具有经由液桥的金属过渡的TIG熔焊或硬钎焊
专利汇可以提供具有经由液桥的金属过渡的TIG熔焊或硬钎焊专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种采用自耗 焊丝 和设有非自耗 电极 的TIG焊炬的弧焊方法，所述自耗焊丝的端部被在非 自耗电极 与至少一个待 焊接 工件 之间产生的 电弧 逐渐 熔化 ，以便将熔化的金属从焊丝过渡到所述工件，从而形成焊接接头。将自耗焊丝以与电极的轴线成小于50°的 角 度送进。使金属经由液桥过渡到焊接接头，从而在熔化的金属的形成焊接接头的熔池与焊丝的熔化端之间存在有持久的 接触 。，下面是具有经由液桥的金属过渡的TIG熔焊或硬钎焊专利的具体信息内容。
1.采用自耗焊丝和设有非自耗电极的TIG焊炬的弧焊方法，所述自 耗焊丝的端部由在非自耗电极和至少一个待焊接工件之间产生的电弧逐 渐熔化，以使熔化的金属从焊丝过渡到所述工件，从而形成焊接接头，该 方法的特征在于：
将自耗焊丝以与电极的轴线成小于50°的角度(α)送进；
将自耗焊丝的端部引导并持久地保持为与TIG焊炬的钨电极的端部之 间的距离(D)小于2mm；以及
使金属通过液桥过渡到焊接接头，从而在形成焊接接头的熔化金属熔 池与焊丝的熔化端之间存在有持久的接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在送丝速度(Vwire) 在20m/min以内尤其是在1m/min至10m/min之间的情况下进行焊接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将自耗焊丝以与 电极的轴线成10°～25°的角度(α)送进。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，将自耗 焊丝的端部引导并持久地保持为与TIG焊炬的钨电极的端部的距离(D) 小于1.5mm，优选近似为1mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在焊接 期间，在所形成的焊接接头周围、钨电极周围以及焊丝周围提供气体保护。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，提供包 括下列气体的气体保护，所述气体选自：氩、氦、氮以及氩/氢混合物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在机器 焊接臂上实施该方法，该机器焊接臂承载有非自耗电极TIG焊炬以及用 于以手动或自动焊接模式向焊炬送入自耗焊丝的装置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，执行该 方法以便熔接或钎焊一个或多个由钢尤其是镀锌或包锌钢、铝、不锈钢或 其它金属材料制成的工件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，供应给 TIG焊炬的电流在10A至400A之间，电压在10V至20V之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述焊 丝的直径在0.6mm至1.6mm之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，将多 个金属工件焊接在一起。
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，尤其涉及一种使用TIG(钨极惰性气体) 焊炬以及形式为一个或多个自耗焊丝的填充金属的机器焊接方法。
背景技术
此类焊炬构型具有缺点。具体地，由于用于将金属过渡到焊接区的唯 一的力是重力，借助熔滴的金属过渡会导致不规则的焊道外观，存在非自 耗钨电极由于与一个或多个金属熔滴不适当地接触而被污染的风险，并且 有时候难以在适当位置进行焊接，尤其是在狭窄的空间或难以接近的空间。
此外，如果在实施此方法期间需要一定的方向性以便沿待焊接的接头 的轴线送丝，则承载TIG焊炬的自动机器的第六轴线受到阻碍，从而限制 了它的自由度。
另外，已知采用此类构型，该方法的生产率受到不利影响，尤其在焊 速、送丝速度以及熔敷速度方面。
因此，所出现的问题是如何改进现有的机器填充金属的TIG焊接方法 以便能够使焊接生产率很高-尤其在焊速至少为50cm/min时-以及使焊 接质量很高，即不存在飞溅、硅酸盐以及氧化物，从而有助于这些填充金 属的TIG方法的自动化并提高它们的性能。
发明内容
根据情况，本发明的方法可包括一个或多个下列特征：
-根据所使用的焊丝直径，以20m/min以内尤其是1m/min～10m/min 的送丝速度Vwire进行焊接；
-将多个金属工件焊接在一起；
-将自耗焊丝以与电极轴线成10°～25°优选为约15°～20°的角度送进；
-将自耗焊丝的端部引导并持久地保持为与TIG焊炬的钨电极的端部 相隔小于1.5mm优选约为1mm的距离。但是，在所有情况下，焊丝的端 部表面都必须不接触钨电极；
-在焊接期间，在所形成的焊接接头周围、钨电极周围以及焊丝周围 提供气体保护；
-提供由选自氩、氦、氮以及氩/氢混合物的气体构成的气体保护；
-在机器焊接臂上实施该方法，该机器焊接臂承载有非自耗电极TIG 焊炬以及用于以手动或自动焊接模式向焊炬送入自耗焊丝的装置；
-为了对一个或多个由钢尤其是镀锌或包锌的钢、铝、不锈钢或其它 金属材料制成的工件进行熔接或钎焊而实施该方法；
-供应给TIG焊炬的电流在10A至400A之间，电压在10V至20V 之间；以及
-焊丝的直径在0.6mm至1.6mm之间，送丝速度在20m/min以内， 送丝速度取决于所使用的焊丝的直径。
因此，本发明的方法基于该事实：使熔化的金属以液桥或液态金属流 的形式在焊丝与待焊接区域之间过渡，以使熔化的金属的熔池与填充金属 之间保持持久接触。
换句话说，金属不是如现有技术那样一滴接一滴地过渡，而是通过熔 化的金属的液桥来过渡的。
通过根据本发明的液桥来过渡可在很宽的送丝速度范围内实现，与常 规TIG方法比较，该送丝速度很高。
但是，此类过渡可能难以通过常规的焊炬构型实现，因为在常规焊炬 中焊丝的方向与待焊接工件的表面平行或水平，因此焊丝接触熔池而不过 渡进电弧。
因而，优选使用带有以小于50°的角度穿过喷嘴壁的自耗焊丝的焊炬来 实施本发明的方法，该焊炬例如为与文献EP-A-1 459 831中所述相似或相 同的焊炬。
在焊炬内进行与焊炬的非自耗电极的轴线总体上成约10°～20°例如约 15°～20°的角度的送丝，并且同时在焊丝端部与钨电极锥部的尖端之间保 持很短的距离，例如约1mm或等于焊丝直径的距离。
在所有情况下，为了通过液桥实现金属的有效过渡，将自耗焊丝的端 部引导并持久地保持为与钨电极的端部相隔小于约2mm的距离，即，自 耗焊丝的外表面与电极之间的距离不超过约2mm优选约1mm。这是因为 如果焊丝与电极的距离太大-即大于2mm，则通过液桥实现有效且持久的 过渡-如果可能的话-是很困难的。
因此，这种焊炬的构型使得可以通过机器焊接、自动焊接以及手动焊 接来经由液桥实施金属过渡方法。
或者，可以使用在与接头平面相垂直的两面上具有两处送丝的焊炬。 这可应用于进行堆叠(overlay)或重新覆盖(resurface)的场合或应用于 形成非常宽的焊道的场合，因为这允许增加待焊接工件之间的间隙容差。
根据本发明的经由液桥的过渡具有以下优点：
-碰撞点(impact point)在电弧下方，因此更容易将焊炬定位；
-金属过渡不间断，并且很好地进入熔池中；
-焊道质量高且其外观好；
-持续存在由表面张力引起的过渡力从而更容易进行原位工作；
-由于可将过剩的焊丝吸入熔池，所以便于调整送丝速度参数；
-在不改变焊丝相对于TIG焊炬的方位的情况下，形成多向焊道；
-焊丝经过电弧中温度最高的区域。这样对焊丝具有预热的作用，并 且提高了效率和速度。该现象与US-A-2791673所述的“热焊丝”方法相 类似，其中，预热是通过填充金属中的焦耳加热来完成的。但是，根据本 发明，预热能量直接由电弧提供，而不是如“热焊丝”方法中所述那样由 不同能源提供；
-在焊接和电弧熄灭之后，切断焊丝以形成尖角，由此使得在新焊道 形成期间更容易熔化焊丝；以及
-如同在MIG/MAG焊接方法中那样，存在实现增效焊接的可能性。 根据操作者所选择的参数，即待接合的材料、焊丝的特性和直径、电流、 保护气体、焊速等来给定优选的送丝速度。
附图说明
通过下面参照附图给出的说明可以更清楚地理解本发明，其中：
图1示意性地说明经由液桥的金属过渡；
图2示意性地示出根据现有技术的熔滴过渡；
图3示出在电流为200A、焊速为2m/min以及CuSi3焊丝直径为1mm 的情况下熔滴频率与送丝速度的函数关系。
具体实施方式
如图所示，将自耗焊丝1以与非自耗钨电极的轴线大体上成约10°至 20°-例如约15°至20°-的角度α送入，此外，将自耗焊丝1的表面或端部 引导并持久地保持为离钨电极4的端部表面的距离D小于2mm。
图2示意性地示出根据现有技术的经由熔滴7的过渡。在此情况下， 在电极4和熔池2之间不存在永久液桥，此外，自耗焊丝的端部通常不被 引导或不是长久地保持与电极的锥形端部相距小于2mm。
图3示出在电流为200A、焊速为2m/min以及CuSi3焊丝直径为1mm 的情况下，熔滴频率与送丝速度的函数关系。
在由熔滴形成的过渡区域，提高送丝速度意味着熔滴频率增加，直至 出现一阈值，在该阈值下发生由液体流形成的过渡并且熔滴频率为零。
下面的表格给出在焊速VW为100～200cm/min、焊丝角度约为15°～ 20°、电极/焊丝距离D约为1mm的情况下，为实施本发明的方法所采用的 焊接参数的示例。
表格 焊接 材料 厚度 (mm) 气体 焊丝 U (V) I (A) Min Vwire (m/min) Max Vwire (m/min) Vweld (m/min) 构型 碳钢 2 Arcal 10 G3Si1 Φ1 11 160 1 1.6 1 外角 镀锌 碳钢 (10μm) 1 Arcal 10 CuSi3 Φ1 13 200 5.8 7 2 搭接 304L 不锈钢 2 Arcal 10 308 Φ1.2 14.5 210 4.8 5.6 1.5 搭接 镀锌 碳钢 (10μm) 1 Arcal 1 CuAl8 Φ1 14 180 5.5 6.8 1.75 搭接 碳钢 1 Arcal 10 CuSi3 Φ1 13 150 3.2 3.8 1 熔合线
ARCALTM10是含氩的气体，且氩中添加有体积百分数为2.5％的氢， 而ARCALTM1是含有纯氩的气体，这些气体可从Air Liquide公司购得。
最小送丝速度Min Vwire和最大送丝速度Max Vwire是为了实现经由液 桥的过渡而采用的速度。低于这些速度，则可得到通过熔滴形成的过渡； 而高于这些速度，则在该方法中出现扰动。
过渡模式可以在任意类型的材料以及各种接头构型如对节接头、搭接 接头、角接接头以及卷边接头上实现。
此外，为了证实本发明的方法，进行钨电极的寿命测试。
这些电极的寿命测试是在由镀锌钢制成的、具有厚度为20μm的表面 锌涂层的工件上，首先在无填充金属的情况下进行的。
在此情况下，可以通过240次引弧/焊道以及在不更换电极的情况下总 持续时间为240分钟的焊接来产生240个长度为1m的焊道。但是，240 次引弧/焊道之后，钨电极的终端已耗尽-即出现钨球粒。
在相同的条件下，但是采用自耗填充丝以及根据本发明的“液桥”重 复进行此测试。
在此情况中，可以产生270次引弧/焊道-即多产生30个焊道，并且 这样做时，在电极的端部没有出现可观察到的球粒。
此外，可以观察到焊丝具有保护作用，其中，由于焊丝用作锌蒸气“屏 障”以便保护钨电极不被来自待焊接的工件上的涂层的锌蒸气污染，从而 防止了所述蒸气污染钨电极。
这些试验示出本发明的方法的有效性，因为引弧次数可以增加约 10％，并且从而在上述采用自耗焊丝的情况下，采用相同的钨电极可形成 的焊道的数量增加。
通过优化焊接参数和条件，甚至可以希望获得甚至更大的收获。
本发明的方法可以用于对任何类型的材料以及在各种接头构型-尤其 是对接接头、搭接接头或角接接头以及卷边接头-上进行焊接。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 非自耗电极式电弧焊接方法 | 2020-05-11 | 85 |
| 一种矿热炉电极的非接触检测及最佳熔炼控制方法 | 2020-05-13 | 877 |
| 用于钨极惰性气体焊接的方法 | 2020-05-14 | 328 |
| 一种医疗用Zr-2.5Nb合金铸锭的制备方法 | 2020-05-13 | 141 |
| 一种矿热炉电极的非接触检测及最佳熔炼控制方法 | 2020-05-13 | 107 |
| 一种基于CMUT的生化传感器及其制备方法 | 2020-05-18 | 851 |
| 一种基于CMUT的生化传感器及其制备方法 | 2020-05-18 | 8 |
| 非自耗电极焊接系统以及其焊接方法 | 2020-05-11 | 473 |
| 一种废水处理用铁基非晶电极材料及其应用 | 2020-05-14 | 998 |
| 利用氧化层和电流诱导加热的热辅助磁写入 | 2020-05-13 | 200 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
