技术领域
[0001] 本
发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种电弧焊焊接方法及电弧焊焊接设备。
背景技术
[0002] 钨极电弧焊(Tungsten Inert Gas Welding,TIG)是一种在非消耗性
电极和工作物之间产生电弧，电弧传导热量的焊接方式，具有电弧稳定、外观成型美观、焊接
质量高等特点，通常用于打底焊接，盖面焊接和薄板精密焊接。
[0003] 但是，钨极电弧焊也具有熔深浅、焊接效率低的缺点。若待焊接材料的
焊缝较宽，则利用钨极电弧焊无法一次性完全焊合焊缝。
现有技术中，通常需要
对焊缝进行多次焊接，因而降低焊接效率，提高焊接成本。
发明内容
[0004] 本发明解决的问题是钨极电弧焊无法对具有较大宽度的焊缝进行一次性完全焊合，降低焊接效率，提高焊接成本。
[0005] 为解决上述问题，本发明提供一种电弧焊焊接方法，包括：提供焊接枪头，所述焊接枪头包括放电电极；提供可变
磁场产生装置，所述可变磁场的磁感应线方向为焊缝延伸方向；控制所述可变磁场的磁感应强度的强弱交替变化，所述放电电极在所述可变磁场内沿焊缝延伸方向运动进行焊接。
[0006] 可选的，在控制放电电极沿焊缝延伸方向运动过程中，控制所述磁感应线方向为放电电极移动的方向；或，控制所述磁感应线方向为背向放电电极移动的方向；或，控制所述磁感应线方向在朝向放电电极移动的方向、背向放电电极移动的方向之间交替变化。
[0007] 可选的，在控制放电电极沿焊缝延伸方向运动之前，将所述放电电极设置于焊缝沿其宽度方向的一侧；或，将所述放电电极设置于焊缝沿其宽度方向的中间
位置。
[0008] 可选的，所述可变磁场产生装置为电磁
铁，包括铁芯和缠绕在所述铁芯外围的电磁线圈。
[0009] 可选的，在控制放电电极沿焊缝延伸方向运动过程中，对所述铁芯进行降温。
[0010] 为解决上技术问题，本技术方案还提供一种电弧焊焊接设备，包括：焊接枪头，包括放电电极；可变磁场产生装置，所述放电电极位于可变磁场内，且所述可变磁场的磁感应线方向为焊缝延伸方向。
[0011] 可选的，所述可变磁场产生装置为两个，两个所述可变磁场产生装置沿焊缝方向相对设置在所述焊接枪头的两侧。
[0012] 可选的，所述可变磁场产生装置为电
磁铁，所述电磁铁包括铁芯和缠绕在所述铁芯外围的电磁线圈。
[0013] 可选的，所述电弧焊焊接设备还包括夹持部，所述铁芯固定设置于所述夹持部，所述夹持部固定设置于所述焊接枪头。
[0014] 可选的，所述电弧焊焊接设备还包括：控制
电路，包括：用于供电的电源，所述电源的正负极电连接电磁线圈的两端；
开关单元，所述开关单元电连接所述电源和电磁线圈，控制
电流正向或反向流过所述电磁线圈。
[0015] 可选的，所述开关单元包括：第一开关，包括：第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第一接线端电连接电源的正极，第二接线端电连接电磁线圈的第一端，第三接线端电连接电磁线圈的第二端；第二开关，包括：第四接线端、第五接线端和第六接线端，所述第四接线端电连接电源的负极，第五接线端电连接电磁线圈的第一端，第六接线端电连接电磁线圈的第二端。
[0016] 可选的，所述控制电路还包括电容，所述电容的两个接线端分别电连接所述电源的正负极。
[0017] 可选的，所述铁芯上还设有适于
冷却液流通的冷却通道。
[0019] 可选的，所述放电电极为钍钨电极。
[0020] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0021] 所述的电弧焊焊接设备，通过设置可变磁场产生装置，磁场的磁感应线方向为焊缝延伸方向，并使放电电极位于磁场内。在焊接过程中，放电电极与带焊接
工件之间的电弧在磁场中发生偏移，通过调整磁场的磁感应强度的强弱改变电弧的偏移距离，即，使得焊缝具有较大的宽度，能够使电弧
熔化焊缝在不同宽度上的材料。从而保证在焊接枪头沿焊缝延伸方向运动时，能够一次完成整个焊接过程，提高焊接效率，降低焊接成本。
[0022] 进一步的，所述可变磁场产生装置为电磁铁，通过对电磁铁的电磁线圈进行通电，以产生可变磁场。通过控制电磁线圈中电流的变化，能够较好的控制可变磁场中磁感应强度的变化，使得磁感应强度能够更有效的被控制。
[0023] 进一步的，所述电磁铁的铁芯上还设有冷却通道，冷却液能够在冷却通道中流通以降低铁芯的
温度，避免铁芯温度过高，从而提升铁芯的磁导率，使磁感应线更容易穿过铁芯。
附图说明
[0024] 图1是本发明具体
实施例电弧焊焊接设备的结构示意图；
[0025] 图2是本发明具体实施例控制电路的结构示意图；
[0026] 图3是本发明具体实施例控制电路中电磁线圈
电压随时间变化示意图；
[0027] 图4至图6是分别本发明具体实施例电弧焊焊接设备焊接过程中的三种示意图。
具体实施方式
[0028]
发明人研究发现，现有技术中，为了提高钨极电弧焊的焊接效率、降低焊接成本，通常采用以下三种方式对具有较大宽度的焊缝进行焊接。
[0029] 其一，在具体焊接过程中，焊接工人通过
手腕摆动使
焊枪沿垂直于焊缝方向来回移动，从而使
焊料能够落入较宽的焊缝范围内。当焊枪从焊缝的一端运动至另一端时，即能够提高焊接效率。
[0030] 但是，通过焊接工人手动控制的方式，对焊接工人具有较大的依赖性，一般无法保证焊接的均匀性，导致无论是焊接质量还是焊接外观，均不能达到令人满意的效果。
[0031] 其二，通过设置机械摆动结构，机械摆动结构固定连接焊枪。在焊接过程中，通过机械摆动，控制焊枪沿沿垂直于焊缝方向来回移动。当焊枪从焊缝的一端运动至另一端时，即能够一次完成整个焊接过程，提高焊接效率。
[0032] 但是，在机械摆动过程中，
焊丝也是摆动的，不能保证熔化后的焊丝均能够较好的落入焊缝中心位置，导致焊缝纹路不能均匀一致，影响焊接外观。另外，焊枪的摆动受到机械摆动结构的限制，导致焊枪无法快速沿焊缝方向焊接，限制了焊枪的焊接速度。
[0033] 其三，通过控制焊枪中钨极沿垂直于焊缝方向进行摆线运动，从而使电弧方向发生改变，熔化焊缝在不同宽度上的材料。此时，当焊枪从焊缝的一端运动至另一端时，也能够一次完成整个焊接过程，提高焊接效率。
[0034] 但是，一方面，钨极设置于焊枪
喷嘴中，喷嘴限制了钨极摆动的范围，也就是仅适用于焊缝宽度不大的情形。另一方面，钨极的摆线运动导致钨极无法被较好的冷却，为避免钨极温度太高，只能限制钨极中的电流大小，从而减小了钨极电弧焊的焊接适应范围。
[0035] 综上，现有技术中提高钨极电弧焊焊接效率的方式均存在各自的
缺陷。因此，亟待设计一种新的钨极电弧焊焊接设备，以解决上述技术问题。
[0036] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0037] 参照图1，一种电弧焊焊接设备100，具有焊接枪头10，所述焊接枪头10包括焊接枪口11和放电电极12。放电电极12的一端固定设置于焊接枪口11内，且能够通电；放电电极12的另一端伸出至焊接枪口11外，能够与待焊接工件200之间产生电弧。在焊接过程中，保护气体能够从焊接枪口11中喷出，以避免外界大气进入
焊接区域，造成焊接缺陷。
[0038] 其中，所述放电电极12具体为钍钨电极，所述保护气体具体为氩气。
[0039] 本发明具体以钨极氩弧焊焊接设备为例进行具体说明，但是本发明并非限定于此。放电电极12还可以采用其他类型的金属电极，保护气体也可以采用其他类型的气体。
[0040] 本实施例中，电弧焊焊接设备100还包括可变磁场产生装置20，具体的，所述可变磁场产生装置20为电磁铁，所述电磁铁包括铁芯21和缠绕在铁芯21外围的电磁线圈22，对电磁线圈22进行通电后，所述电磁铁产生磁场。如图1所示，所述铁芯21的一端设置于焊接枪口11位置处，使得磁场能够分布于焊接枪口11和待焊接工件200之间，且磁场的磁感应线方向为焊缝延伸方向x。
[0041] 在焊接过程中，对放电电极12和待焊接工件200进行通电，使得放电电极12与位于下方的待焊接工件200之间的气体发生放电，产生电弧，带电粒子在放电电极12和待焊接工件200之间运动。由于磁场的存在，带电粒子的运动受到洛伦兹
力的作用，从而改变其运动方向，使电弧发生偏转。洛伦兹力的方向垂直于磁感应线的方向和带电粒子运动方向，因此，带电粒子会在垂直于纸面的平面上发生偏移。带电粒子的偏移方向垂直于焊缝延伸方向x，即为焊缝的宽度方向。
[0042] 另外，根据洛伦兹力的公式：F＝Q×v×B。通过改变磁感应强度B，即能够改变带电粒子所受的洛伦兹力的大小。带电粒子所受洛伦兹力F越大，则带电粒子偏移的距离越远；带电粒子所受洛伦兹力F较小，则带电粒子偏移的距离越小。
[0043] 因此，在焊接过程中，可变磁场产生装置20能够在焊接枪口11和待焊接工件200之间产生磁场。电弧在磁场中发生偏移，通过改变磁场的磁感应强度B能够改变电弧的偏移距离，即使焊缝具有较大的宽度，也能够使电弧熔化焊缝在不同宽度上的材料。此时，当焊接枪头10沿焊缝延伸方向x从焊缝的一端运动至另一端时，能够一次完成整个焊接过程，提高焊接效率。
[0044] 相较于现有技术，本实施例的电弧焊焊接设备100无需手动控制焊接枪头10，能够保证焊接均匀性，使带焊接工件200在焊接后具有较好的外观。而且，焊丝不会摆动，熔化后的焊丝竖直向下掉落于焊缝上，保证焊缝纹路的均匀一致，进一步提升焊接外观。另外，通过磁场控制电弧摆动，因而不受机械摆动的限制，能够进一步提升焊接效率，降低焊接成本。
[0045] 需要说明的是，所述可变磁场改变磁感应强度B的方式包括：改变磁感应强度B的强弱，改变磁感应强度B的方向。
[0046] 另外，本实施例中，可变磁场产生装置20为电磁铁，以提供所述可变磁场，在其他
变形例中，还可以通过其他方式提供所述可变磁场，例如，在焊接枪口11位置处固定设置可变
磁性的磁体等。
[0047] 此外，可变磁场产生装置20的数量也没有具体限制。例如，可以仅设置一个可变磁场产生装置20(图1所示)，使所述可变磁场产生装置20与焊接枪头10沿焊缝延伸方向x相对设置；也可以设置两个可变磁场产生装置，且将两个可变磁场产生装置沿焊缝延伸方向x分别设置于焊接枪头10的两侧，以使焊接枪口11、带焊接工件200之间的磁场能够更加均匀。
[0048] 本实施例中，通过改变磁感应强度B以改变电弧的偏移距离。根据
电磁感应原理，磁感应强度B的强弱和方向受到电磁线圈22中电流大小和方向的影响。具体的，若电磁线圈22中的电流越大，则磁感应强度B越大；若电磁线圈22中的电流方向发生改变，则磁感应强度B的方向发生改变。
[0049] 通过控制电磁线圈22中电流的变化，能够较好的控制磁感应强度B的变化，使得磁感应强度B能够更有效的被控制。
[0050] 参照图2，所述电弧焊焊接设备100还包括控制电路30，所述控制电路30包括供电的电源31和开关单元32。其中，开关单元32电连接电源31和电磁线圈22，能够断开和闭合，以对电磁线圈22进行通电或断电；所述开关单元32还能够控制对电磁线圈22进行正向通电或反向通电。
[0051] 具体的，所述开关单元32包括第一开关32a和第二开关32b。其中，所述第一开关32a包括第一接线端aa、第二接线端bb和第三接线端cc；第一接线端aa电连接电源的正极，第二接线端bb电连接电磁线圈的第一端22a，第三接线端cc电连接电磁线圈的第二端22b。
[0052] 所述第二开关32b包括第四接线端dd、第五接线端ee和第六接线端ff；第四接线端dd电连接电源的负极，第五接线端ee电连接电磁线圈的第一端22a，第六接线端ff电连接电磁线圈的第二端22b。
[0053] 当第一开关32a导通第一接线端aa、第二接线端bb时，第二开关32b导通第四接线端dd、第六接线端ff。此时，电流从所述第一端22a流过第二端22b，即，电流正向流过电磁线圈22。
[0054] 当第一开关32a导通第一接线端aa、第三接线端cc时，第二开关32b导通第四接线端dd、第五接线端ee。此时，电流从所述第二端22b流过第一端22a，即，电流反向流过电磁线圈22。
[0055] 开关单元32的动作可以通过自动控制的方式实现。具体通过设定时间，使得电磁线圈22在正向通电一段时间后，开关单元32动作，对电磁线圈22进行反向通电；在电磁线圈22反向通电一段时间后，开关单元32动作，对电磁线圈22进行正向通电。往复循环，以改变磁场中磁感应线的方向。
[0056] 本实施例中，所述电源31具有额定电压，若仅通过开关单元32的动作，则施加于电磁线圈22两端的电压大小不会发生变化，即磁场中的磁场强度的强弱不会发生变化，导致电弧的偏移距离始终保持一定。此时，电弧仅能熔化焊缝在宽度上的一部分材料，无法一次完成整个焊接过程。
[0057] 因此，所述控制电路30还包括电容33，所述电容33的两个接线端分别电连接所述电源31的正负极。如图3所示，当开关单元32动作时，所述电容33能够将直流电转化为周期性的交流电输出至电磁线圈22，从而获得周期性变化的磁场，使得电弧在磁场作用下沿焊缝横向做周期性摆动。
[0058] 此时，当焊接枪头10沿焊缝延伸方向x从焊缝的一端运动至另一端时，能够一次完成整个焊接过程，提高焊接效率，降低焊接成本。
[0059] 在其他实施例中，还可以采用其他方式获得周期性变化的磁场。例如，在电路中设置可变
电阻，通过调整可变电阻的大小，使电磁线圈22中的电流发生周期性改变，从而使磁场发生周期性变化。
[0060] 继续参照图1，所述电弧焊焊接设备100还包括夹持部40，所述可变磁场产生装置20固定设置于所述夹持部40，所述夹持部40固定设置于所述焊接枪头10。因此，当焊接枪头
10沿焊缝方向运动时，所述夹持部40能够跟随焊接枪头10运动，使得电弧始终能够处于可变磁场产生装置20所产生的磁场之中。具体的，所述夹持部40为绝缘夹持部，以避免外界电路干扰所述可变磁场。
[0061] 所述电磁铁的铁芯21上设有冷却通道21a，所述冷却通道21a包括进液口aa和出液口bb，冷却液从进液口aa流入铁芯21内部，并从出液口bb流出，以降低铁芯21的温度，提升铁芯21的磁导率。具体的，所述铁芯21为硅钢材料制成，硅钢具有较好的磁导率，适于使磁感应线穿过。
[0062] 本实施例还提供一种电弧焊焊接方法。
[0063] 参照图3，施加于电磁线圈22两端的电压随时间发生周期性变化。因此，电磁线圈22中的电流随时间发生周期性变化。
[0064] 参照图4，在焊接前，使放电电极12对准焊缝201沿宽度方向y(垂直于焊缝延伸方向x)上的中间位置。在焊接过程中，待焊接工件200连接电源正极，放电电极12连接电源负极，放电电极12与待焊接工件200之间产生电弧cc，带电粒子在放电电极12、待焊接工件200之间运动。
[0065] 在t0时刻，电磁线圈22两端的电压为零。此时，电磁线圈22中无电流流过，磁感应强度为零，带电粒子不受洛伦兹力的作用，带电粒子朝向待焊接工件200运动，不会沿宽度方向y发生偏移。即，电弧cc不发生偏移，处于焊缝201中间位置的材料被融化。
[0066] 在t1时刻，电磁线圈22两端的电压达到正向最大值U0。此时，电磁线圈22中正向流过最大电流值。
[0067] 参照图5，磁感应线穿过纸面，且朝向纸面内部，磁感应强度达到最大值，带电粒子受到洛伦兹力的作用。所述带电粒子在朝向待焊接工件200运动的过程中，沿宽度方向y(最左侧)进行偏移。即，电弧cc沿宽度方向y(最左侧)进行偏移，处于焊缝201最左侧位置的材料被融化。
[0068] 在t2时刻，电磁线圈22两端的电压为零。同样的，参照图4，电弧cc不发生偏移，处于焊缝201中间位置的材料被融化。
[0069] 在t3时候，电磁线圈22两端的电压达到负向最大值－U0。此时，电磁线圈22中负向流过最大电流值。
[0070] 参照图6，磁感应线穿过纸面，且朝向纸面外部，磁感应强度达到最大值，带电粒子受到洛伦兹力的作用。所述带电粒子在朝向待焊接工件200运动的过程中，沿宽度方向y(最右侧)进行偏移。即，电弧cc沿宽度方向y(最右侧)进行偏移，处于焊缝201最右侧位置的材料被融化。
[0071] 在t4时刻，电磁线圈22两端的电压为零。同样的，参照图4，电弧cc不发生偏移，处于焊缝201中间位置的材料被融化。
[0072] 从t1时刻至t4时刻，完成一个循环。电弧cc从焊缝201的中间位置依次运动至最右侧位置、中间位置、最左侧位置、中间位置，回到起点。因此，电弧cc能够熔化焊缝201沿宽度方向y上的所有材料。
[0073] 当焊接枪头10沿焊缝方向x运动时，处于放电电极12位置的焊丝(图中未示出)溶化后，落入熔池中，能够一次性将焊缝焊合，完成整个焊接过程，提高焊接效率，降低焊接成本。
[0074] 如图3所示，本实施例中，在t1时刻，电压正向最大值U0持续了一段时间；在t3时刻，电压负向最大值U0持续了一段时间。这是因为，在一个循环过程中，电弧cc位于焊缝201的最左侧、最右侧的次数只有一次，而在其他位置分别有两次，使电弧cc在焊缝201的最左侧、最右侧停留一段时间，能够均匀的熔化焊缝201沿宽度方向各个位置上的材料。
[0075] 进一步的，所述t0、t2之间的时间差等于所述t2、t4之间的时间差。以保证焊缝201中心位置的两侧均能够具有相同的时间进行加热，进一步均匀的熔化焊缝201沿宽度方向各个位置上的材料。
[0076] 由前述可知，带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，磁感应强度越大，则所受到的洛伦兹力越大，偏移距离越远。因此，需要根据焊缝201的具体宽度设定磁感应强度的最大值，以防止电弧cc偏离出焊缝201；同时，避免电弧cc无法达到焊缝201的边缘位置。
[0077] 具体的，可以通过控制电压最大值U0，以控制磁感应强度的最大值。
[0078] 需要说明的是，本实施例中，将放电电极12设置在焊缝201的中间位置。因而需要改变磁场的磁感应线方向，以使电弧cc先后能够运动至焊缝201中心位置的两侧。
[0079] 在其他变形例中，可以将放电电极12设置在焊缝201沿宽度方向y上的一侧。此时，只需改变磁场强度的强弱，而无需改变磁感应线的方向。具体的，磁感应线方向可以为焊接枪头10沿焊缝移动的方向，也可以为背向焊接枪头10沿焊缝移动的方向。不影响本技术方案的实施。
[0080] 本实施例中，在焊接过程中，还对所述电磁铁的铁芯21进行降温。以降低铁芯21的温度，提升铁芯21的磁导率。
[0081] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与
修改，因此本发明的保护范围应当以
权利要求所限定的范围为准。
