本发明专利技术公开了一种针对Ti-6Al-4V钛合金平板焊缝气孔清除的焊接配件机构及脉冲焊接方法，焊接配件机构由二自由度转台和拖斗组成，二自由度转台和拖斗与焊枪连接，二自由度转台实现拖斗姿态调节。保护氩气经拖斗流入流出后作用到工件的焊缝处，能够保证焊接过程中焊后区域完全处于氩气保护气氛中。本发明专利技术脉冲焊接方法通过设置合理的脉冲焊接参数和特定焊接工艺，实现Ti-6Al-4V钛合金超高频脉冲焊接，在焊接过程中，有效清除Ti-6Al-4V钛合金平板对接焊缝的气孔，达到无气孔氩弧焊接，确保焊缝成形质量。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种针对Ti-6Al-4V钛合金平板焊缝气孔清除的焊接配件机构及脉冲焊接方法，焊接配件机构由二自由度转台和拖斗组成，二自由度转台和拖斗与焊枪连接，二自由度转台实现拖斗姿态调节。保护氩气经拖斗流入流出后作用到工件的焊缝处，能够保证焊接过程中焊后区域完全处于氩气保护气氛中。本专利技术脉冲焊接方法通过设置合理的脉冲焊接参数和特定焊接工艺，实现Ti-6Al-4V钛合金超高频脉冲焊接，在焊接过程中，有效清除Ti-6Al-4V钛合金平板对接焊缝的气孔，达到无气孔氩弧焊接，确保焊缝成形质量。【专利说明】—种针对T 1-6A卜4V钛合金平板焊缝气孔清除的焊接配件机构及HPVP-GTAW焊接方法
本专利技术涉及超高频脉冲焊接
，更特别地说，是指一种对T1-6A1-4V钛合金平板焊接气孔清除，主要采用超高频脉冲焊接技术达到焊缝气孔清除效果，通过合理的脉冲焊接工艺和焊接配件机构，有效地消除了 T1-6A1-4V钛合金材料焊缝气孔，保证焊缝质量。
技术介绍
钛合金具有较高的比刚度、优异的抗腐蚀性能，同时具有密度小，耐热性、韧性和焊接性好等特点，在航空航天、车辆工程、石油化工等各个领域应用广泛。其焊接技术和工艺决定了焊缝成形质量和工件性能，目前使用的钛合金中有50%为α + β双相Ti 一 6Α1 一4V钛合金。钛合金的传统焊接方法是采用直流钨极氩弧焊，在生产实践中，钛合金传统氩弧焊焊件气孔敏感性极高，尤以氢气孔最为严重，这将直接影响焊件使用寿命，成为T1-6Α1 - 4V钛合金氩弧焊接的瓶颈，目前工程及试验研究多采用严格的焊前处理及工艺流程来解决，如机械加工清除氧化膜、超声波清理等等，但依然很难获得优质的焊缝成形。脉冲钨极氩弧焊(P-TIG，所述P-TIG是Pulsed-TIG的简写)，它是由焊接电源向电弧提供按一定规律变化的脉冲电流进行焊接的方法。焊接过程是由基本电流维持电弧稳定燃烧，用可控的脉冲电流加热熔化工件，每一个脉冲形成一个点状熔池，脉冲间隙熔池凝固成焊点，下一个脉冲电 流作用时，在已部分凝固的焊点上又有部分填充金属和母材金属被熔化，形成新的熔池，通过焊速和脉冲间隙的调节，得到相互搭接的焊点，最后获得连续焊缝。脉冲钨极氩弧焊是通过调节脉冲频率、脉冲宽度比、脉冲电流值等参数来控制热输入量的大小进行控制熔池的体积、熔深、热影响区大小，最后达到完美的焊缝成形。复合超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊技术(HPVP-GTAW，hybrid pulsevariable polarity gastungsten arc welding)是在变极性焊接方法基础上发展起来的一种优质高效的新型电弧焊接工艺，该工艺在超快速电流极性变换(di/dt ^ 50Α/μ s)的基础上加入百安培以上的超高频脉冲方波电流(脉冲频率> 20kHz)。如图1所示的常规超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊的系统结构图，图中，控制柜一方面通过焊枪运动指令控制焊枪运动机构作运动，另一方面通过工件台运动指令控制工件运动机构作运动，工件运动机构上安装有工件平台，工件平台用于放置被焊接的工件，焊枪安装在焊枪运动机构上，超高频脉冲焊接电源用于提供焊接工件所需的工艺参数。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提出一种针对T1-6A1_4V钛合金平板焊缝气孔清除的脉冲焊接方法，该脉冲焊接方法在常规焊前处理条件下，有效清除T1- 6A1 - 4V钛合金平板对接焊缝的气孔，确保焊缝成形质量，其主要用途在于实现T1- 6A1 - 4V钛合金无气孔氩弧焊接。通过设定脉冲焊接参数，特定工艺流程，实现T1- 6A1 - 4V钛合金超高频脉冲焊接，通过与常规氩弧焊对比发现，焊缝成形质量好，气孔敏感性显著降低，焊缝氢气孔得到有效遏止。该方法采用HPVP-GTAW技术达到焊缝气孔清除效果，通过合理的脉冲焊接工艺，有效消除T1- 6A1 - 4V钛合金加工成平板材料时的焊缝气孔，保证焊缝质量。本专利技术的目的之二是提供一种适用于HPVP-GTAW的焊接配件机构，该焊接配件与现有的超高频脉冲钨极氩弧焊设备结合使用。焊接配件用于实现在已有焊枪三自由度运动系统的基础上，设计完成二自由度转台及辅助气体保护，二自由度转台实现拖斗在工件的X轴、Y轴方向的运动，保护气将从焊枪、工件背部及焊枪行进后方三个方向提供保护氛围，其中焊枪行进后方将通过拖斗实现保护，二自由度转台将主要实现拖斗姿态调节，保证焊接过程中焊后区域完全处于气体保护氛围中。本专利技术是一种针对T1-6A1_4V钛合金平板焊缝气孔清除的焊接配件机构，所述焊接配件机构添加在超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊系统中；该焊接配件机构包括有焊台(I)、拖斗(3)、二自由度转台(5)和连接板(6)；焊台(I)的一端设有保护气入口( 1B)、焊台(I)的另一端设有保护气出口( 1A)，保护气入口( 1B)与保护气出口( 1A)之间是氩气通道(1C)，氩气通道(1C)上设有小孔，该小孔用于氩气排出；焊台(I)的四个角上设有通孔(1D)，通过在该通孔(ID)中放置螺钉实现将焊台(I)与工作台固定；连接板(6)分别安装在焊枪运动机构和第二外面罩(5G)上；拖斗(3)的一端是套筒(3B)、该套筒(3B)的中心是通孔(3G)，该中心通孔(3G)用于放置焊枪(4)的枪头，焊枪(4)的枪头套接在套筒(3B)的中心通孔(3G)后通过紧顶钉(3A)锁紧； 拖斗(3)的上板面(3H)上设有气流入口( 3C)，该气流入口( 3C)用于与氩气设备连接，实现将氩气设备中的氩气导入拖斗(3)的导流腔中。所述导流腔是由气流入口(3C)、第一导流通道(3D)和第二导流通道(3E)构成；氩气经气流入口(3C)流入后，扩散到第一导流通道(3D)，最后经第二导流通道(3E)流出；二自由度转台(5)上设有托架(5A)、第一支架(5B)、第二支架(5C)、第一电机(?)、第二电机(5E)、第一外罩(5F)、第二外罩(5G)、挡板(5H)、第一蜗杆(5J)、第一连接轴(5K)、第一蜗轮(5L)、第二蜗杆(5M)、第二连接轴(5N)、第二蜗轮(5P)；托架(5A)的中部是下凹部(5AI)，该下凹部(5AI)用于放置焊枪(4 )的长筒；托架(5A)通过螺钉安装在第一支架(5B)的第一横板(5B1)上；第一支架(5B)为U形结构；第一支架(5B)上设有第一横板(5B1)、第一支臂(5B2)和第二支臂(5B3);第一支臂(5B2)的端部与第二支架(5C)的第三支臂(5C2)的端部通过螺钉固定安装；第二支臂(5B3)的端部与第二支架(5C)的第四支臂(5C3)的端部通过螺钉固定安装；第一横板(5B1)的底部通过螺钉实现与托架(5A)两端的连接；第一支架(5B)的第二支臂(5B3)的内侧板面上通过螺钉固定有挡板(5H)。挡板(5H)与第一外罩(5F)固定安装，所述第一外罩(5F)内放置有第一蜗杆(5J)、第一连接轴(5K)和第一蜗轮(5L)；第二支架(5C)为U形结构；第二支架(5C)上设有第二横板(5C1)、第三支臂(5C2)和第四支臂(5C3)。第三支臂(5C2)的端部第一支架(5B)的第一支臂(5B2)的端部通过螺钉固定安装；第四支臂(5C3)的端部与第一支架(5B)的第二支本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针对Ti‑6Al‑4V钛合金平板焊缝气孔清除的焊接配件机构，所述焊接配件机构添加在超高频脉冲方波变极性钨极氩弧焊系统中；其特征在于：该焊接配件机构包括有焊台（1）、拖斗（3）、二自由度转台（5）和连接板（6）；焊台（1）的一端设有保护气入口（1B）、焊台（1）的另一端设有保护气出口（1A），保护气入口（1B）与保护气出口（1A）之间是氩气通道（1C），氩气通道（1C）上设有小孔，该小孔用于氩气排出；焊台（1）的四个角上设有通孔（1D），通过在该通孔（1D）中放置螺钉实现将焊台（1）与工作台固定；连接板（6）分别安装在焊枪运动机构和第二外面罩（5G）上；拖斗（3）的一端是套筒（3B）、该套筒（3B）的中心是通孔（3G），该中心通孔（3G）用于放置焊枪（4）的枪头，焊枪（4）的枪头套接在套筒（3B）的中心通孔（3G）后通过紧顶钉（3A）锁紧；拖斗（3）的上板面（3H）上设有气流入口（3C），该气流入口（3C）用于与氩气设备连接，实现将氩气设备中的氩气导入拖斗（3）的导流腔中。所述导流腔是由气流入口（3C）、第一导流通道（3D）和第二导流通道（3E）构成；氩气经气流入口（3C）流入后，扩散到第一导流通道（3D），最后经第二导流通道（3E）流出；二自由度转台（5）上设有托架（5A）、第一支架（5B）、第二支架（5C）、第一电机（5D）、第二电机（5E）、第一外罩（5F）、第二外罩（5G）、挡板（5H）、第一蜗杆（5J）、第一连接轴（5K）、第一蜗轮（5L）、第二蜗杆（5M）、第二连接轴（5N）、第二蜗轮（5P）；托架（5A）的中部是下凹部（5A1），该下凹部（5A1）用于放置焊枪（4）的长筒；托架（5A）通过螺钉安装在第一支架（5B）的第一横板（5B1）上；第一支架（5B）为U形结构；第一支架（5B）上设有第一横板（5B1）、第一支臂（5B2）和第二支臂（5B3）；第一支臂（5B2）的端部与第二支架（5C）的第三支臂（5C2）的端部通过螺钉固定安装；第二支臂（5B3）的端部与第二支架（5C）的第四支臂（5C3）的端部通过螺钉固定安装；第一横板（5B1）的底部通过螺钉实现与托架（5A）两端的连接；第一支架（5B）的第二支臂（5B3）的内侧板面上通过螺钉固定有挡板（5H）。挡板（5H）与第一外罩（5F）固定安装，所述第一外罩（5F）内放置有第一蜗杆（5J）、第一连接轴（5K）和第一蜗轮（5L）；第二支架（5C）为U形结构；第二支架（5C）上设有第二横板（5C1）、第三支臂（5C2）和第四支臂（5C3）。第三支臂（5C2）的端部第一支架（5B）的第一支臂（5B2）的端部通过螺钉固定安装；第四支臂（5C3）的端部与第一支架（5B）的第二支臂（5B3）的端部通过螺钉固定安装；第二横板（5C1）的外侧板面上通过螺钉固定有第二外罩（5G）的一端，第二外罩（5G）的另一端安装在连接板（6）上，连接板（6）与焊枪运动机构固定；第二外罩（5G）内放置有第二蜗杆（5M）、第二连接轴（5N）和第二蜗轮（5P）；第二外罩（5G）为中空结构，第二外罩（5G）的前板面（5G1）与第二支架（5C）的第二横板（5C1）的外侧板面固定，第二外罩（5G）的后板面（5G2）与连接板（6）连接；第二外罩（5G）的后板面（5G2）的中心位置设有轴孔（5G3），该轴孔（5G3）用于放置第二蜗杆（5M）的一端，置入轴孔（5G3）内的第二蜗杆（5M）的一端通过键卡紧实现第二蜗杆（5M）与第二外罩（5G）的固定。挡板（5H）的中心设有一轴孔，该轴孔用于安装第一蜗杆（5J）的一端。第一蜗杆（5J）的一端与轴孔的安装与第二蜗杆（5M）的一端与轴孔（5G3）的安装是相同的。挡板（5H）固定安装在第一支架（5B）的第二支臂（5B3）端部的内板面上。第一蜗杆（5J）与第一蜗轮（5K）啮合，第一蜗轮（5L）通过键固定在第一连接轴（5K）上，第一连接轴（5K）通过第一联轴器与第一电机（5D）的输出轴连接。第二蜗杆（5M）与第二蜗轮（5P）啮合，第二蜗轮（5P）通过键固定在第二连接轴（5N）上，第二连接轴（5N）通过第二联轴器与第二电机（5E）的输出轴连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：齐铂金，杨明轩，杨舟，从保强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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