一种电弧脉冲复合行走脉冲的铜及铜合金管子焊接方法技术

本发明专利技术提出的是一种电弧脉冲复合行走脉冲的铜及铜合金管子焊接方法。依据实际管子焊接坡口要素，壁厚、装配间隙、坡口钝边量，通过熔池形态的热

【技术实现步骤摘要】
一种电弧脉冲复合行走脉冲的铜及铜合金管子焊接方法


[0001]本专利技术涉及焊接领域的铜及铜合金管子焊接，特别是涉及一种电弧脉冲复合行走脉冲的铜及铜合金管子焊接方法。

技术介绍

[0002]铜及铜合金的导热系数比普通碳钢大7～11倍，焊接时热量从基材散失较快，因此相比钢的焊接，铜及铜合金焊接需要更大的电弧能量（热输入）才能达到较好的熔透效果。但是液态铜的表面张力比铁小1/3，而流动性比钢大1～1.5倍。因此对于薄壁铜及铜合金管子焊接时，当电弧能量较小时，即小于“临界熔透焊接热输入”，坡口侧壁及根部就会产生未焊透缺陷；焊接电弧能量过大时，即大于“临界烧穿焊接热输入”时，又会产生“烧穿”现象。而采用常用的恒速脉冲电弧焊时，脉冲频率较大时其效果等同于恒流焊接，当脉冲频率较小时，峰值电流时背部易产生“烧穿”而基值电流时根部易产生未焊透现象。

技术实现思路

[0003]为了能够解决在满足铜及铜合金焊缝全熔透的前提下、保证薄壁铜管打底焊不出现“烧穿”现象的技术问题，本专利技术提供了一种电弧脉冲复合行走脉冲的铜及铜合金管子焊接方法。该方法通过自动行走或旋转脉冲频率和相位与电弧脉冲协调匹配一致时，依据打底焊坡口间隙、焊缝成形需要，选择“空行焊”或“填丝焊”；当选用填丝焊时，设定和调节送丝为脉冲送丝，并调节送丝参数与电弧脉冲和行走脉冲的频率和相位的匹配性和协调性，解决铜及铜合金管子焊接的技术问题。
[0004]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种电弧脉冲复合行走脉冲的铜及铜合金管子焊接方法，依据实际管子焊接坡口要素，壁厚、装配间隙和坡口钝边量，通过熔池形态的热
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力学数值分析模型和实际管件的焊接试验确定焊接规范参数，包括脉冲峰值电流、脉冲延迟时间，保证峰值电流的电弧能量超过临界熔透电弧能量，从而达到根部熔透效果；同时通过工艺试验确定焊接电流脉冲幅比和脉宽比、基值电流时的行走或旋转速度和行走或旋转时间，达到平均电弧能量低于临界烧穿电流，保证根部不烧穿。通过微机调节和控制，达到自动行走或旋转脉冲、自动送丝脉冲的频率和相位与电弧脉冲协调一致性，熔池形状变化规律稳定可控，从而获得正面和根部焊缝熔透并成形良好的焊缝；包括如下步骤：1）针对管子壁厚、直径及坡口要素，包括坡口钝边量和坡口装配间隙，依据熔池形态的热
‑
力学数值分析模型和焊接工艺参数试验，初步确定临界熔透电弧能量和临界烧穿电弧能量。
[0005]2）设置焊接电参数，包括电弧峰值电流、电弧基值电流、脉冲幅比、脉宽比和脉冲频率。
[0006]3）设置焊枪行走或旋转参数，包括峰值电流的停留时长、基值电流的旋转速度和
旋转时长。
[0007]4）焊枪行走或旋转参数与焊接电参数的匹配和优化。
[0008]5）对于填丝焊，设置送丝参数包括送丝速度、送丝频率和送丝延迟时间。
[0009]6）送丝参数或填丝焊与电参数、焊枪旋转参数的匹配和优化。
[0010]7）电弧脉冲复合行走脉冲的打底焊接。
[0011]8）电弧脉冲复合恒速行走和恒速送丝填充焊接。
[0012]积极效果：由于本专利技术与恒流氩弧焊或单纯电弧脉冲钨极氩弧焊相比，电弧脉冲复合行走脉冲的焊接具有热输入易于控制、焊缝熔透性好、焊缝成形可控、根部不易烧穿等优点，解决了铜及铜合金这类导热速率大的金属管在较小规范打底焊接时易产生未焊透、较大焊接规范打底焊时易烧穿问题。显著提升铜及铜合金管件焊接质量，降低铜及铜合金管件报废率。适宜作为一种电弧脉冲复合行走脉冲的铜及铜合金管子焊接方法应用。
附图说明
[0013]图1为电弧脉冲复合行走脉冲和送丝脉冲的波形示意图；图中，A表示电弧电流，Vh表示焊头钨极移动速度，Vs表示送丝速度，T表示时间；图2为电弧脉冲复合行走脉冲和送丝脉冲的焊接过程示意图；图中，
⑴
表示：峰值电流时保证焊缝熔透，钨极保持不动或低速旋转；
⑵
表示：电流降至维弧电流，防止烧穿，同时钨极快速移动（旋转）至下一焊点；
⑶
表示：钨极移动停止或减速，电流增至峰值，形成新熔池；
⑷
表示：形成连续的熔透焊缝；图3为紫铜管结构及焊接坡口不开坡口图；图4为焊接设备构成框图；图5为综合试验装置示意图；图6为空行焊的电弧脉冲复合行走脉冲打底焊逻辑图；图中，A：一个焊接周期的开始，一个焊接周期焊接工作从开始到结束（由遥控器控制完成）；A
‑
B：电弧在起弧之前，程序中保护气体提前送气；B：电弧以高频方式脉冲起弧；B
‑
C：旋转延迟；C：焊头旋转开始，电弧处在峰值电流时，旋转速度为0，电弧处在基值电流时，焊头以一定速度旋转，两者频率、相位相同；D：焊头旋转至363
°
，电流衰减开始；D
‑
E：电流衰减，一般情况下，电流衰减位置在365
°‑
370
°
位置，在接头处重叠，从而保证焊接成形；E：焊炬旋转停止；F：电弧熄弧；F
‑
G：延后停气时间，防止高温的焊道表面氧化；G：保护气停止，焊接周期结束。
[0014]图7为紫铜管电弧脉冲复合行走填丝焊接逻辑图；
A：一个焊接周期的开始，一个焊接周期焊接工作从开始到结束（由遥控器控制完成）；A
‑
B：电弧在起弧之前，程序中保护气体提前送气；B：电弧以高频方式脉冲起弧；C：电弧达到焊接电流，进入脉冲循环；C
‑
D：旋转延迟；D：焊头旋转开始C
‑
E：送丝延迟；E：送丝开始；F：焊接旋转至363
°
，焊丝回抽，停止送丝，电流衰减开始；F
‑
G：电流衰减，一般情况下，电流衰减位置在365
°‑
370
°
位置，在接头处重叠，从而保证焊接成形；H：焊头旋转停止；I：电弧熄弧；I
‑
J：延后停气时间，防止高温的焊道表面氧化；J：保护气停止，焊接周期结束。
[0015]图8为铁白铜管结构及焊接坡口图；图9为铁白铜管电弧脉冲复合行走脉冲和送丝脉冲打底焊逻辑图；图中，A：一个焊接周期的开始，一个焊接周期焊接工作从开始到结束（由遥控器控制完成）；A
‑
B：电弧在起弧之前，程序中保护气体提前送气；B：电弧以高频方式脉冲起弧，起弧后达到焊接电流，进入脉冲焊接循环；B
‑
C：送丝、旋转延迟；C：送丝开始，电弧处在脉冲峰值电流时，以一定速度送丝，电弧处在脉冲基值电流时，送丝速度为0，两者频率、相位相同；C：焊头旋转开始，电弧处在脉冲峰值电流时，旋转速度为0，电弧处在脉冲基值电流时，焊头以一定速度旋转，两者频率、相位相同；D：焊接旋转至363
°
，焊丝回抽，停止送丝，电流衰减开始；D
‑
E：电流衰减，一般情况下，电流衰减位置在365
°‑
370
°
位置，在接头处重叠，从而保证焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电弧脉冲复合行走脉冲的铜及铜合金管子焊接方法，其特征是：依据实际管子焊接坡口要素，壁厚、装配间隙和坡口钝边量，通过熔池形态的热
‑
力学数值分析模型和实际管件的焊接试验确定焊接规范参数，包括脉冲峰值电流、脉冲延迟时间，保证峰值电流的电弧能量超过临界熔透电弧能量，从而达到根部熔透效果；同时通过工艺试验确定焊接电流脉冲幅比和脉宽比、基值电流时的行走或旋转速度和行走或旋转时间，达到平均电弧能量低于临界烧穿电流，保证根部不烧穿，通过微机调节和控制，达到自动行走或旋转脉冲、自动送丝脉冲的频率和相位与电弧脉冲协调一致性，熔池形状变化规律稳定可控，从而获得正面和根部焊缝熔透并成形良好的焊缝；包括如下步骤：针对管子壁厚、直径及坡口要素，包括坡口钝边量和坡口装配间隙，依据熔池形态的热
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力学数值分析模型和焊接工艺参数试验，初步确定临界熔透电弧能量和临界烧穿电弧能量；设置焊接电参数，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩永庆，苏武，王烨煊，郭海，刘殿宝，高峰，许峥宸，
申请(专利权)人：渤海造船厂集团有限公司，
类型：发明
国别省市：