流電弧為變極性脈沖電弧。作為優選，所述熔滴過渡的形式為射滴過渡、搭橋過渡或大滴過渡其中的一種。作為優選，所述交流復合電弧中的兩電弧為不同夾角，通過調整兩電弧的夾角，利用非熔化極電弧良好的指向性控制熔滴過渡路徑。本專利技術利用交流主電弧與旁路交流熱絲電弧實現交流電弧的復合工藝，交流主電弧在實現被焊工件表面氧化膜清理的同時熔化母材形成熔池，旁路交流熱絲電弧加熱焊絲形成熔滴，過渡進入熔池，當焊絲處于交流波形的負半波時快速熔化焊絲，正半波時在耦合電弧的作用下實現熔滴過渡，通過調節旁路交流熱絲電弧的電流波形可以實現熔滴的滴狀過渡、射滴過渡、搭橋過渡等多種過渡形式，滿足不同材料不同焊接工況的要求。利用交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧加工工藝，可以在熔敷效率與焊接熱輸入解耦控制的基礎上，進一步實現焊絲熔化與熔滴過渡控制的自主性，實現高熔敷率與大電弧壓力的結合，滿足各種有色金屬成形制造要求。與現有技術相比，本專利技術方法的優點如下。本專利技術可以更大程度的提高金屬絲材熔化與熔滴過渡控制的自主性，以及對有色金屬的焊接加工。調整旁路交流電弧電信號波形，獲得變極性脈沖熔化極電弧，可以實現陰極焊絲熔化與陽極熔滴過渡的精確控制，并通過主路交流電弧良好的指向性實現熔滴過渡路徑的控制，利用壓縮主電弧強烈的等離子流力實現厚板的穿透焊接，最終結合大電弧力與高熔敷效率，實現良好精確的金屬材料成形制造過程。附圖說明圖1為交流等離子電弧與旁路交流熱絲電弧復合過程示意圖。圖中：1：交流主弧電源及控制系統，2：旁路熱絲交流電弧電源及控制系統，3：工件，4：交流主電弧，5：旁路交流熱絲電弧，6：鎢極，7：壓縮噴嘴，8：保護氣罩，9導電嘴，10焊絲，11：送絲滾輪，12：主弧焊接電纜，13：旁路電弧焊接電纜具體實施方式以下參考附圖具體地說明本專利技術實施方式。本專利技術提供一種復合電弧成形制造方法，利用一個非熔化極交流焊接電源與一個熔化極交流焊接電源，形成兩個不同物理特性交流電弧的復合，交流非熔化極焊接電源在鎢極與工件之間產生非熔化極交流電弧，稱為交流主電弧，交流熔化極焊接電源在鎢極與焊絲之間產生熔化極交流電弧，稱為旁路交流熱絲電?。煌ㄟ^調整旁路交流熱絲電弧的電信號波形實現焊絲熔化與熔滴過渡的自主控制，對焊接工件熱力輸入不產生影響，獲得多種熔滴過渡形式，控制熔滴過渡路徑，控制交流主電弧的工藝參數實現工件氧化膜清理、以及工件熔透控制；本專利技術的交流電弧的復合可以在提高加工效率的同時增加成形制造精度。所述交流主電弧為正玄波交流電弧或方波變極性交流電弧；旁路熱絲交流電弧的電信號波形與交流主電弧波形相對應，其為正玄波或方波，正負持續狀態與主電弧相反。所述交流主電弧為自由態電弧或壓縮等離子電弧。所述旁路熱絲交流電弧為變極性脈沖電弧，通過調節正反極性持續時間以及脈沖峰值和占空比控制焊絲熔化速率及熔滴過渡形式。所述熔滴過渡形式為射滴過渡、搭橋過渡或大滴過渡其中的一種。所述交流復合電弧中的兩電弧為不同夾角，通過調整兩電弧的夾角，利用非熔化極電弧良好的指向性控制熔滴過渡路徑。該成形制造方法具體操作步驟如下:(1)加工前準備：將工件及與之相匹配的焊絲準備就緒，將交流主弧電源及控制系統、旁路熱絲交流電弧電源及控制系統與工件和焊絲分別連接成回路，確保送絲系統準備就緒，將兩電源的交流電信號波形對應設置完畢，其他的氣路和水路按常規接法連接。(2)啟動交流主電?。赫{節鎢極與工件之間的距離，使電弧高度維持在4mm與8mm之間，使焊絲正常送入，若主弧為自由電弧可直接啟動開關，若主弧為壓縮等離子電弧則需首先開啟維護，待穩定后啟動交流主電弧。(3)啟動旁路交流熱絲電?。洪_啟送絲系統，調整送絲速度，使焊絲送入主弧，開啟旁路交流熱絲電弧控制開關，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法，其特征在于，將交流非熔化極焊接電源、鎢極與工件形成主回路，將交流熔化極焊接電源、鎢極與焊絲形成旁路，其中，交流非熔化極焊接電源在鎢極與工件之間產生交流主電弧，交流熔化極焊接電源在鎢極與焊絲之間產生旁路交流熱絲電弧；調整交流主電弧交流電信號波形，熔化母材形成熔池，同時清理工件表面氧化膜；在旁路交流熱絲電弧輔助作用下，加熱焊絲形成熔滴，同時過渡進入熔池，實現有色金屬成形制造，通過調整旁路交流熱絲電弧的電信號波形，實現焊絲熔化與熔滴過渡的自主控制。

【技術特征摘要】
1.一種交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法，其特征在于，將交流非熔化極焊接電源、鎢極與工件形成主回路，將交流熔化極焊接電源、鎢極與焊絲形成旁路，其中，交流非熔化極焊接電源在鎢極與工件之間產生交流主電弧，交流熔化極焊接電源在鎢極與焊絲之間產生旁路交流熱絲電弧；調整交流主電弧交流電信號波形，熔化母材形成熔池，同時清理工件表面氧化膜；在旁路交流熱絲電弧輔助作用下，加熱焊絲形成熔滴，同時過渡進入熔池，實現有色金屬成形制造，通過調整旁路交流熱絲電弧的電信號波形，實現焊絲熔化與熔滴過渡的自主控制。2.如權利要求1所述的交流主電弧與旁路交流熱絲電弧的復合電弧成形制造方法，其特征在于，所述交流主電弧為正玄波交流電弧或方波變極性交流電??；旁路熱絲交流電弧的電信...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳樹君，徐斌，蔣凡，劉峰，盧振洋，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：北京,11