專利名稱：一種異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著新材料的出現(xiàn)及應(yīng)用日新月異，不同材料焊接性的差別也越來越大，大多性 能差異大的異種金屬之間采用普通焊接方法難以實(shí)現(xiàn)連接。電弧釬焊是以一種新型的以電 弧為熱源的釬焊工藝，釬焊時(shí)電弧在電極與工件之間引燃，采用惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，以熔點(diǎn) 低于母材的焊絲作為焊接材料(釬料)，焊接時(shí)焊絲(釬料)熔化而母材不熔化，可以實(shí)現(xiàn) 同種或異種金屬材料間的連接。 電弧熔釬焊技術(shù)是在電弧釬焊技術(shù)的基礎(chǔ)上演化而來，主要用于熔點(diǎn)差異較大的 異種金屬間連接。焊接時(shí)，在電弧熱作用下，焊接區(qū)低熔點(diǎn)母材局部熔化并與液態(tài)釬料混 合；混合的液態(tài)金屬與高熔點(diǎn)母材發(fā)生潤濕、鋪展與相互擴(kuò)散，最終實(shí)現(xiàn)連接。電弧熔釬焊可以分為非熔化極惰性氣體保護(hù)電弧熔釬焊(TIG電弧熔釬焊)和熔 化極惰性氣體保護(hù)電弧熔釬焊(MIG電弧熔釬焊)，具有加熱集中、加熱速度快、接頭在高溫 停留時(shí)間短、熱影響區(qū)的過熱度低、母材金屬不易產(chǎn)生晶粒長大、焊縫成形美觀、變形量小、 能有效去除氧化膜、焊后接頭不用清洗、接頭強(qiáng)度高和可以實(shí)現(xiàn)焊接過程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是 一種具有很高實(shí)用價(jià)值的焊接技術(shù)。電磁攪拌技術(shù)(EMS)，是近年來發(fā)展和逐漸完善起來的一種新型焊接技術(shù)，1971 年Tseng和Savage深入研究了 TIG焊時(shí)電磁攪拌對(duì)微觀組織和性能的影響，隨后，國內(nèi)外 開始對(duì)外加磁場(chǎng)作用下的焊接技術(shù)開展了廣泛研究。電弧熔釬焊過程中利用焊接電弧作為 熱源且填充焊絲(釬料)發(fā)生了熔化和重新凝固，因此輔助電磁攪拌用于電弧熔釬焊過程 中可以改變?nèi)鄢亟饘僦鶢罹L方向，細(xì)化組織，影響初生相與共晶組織的形貌和尺寸，促 進(jìn)成分均勻化以及控制界面形狀。焊接電弧是一種持續(xù)的氣體放電現(xiàn)象，在外加磁場(chǎng)作用下其形態(tài)會(huì)發(fā)生明顯變 化。外加縱向磁場(chǎng)使電弧溫度分布發(fā)散，溫度場(chǎng)“矮而胖”，電弧中心的溫度下降、徑向溫度 梯度減小。由于焊接電弧的旋轉(zhuǎn)擴(kuò)張，焊縫熔寬增加而熔深減小，熔池中的液態(tài)金屬受洛侖 茲力的作用繞焊接電弧中心軸旋轉(zhuǎn)，前端液態(tài)金屬沿熔池一側(cè)向尾部流動(dòng)，相應(yīng)的熔池尾 部液態(tài)金屬沿另一側(cè)向前端流動(dòng)，有利于電弧熔釬焊過程中液態(tài)釬料的流動(dòng)及其對(duì)固態(tài)母 材的潤濕與鋪展。液態(tài)釬料充分流入并致密地填滿全部釬縫間隙，又與母材發(fā)生很好的相互作用， 是形成優(yōu)質(zhì)釬焊接頭的前提。目前，單一釬焊方法在使用時(shí)常受到設(shè)備或工藝特點(diǎn)的限制， 且一般都需要使用釬劑；對(duì)于性能差異較大(尤其是熔點(diǎn))的異種金屬間連接，復(fù)合釬焊方 法已經(jīng)逐漸受到重視并開展了相應(yīng)的研究和應(yīng)用，如TIG/MIG電弧熔釬焊、激光釬焊等。為防止母材過度熔化，電弧熔釬焊熱輸入通常較小，由填充金屬形成的液態(tài)熔池 保持時(shí)間較短，不利于液態(tài)金屬在母材表面充分鋪展和形成擴(kuò)散層。將電磁激勵(lì)技術(shù)復(fù)合 到電弧熔釬焊工藝中，通過在焊接區(qū)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)影響焊接電弧特性來促進(jìn)液態(tài)釬料流動(dòng)及在熔點(diǎn)較高母材上的潤濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低母材的熔化部分充分 均勻混合，提高釬縫成分均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬縫組織與性能，可以有效地改 善電弧熔釬焊連接質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有電弧熔-釬焊技術(shù)由于熱輸入小所以不 利于液態(tài)熔池金屬的均勻混合及其在母材表面充分鋪展和與母材相互擴(kuò)散的問題，利用結(jié) 構(gòu)簡單的電磁激勵(lì)裝置，在焊接區(qū)產(chǎn)生磁場(chǎng)影響焊接電弧特性，并對(duì)液態(tài)釬料熔池進(jìn)行輔 助電磁攪拌和電磁激勵(lì)作用，從而促進(jìn)液態(tài)釬料流動(dòng)及在熔點(diǎn)較高母材上的潤濕、鋪展與 擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低母材的熔化部分充分均勻混合，提高釬縫成分均勻化程度， 減少焊接缺陷，優(yōu)化釬縫組織與性能，改善電弧熔釬焊連接質(zhì)量；該方法附加設(shè)備簡單，易 于實(shí)現(xiàn)，適用面廣。本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案根據(jù)工件具體情況和焊接位置，在異種金屬材料連接的電弧熔-釬焊過程中，利 用勵(lì)磁線圈在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變混合磁場(chǎng)控制焊接電弧的特性，對(duì)釬焊的液態(tài)釬料熔 池進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料有序流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較高的金 屬材料表面破膜、潤濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低金屬材料熔化的母材充分地 混合，提高釬焊焊縫成分的均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬焊焊縫組織與性能，以提高 釬焊接頭質(zhì)量。具體是異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，在兩種異種金屬材料連 接的電弧熔-釬焊過程中，利用勵(lì)磁線圈在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變混合磁場(chǎng)控制焊接電弧 的特性，對(duì)釬焊的液態(tài)釬料熔池進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料 有序流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較高的金屬材料表面破膜、潤濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較 低金屬材料熔化的母材充分地混合，提高釬焊焊縫成分的均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化 釬焊焊縫組織與性能，以提高釬焊接頭質(zhì)量；使用電磁激勵(lì)TIG電弧熔-釬焊的工藝參數(shù)為交流TIG電弧，鎢極直徑 Φ 1.6-3. 2mm，焊接電流40-160Α，電弧長度3_4mm，焊接速度100-150mm/min，Ar氣流量 5-8L/min,焊絲直徑Φ 1. 2mm,送絲速度200-300mm/min，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為20 800Gs，占 空比為30-70%，頻率為3-24Hz，釬料通過填絲的方式進(jìn)入釬縫熔池，與母材夾角為10-30 度；使用電磁激勵(lì)MIG電弧熔-釬焊的工藝參數(shù)為直流MIG反接極性，焊接電流 60-200A,電弧電壓18-21V，焊接速度300-600mm/min，Ar氣流量10_15L/min，焊絲直徑 Φ0. 8-1. 6mm，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為100 800Gs，占空比為30-70%，頻率為3_24Hz。異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，所使用的勵(lì)磁線圈單獨(dú)由基于 ARM微處理器的數(shù)字化專用勵(lì)磁電源供給精準(zhǔn)的勵(lì)磁電流，其勵(lì)磁電流波形為間歇變極性 的長方波形，產(chǎn)生出相應(yīng)的間歇交變混合磁場(chǎng)，外加磁場(chǎng)頻率與強(qiáng)度精確可調(diào)，配合相應(yīng)的 電弧熔_釬焊方法使用；外加輔助磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)和電磁攪拌作用使液態(tài)釬料在短暫的焊 接過程中更充分地在固態(tài)母材基體上潤濕與鋪展，且與發(fā)生熔化的液態(tài)金屬母材充分均勻 混合，促進(jìn)電弧熔釬焊工藝過程中釬料與母材間的相互擴(kuò)散和成分均勻化，并能實(shí)現(xiàn)電磁凈化、電磁熱處理的獨(dú)特功能，抑制有害物質(zhì)的形成，提高釬焊接頭的強(qiáng)度，綜合改善電弧熔-釬焊的連接質(zhì)量。在具體實(shí)施過程中，也不局限于線圈勵(lì)磁，采用其它電磁產(chǎn)生裝置或 永磁場(chǎng)也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，適用于I型、V型、Y型、X型的焊 縫形式；將勵(lì)磁線圈安裝在焊槍上，由焊縫正面垂直對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者 將勵(lì)磁線圈安裝在工件背面，由焊縫背面垂直對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者安裝兩 個(gè)勵(lì)磁線圈，同時(shí)在焊縫正面和背面垂直對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者外加輔助磁 場(chǎng)傾斜施加于釬焊液態(tài)熔池，磁場(chǎng)與工件水平面的夾角為15-80°、以電極中心線為軸線的 立體圓錐面的任意位置；或者外加縱向輔助磁場(chǎng)只施加在焊縫一種金屬材料的單獨(dú)一側(cè)， 形成半磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)電弧熔_釬焊復(fù)合方式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)在異種金屬材料連接的電弧熔-釬焊過程中，利用外加輔助磁場(chǎng)影響焊接電 弧特性，對(duì)液態(tài)釬料熔池進(jìn)行輔助電磁攪拌，促進(jìn)液態(tài)釬料流動(dòng)及在高熔點(diǎn)母材上的潤濕、 鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與低熔點(diǎn)母材發(fā)生局部熔化的金屬相互充分均勻混合，從而調(diào) 節(jié)凝固前沿形狀，減少熔體中徑向、軸向的溫度梯度，提高釬縫成分均勻化程度。(2)外加輔助磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)和電磁攪拌作用使液態(tài)釬料在短暫的焊接過程中更 充分地在固態(tài)母材基體上潤濕與鋪展，且與發(fā)生熔化的液態(tài)金屬母材充分均勻混合，促進(jìn) 電弧熔釬焊工藝過程中釬料與母材間的相互擴(kuò)散和成分均勻化，并能實(shí)現(xiàn)電磁凈化、電磁 熱處理的獨(dú)特功能，抑制有害物質(zhì)的形成，提高釬焊接頭的強(qiáng)度，綜合改善電弧熔_釬焊的 連接質(zhì)量。(3)外加輔助磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁攪拌能夠細(xì)化接頭晶粒，改變結(jié)晶方向，使釬縫出現(xiàn) 等軸晶，促進(jìn)第二相化合物細(xì)小彌散分布；能夠減小偏析和釬縫結(jié)晶裂紋傾向，抑制焊接氣 孔和減少縮孔縮松，有助于提高接頭的力學(xué)性能。(4)所使用的附加勵(lì)磁裝置結(jié)構(gòu)簡單，采用基于ARM微處理器的勵(lì)磁電源性能可 靠，輸出波形形式多樣，精度較高，功能穩(wěn)定，成本不高，易于實(shí)現(xiàn)；適用于I型、V型、Y型、X 型等多種常用焊縫形式。(5)在異種金屬材料連接的電弧熔-釬焊過程中，外加輔助磁場(chǎng)可以通過焊縫正 面或背面、垂直或傾斜、單個(gè)或多個(gè)復(fù)合、以及半側(cè)面磁場(chǎng)等多種形式靈活地對(duì)液態(tài)熔池實(shí) 施電磁激勵(lì)作用，以滿足不同的要求；特別是施加半側(cè)輔助磁場(chǎng)可以單獨(dú)控制使低熔點(diǎn)金 屬母材不至于過熱，加快焊縫氣孔溢出，防止咬邊，也可以單獨(dú)控制釬料在高熔點(diǎn)金屬母材 上的破膜、鋪展、潤濕和流動(dòng)等作用。(6)本發(fā)明可以采用多種焊接熱源，如TIG、MIG、激光焊、等離子弧焊、變極性等離 子弧焊、真空電子束焊接、非真空電子束焊、軸向摩擦焊、徑向摩擦焊、電阻焊等；本發(fā)明也 可應(yīng)用于同種材料、復(fù)合材料、非金屬材料等領(lǐng)域的熔-釬焊連接技術(shù)。


圖1異種材料電磁激勵(lì)TIG電弧熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備的焊縫橫截面示意圖； 圖2異種材料電磁激勵(lì)TIG電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備的縱截面示意圖；圖3異種材料電 磁激勵(lì)MIG電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備的焊縫橫截面示意圖；圖4外加輔助磁場(chǎng)施加在低熔點(diǎn)金屬材料一側(cè)的示意圖；圖5外加輔助磁場(chǎng)施加在高熔點(diǎn)金屬材料一側(cè)的示意圖； 圖6外加輔助磁場(chǎng)傾斜施加的示意圖。在圖中，1、勵(lì)磁線圈導(dǎo)線；2、勵(lì)磁線圈；3、絕緣層；4、噴嘴；5、導(dǎo)電嘴；6、高熔點(diǎn)金 屬母材B ；7、鎢極；8、填充焊絲；9、熔池；10、焊接電??；11、低熔點(diǎn)金屬母材A ；12、焊縫；13、 工件；14、熔滴。附圖給出的異種材料電磁激勵(lì)TIG電弧熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備的示意圖，僅為 幫助理解本發(fā)明的要點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體情況進(jìn)行改造，并不限于此結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要包含一種異種材料電磁激勵(lì)電弧熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備。下面結(jié)合 附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。異種材料電磁激勵(lì)電弧熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，在A、B兩種異種金屬材料連接 的電弧熔_釬焊過程中，利用勵(lì)磁線圈2或其他勵(lì)磁裝置在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變混合磁 場(chǎng)控制焊接電弧10的特性，對(duì)釬焊的液態(tài)釬料熔池9進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助 作用，促進(jìn)液態(tài)釬料有序流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較高的金屬材料B6表面破膜、潤濕、鋪展與擴(kuò)散， 促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低金屬材料All熔化的母材充分地混合，提高釬焊焊縫成分的均勻 化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬焊焊縫組織與性能，以提高釬焊接頭質(zhì)量；其中，如果外加電弧為非熔化極的TIG焊電弧如圖1所示，電磁激勵(lì)TIG電弧 熔-釬焊的工藝參數(shù)為交流TIG電弧，鎢極直徑Φ 1.6-3. 2mm，焊接電流40-160Α，電弧 長度3-4mm，焊接速度100-150mm/min，Ar氣流量5_8L/min，焊絲直徑Φ 1. 2mm,送絲速度 200-300mm/min，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為20 800Gs，占空比為30-70%，頻率為3_24Hz，釬料通過 填絲的方式進(jìn)入釬縫熔池，與母材夾角為10-30度，如圖2所示；其中，如果外加電弧為熔化極的MIG焊電弧如圖3所示，電磁激勵(lì)MIG電弧 熔_釬焊的工藝參數(shù)為直流MIG反接極性，焊接電流60-200A，電弧電壓8-21V，焊接 速度300-600mm/min，Ar氣流量10_15L/min，焊絲直徑Φ0. 8-1. 6mm,輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為 100-800Gs,占空比為30-70%，頻率為3_24Hz，焊絲為釬料。異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，所使用的勵(lì)磁線圈單獨(dú)由基于 ARM微處理器的數(shù)字化專用勵(lì)磁電源供給精準(zhǔn)的勵(lì)磁電流，其勵(lì)磁電流波形為間歇變極性 的長方波形，產(chǎn)生出相應(yīng)的間歇交變混合磁場(chǎng)，外加磁場(chǎng)頻率與強(qiáng)度精確可調(diào)，配合相應(yīng)的 電弧熔_釬焊方法使用；外加輔助磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)和電磁攪拌作用使液態(tài)釬料在短暫的焊 接過程中更充分地在固態(tài)母材基體上潤濕與鋪展，且與發(fā)生熔化的液態(tài)金屬母材充分均勻 混合，促進(jìn)電弧熔釬焊工藝過程中釬料與母材間的相互擴(kuò)散和成分均勻化，并能實(shí)現(xiàn)電磁 凈化、電磁熱處理的獨(dú)特功能，抑制有害物質(zhì)的形成，提高釬焊接頭的強(qiáng)度，綜合改善電弧 熔-釬焊的連接質(zhì)量。異種材料電磁激勵(lì)電弧熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，適用于I型、V型、Y型、X型的 焊縫形式；將勵(lì)磁線圈安裝在焊槍上，由焊縫正面垂直對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或 者將勵(lì)磁線圈安裝在工件背面，由焊縫背面垂直對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者安裝 兩個(gè)勵(lì)磁線圈，同時(shí)在焊縫正面和背面垂直對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者外加輔助 磁場(chǎng)傾斜施加于釬焊液態(tài)熔池，磁場(chǎng)與工件水平面的夾角為15-80°、以電極中心線為軸線的立體圓錐面的任意位置，如圖6所示；或者外加縱向輔助磁場(chǎng)只施加在焊縫一種金屬材料的單獨(dú)一側(cè)，形成半磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方式，如圖4和圖5所示。在具體實(shí)施過程中，可根據(jù)工件具體情況和焊接位置，設(shè)計(jì)形式靈活的勵(lì)磁線圈； 為保證焊接過程的穩(wěn)定以及調(diào)節(jié)的可靠性，由單獨(dú)專用電源向線圈或其他勵(lì)磁設(shè)備供電， 配合電弧熔-釬焊不同工藝條件使用。施加半側(cè)輔助磁場(chǎng)可以單獨(dú)控制使低熔點(diǎn)金屬母材 不至于過熱，加快焊縫氣孔溢出，防止咬邊，也可以單獨(dú)控制釬料在高熔點(diǎn)金屬母材上的破 膜、鋪展、潤濕和流動(dòng)等作用。本發(fā)明可以采用其它焊接熱源所代替，如激光焊、等離子弧焊、變極性等離子弧 焊、真空電子束焊接、非真空電子束焊、軸向摩擦焊、徑向摩擦焊、電阻焊等。本發(fā)明也可應(yīng) 用于同種材料的熔_釬焊領(lǐng)域。實(shí)施例1 鋼-鋁合金異種材料電磁激勵(lì)TIG電弧熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，利用外加磁場(chǎng) 輔助電弧復(fù)合TIG釬焊方法，焊接厚度為3. 6mm Q345鋼與LDlO鋁合金工件對(duì)接，V型坡口， 坡口角度60°，工藝參數(shù)為交流手工TIG焊；鎢極直徑Φ 3. 2mm ；焊接電流60-140A ；輔助 磁場(chǎng)強(qiáng)度500-600GS ；釬料絲直徑Φ 1. 2mm，通過參數(shù)優(yōu)化，達(dá)到所需的接頭性能。實(shí)施例2 鋼-鎂合金異種材料電磁激勵(lì)TIG電弧熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，利用外加磁場(chǎng) 輔助電弧復(fù)合MIG釬焊方法，焊接厚度為4. 2mm ZK60鎂合金與35CrMnSi鋼工件對(duì)接，Y型 坡口，根部高度1mm。工藝參數(shù)為焊接電流120-160A，直流反接；輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度650_720Gs ； 釬焊焊絲直徑Φ1. 2mm，通過參數(shù)優(yōu)化，達(dá)到所需組織與性能。
權(quán)利要求
一種異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，其特征在于在A、B異種金屬材料連接的電弧熔-釬焊過程中，利用勵(lì)磁線圈(2)在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變混合磁場(chǎng)控制焊接電弧(10)的特性，對(duì)釬焊的液態(tài)釬料熔池(9)進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料有序流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較高的金屬材料B(6)表面破膜、潤濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低金屬材料A(11)熔化的母材充分地混合，提高釬焊焊縫成分的均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬焊焊縫組織與性能，以提高釬焊接頭質(zhì)量；電磁激勵(lì)TIG電弧熔-釬焊的工藝參數(shù)為交流TIG電弧，鎢極直徑Φ1.6-3.2mm，焊接電流40-160A，電弧長度3-4mm，焊接速度100-150mm/min，Ar氣流量5-8L/min，焊絲直徑Φ1.2mm，送絲速度200-300mm/min，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為20～800Gs，占空比為30-70％，頻率為3-24Hz，釬料通過填絲的方式進(jìn)入釬縫熔池，與母材夾角為10-30度；或者電磁激勵(lì)MIG電弧熔-釬焊的工藝參數(shù)為直流MIG反接極性，焊接電流60-200A，電弧電壓18-21V，焊接速度300-600mm/min，Ar氣流量10-15L/min，焊絲直徑Φ0.8-1.6mm，輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度為100～800Gs，占空比為30-70％，頻率為3-24Hz。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，其特征在 于所使用的勵(lì)磁線圈單獨(dú)由基于ARM微處理器的數(shù)字化專用勵(lì)磁電源供給精準(zhǔn)的勵(lì)磁電 流，其勵(lì)磁電流波形為間歇變極性的長方波形，產(chǎn)生出相應(yīng)的間歇交變混合磁場(chǎng)，外加磁場(chǎng) 頻率與強(qiáng)度精確可調(diào)，配合相應(yīng)的電弧熔-釬焊方法使用；外加輔助磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)和電 磁攪拌作用使液態(tài)釬料在短暫的焊接過程中更充分地在固態(tài)母材基體上潤濕與鋪展，且與 發(fā)生熔化的液態(tài)金屬母材充分均勻混合，促進(jìn)電弧熔釬焊工藝過程中釬料與母材間的相互 擴(kuò)散和成分均勻化，并能實(shí)現(xiàn)電磁凈化、電磁熱處理的獨(dú)特功能，抑制有害物質(zhì)的形成，提 高釬焊接頭的強(qiáng)度，綜合改善電弧熔-釬焊的連接質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的異種材料電磁激勵(lì)電弧熔_釬焊復(fù)合方法和設(shè)備，其特 征在于適用于I型、V型、Y型、X型的焊縫形式；將勵(lì)磁線圈安裝在焊槍上，由焊縫正面垂直 對(duì)液態(tài)釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者將勵(lì)磁線圈安裝在工件背面，由焊縫背面垂直對(duì)液態(tài) 釬料實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者安裝兩個(gè)勵(lì)磁線圈，同時(shí)在焊縫正面和背面垂直對(duì)液態(tài)釬料 實(shí)施電磁激勵(lì)作用；或者外加輔助磁場(chǎng)傾斜施加于釬焊液態(tài)熔池，磁場(chǎng)與工件水平面的夾 角為15-80°、以電極中心線為軸線的立體圓錐面的任意位置；或者外加縱向輔助磁場(chǎng)只 施加在焊縫一種金屬材料的單獨(dú)一側(cè)，形成半磁場(chǎng)的電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種異種材料電磁激勵(lì)電弧熔-釬焊復(fù)合方法和設(shè)備在異種金屬材料連接的電弧熔-釬焊過程中，利用勵(lì)磁線圈在焊接區(qū)域產(chǎn)生外加交變磁場(chǎng)控制焊接電弧的特性，對(duì)釬焊的液態(tài)釬料熔池進(jìn)行電磁攪拌與電磁激勵(lì)強(qiáng)化的輔助作用，促進(jìn)液態(tài)釬料有序流動(dòng)及其在熔點(diǎn)較高的金屬材料表面破膜、潤濕、鋪展與擴(kuò)散，促進(jìn)液態(tài)釬料與熔點(diǎn)較低金屬材料熔化的母材充分地混合，提高釬焊焊縫成分的均勻化程度，減少焊接缺陷，優(yōu)化釬焊焊縫組織與性能，提高釬焊接頭質(zhì)量，并且該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用靈活，成本較低，效果較佳，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)B23K3/00GK101844259SQ201010171319
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者羅鍵 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)