本發明屬于焊接技術領域，是新型復合電弧及焊接工藝技術，具體涉及焊炬構造和焊接電弧控制技術，將雙脈沖MIG焊和TIG焊集成一體的工藝方法。

背景技術：

在焊接領域，脈沖電弧焊和TIG焊都具有顯著特點。TIG具有電弧穩定，電弧加熱集中的優點，同時存在著效率低的缺點。熔化極電弧焊在保護氣體和電弧長度以及熔化電極材料不同的情況下，出現特征顯著不同的熔滴過渡形式，并由此產生不同的焊縫成形和焊縫性能。脈沖MIG焊接以在很大的電流范圍內獲得射流過渡，軸向性好，飛濺小，適應于全位置焊接，焊縫成形美觀的優點，大大促進了高質量，高效率焊接工藝的發展。隨著機器人的快速發展與大量應用，熔化極弧焊在機器人焊接上應用越來越多，而非熔化極弧焊應用則相對較少，原因是非熔化極弧焊在焊接過程中需要有專門的焊絲送進機構，這勢必會使機器人操作靈活性降低，且使執行機構的負荷加大影響其運行精度。為克服這一問題，法國液空焊接集團SAF開發一種新型TIG焊槍TopeTIG，其特征是將TIG焊的送絲位置進行了改變，形成如圖1所示。這種模式雖然解決了一定的問題，但是焊接效率還存在有提高的空間。

技術實現要素：

本發明針對上述現有技術中存在的問題，基于TopeTIG焊槍的結構特點，為進一步提高鎢極氬弧焊的焊接效率，提出一種將脈沖MIG電弧和TIG電弧結合在一起形成復合焊炬。

本發明的另一個目的在于提供一種脈沖復合電弧焊接的焊接方法。

本發明的技術方案如下：

復合焊炬，包括TIG焊槍主體、鎢電極及保護氣體噴嘴，鎢電極的兩側對稱設置焊絲導電嘴，焊絲穿過焊絲導電嘴，焊絲及焊絲導電嘴的外部套裝有焊絲導電體，焊絲導電體與焊槍主體之間設有絕緣隔離層，焊絲導電嘴的中心線與鎢電極中心線相交于一點，且焊絲中心線與鎢電極尖端輪廓線相平行。

所述的鎢電極外側套裝有高溫絕緣套。

本發明的焊接方法包括下述步驟：

在焊接件準備就緒及對準鎢極起弧位置后，開啟TIG焊電源引燃電弧；在引弧前，需要通過保護氣路提前給焊接區域通入保護氣體；在排除焊接區域的空氣后，在鎢極與工件之間施加高頻高壓引燃TIG電弧，當TIG電弧燃燒并形成熔池后，開始送進雙焊絲并啟動脈沖MIG焊接電源；在雙焊絲進入TIG電弧區域后，雙焊絲將被TIG電弧加熱熔化，同時在焊絲端部與工件間將產生MIG脈沖電弧；在焊接過程中，因TIG和MIG電弧電流為同一方向電流產生電磁收縮效應而使電弧聚集為一個整體電弧，而該整體電弧將同時加熱母材金屬和送進的焊絲熔化形成焊接熔池金屬；在焊接停止時，先關斷MIG焊槍，焊絲停止送進，MIG焊接電流進入收弧階段，這時雙焊絲在TIG電弧的加熱下繼續熔化并使焊絲干伸長度變小，而TIG電弧會繼續燃燒；當進一步關斷TIG焊槍開關后，TIG電弧電流衰減使熔池緩慢冷卻直至最終熄滅。

本發明的優點效果如下：

采用復合電弧加熱，加速了焊絲的熔化，提高了焊接效率，同時減小了復合電弧的槍體結構，增加了靈活性，因此很適合于機器人焊接。

附圖說明

圖1為現有技術中Tope TIG焊槍結構示意圖。

圖2為本發明復合電弧槍結構示意圖。

圖2中，1-焊絲導電體；2-絕緣隔離層；3-高溫絕緣套；4-復合電弧；5-焊絲；6-焊絲導電嘴；7-保護氣體噴嘴；8-鎢電極；9-TIG焊槍主體；10-鎢極導電夾；11-母材；12-保護氣體；13-傳統送絲位置。

具體實施方式

實施例

如圖2所示，復合焊炬，包括TIG焊槍主體9、鎢電極8及保護氣體噴嘴7，鎢電極8外側套裝有高溫絕緣套3；鎢電極8的兩側對稱設置焊絲導電嘴6，焊絲5穿過焊絲導電嘴6，焊絲及焊絲導電嘴的外部套裝有焊絲導電體1，焊絲導電體1與TIG焊槍主體9之間設有絕緣隔離層2，焊絲導電嘴的中心線與鎢電極中心線相交于一點，且焊絲中心線與鎢電極尖端輪廓線相平行；保證了兩焊絲MIG電弧和TIG電弧形成一個整體復合電弧4。

所述的焊槍主體設有保護氣體氬氣管路及槍體的水冷結構，以保證焊接過程的良好保護和槍體自身的冷卻。為實現不同直徑的焊絲輸送，需要相應地能進行焊絲導電嘴6的更換。

本發明的焊接方法包括下述步驟：

在焊接件準備就緒及對準鎢極起弧位置后，開啟TIG焊電源引燃電弧；在引弧前，需要通過保護氣路提前給焊接區域通入保護氣體；在排除焊接區域的空氣后，在鎢極與工件之間施加高頻高壓引燃TIG電弧，當TIG電弧燃燒并形成熔池后，開始送進雙焊絲并啟動脈沖MIG焊接電源；在雙焊絲進入TIG電弧區域后，雙焊絲將被TIG電弧加熱熔化，同時在焊絲端部與工件間將產生MIG電弧；在焊接過程中，因TIG和MIG電弧電流為同一方向電流產生電磁收縮效應而使電弧聚集為一個整體電弧，而該整體電弧將同時加熱母材金屬和送進的焊絲熔化形成焊接熔池金屬。在焊接停止時，先關斷MIG焊槍，焊絲停止送進，MIG焊接電流進入收弧階段，這時雙焊絲會在TIG電弧的加熱下繼續熔化并使焊絲干伸長度變小，而TIG電弧會繼續燃燒；當進一步關斷TIG焊槍后，TIG電弧電流衰減使熔池緩慢冷卻直至最終熄滅。

復合電弧的維弧是TIG電弧，其供電需采用適合TIG焊接特性的焊接電源；焊絲電弧是脈沖MIG焊，采用適合脈沖的焊接電源。需要兩個焊接電源的控制都具有4T操作功能，即具有引弧、焊接電流、收弧和停止四個環節及相應調節。

焊接工藝實施過程：

（1）接好焊接電源連線，鎢極接負極，焊絲接負極，焊件接正極，形成直流正接法。

（2）接通循環冷卻水，保證水流正常。

（3）連接好保護氣體管路，保證氣路密封性良好。

（4）并根據焊絲直徑選擇導電嘴并正確安裝。

（5）調整焊絲機構使雙焊絲端部接近鎢極端部。

（6）焊件準備與組裝，調整鎢極位置和雙絲的走向及高度，使鎢極端部距離工件表面2～3mm，雙絲可以根據焊縫的寬度和高度要求確定橫排或縱排。

（7）引燃鎢極電弧后，提升電弧高度到4～6mm左右，然后啟動送絲電機送進焊絲，同時開啟脈沖MIG焊接電源進行設定焊接規范參數的焊接。

（8）焊接結束時，關斷MIG焊槍開關，焊絲停止送進，同時MIG電弧進入收弧衰減階段，當焊絲在收弧電流及TIG電弧加熱下干伸長度變短進入熄滅狀態。在繼續維持一定時間后，關斷TIG焊槍開關，TIG電弧燃燒進入收弧階段直至最后電弧熄滅。

復合電弧焊槍是在TIG焊槍的主體結構上增設兩個以鎢極為對稱中心的送絲導電嘴及相應附件，如圖2所示。在焊接時，高熔點的純鎢材料或鎢合金（鈰物或釷鎢等）和工件產生一個維弧電弧；兩個對稱的導電嘴中則送進一定速度的填充焊絲，焊絲與工件間產生熔化極電弧。本發明的復合電弧除采用專門的特制焊槍外，還可以采用普通TIG與兩個MIG焊槍組合實施，這需要專門夾具將三個焊槍按照一定角度組合在一起，為實現組合后的焊槍能夠實現三個電弧集合在一起形成共同電弧和熔池，需要TIG和MIG焊槍的噴嘴采用較大長徑比。

復合電弧焊接工藝過程是在焊接件準備就緒及對準鎢極起弧位置后，開啟TIG焊電源引燃電弧。在引弧前，需要通過保護氣路提前給焊接區域通入保護氣體。在排除焊接區域的空氣后，在鎢極與工件之間施加高頻高壓引燃TIG電弧，當TIG電弧燃燒一定時間并形成熔池后，開始送進雙焊絲并啟動脈沖MIG焊接電源。在雙焊絲進入TIG電弧區域后，雙焊絲將被TIG電弧加熱熔化，同時在焊絲端部與工件間將產生MIG電弧。在焊接過程中，因TIG和MIG電弧電流為同一方向電流產生電磁收縮效應而使電弧聚集為一個整體電弧，而該整體電弧將同時加熱母材金屬和送進的焊絲熔化形成焊接熔池金屬。在焊接停止時，先關斷MIG焊槍，焊絲停止送進，MIG焊接電流進入收弧階段，這時雙焊絲會在TIG電弧的加熱下繼續熔化并使焊絲干伸長度變小，而TIG電弧會繼續燃燒。當進一步松開TIG焊槍開關后，TIG電弧電流衰減使熔池緩慢冷卻直至最終熄滅。

在電弧燃燒時，鎢極和雙焊絲間互相絕緣且由不同電源供電，雙焊絲是采用可調參數的脈沖電源供電，因此焊絲端頭的電位將進行著不同變化，在焊絲電弧休止期間，僅有鎢極和工件間產生的TIG電弧；脈沖期間，TIG電弧會引燃脈沖電弧，焊絲由脈沖電弧和TIG電弧共同加熱后熔化，這樣TIG電弧變為維弧，焊絲產生電弧為脈沖電弧。在焊接過程中，因TIG和MIG電弧電流為同一方向電流產生電磁收縮效應而使電弧聚集為一個整體電弧，而該整體電弧將同時加熱母材金屬和送進的焊絲熔化形成焊接熔池金屬。由于鎢極和焊絲分別由獨立電源供電，兩個MIG電弧間的電流分配是根據焊絲的熔化情況所決定的電弧長度進行自身協調，三個電弧（兩個MIG電弧+一個TIG電弧）產生的熱量則是疊加在一起共同影響焊絲的熔化和熔池的形成。同時為避免焊絲與鎢極間形成串聯電弧，在鎢極干伸長度上加裝耐高溫絕緣套。而形成這種復合脈沖電弧的電極基本結構是熔化極+鎢極+熔化極，因此，把這種焊接電弧稱為P-MTM電弧。