[其他]旋流式雙層氣體保護(hù)焊方法及焊炬

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000006833
• 申請(qǐng)日: 1985-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1004967B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高瑩波;林尚揚(yáng);宋天虎;孟萬(wàn)林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 機(jī)械部哈爾濱焊接研究所
• 代理公司: 機(jī)械工業(yè)部專(zhuān)利代理服務(wù)處
• 代理人: 趙東升

旋流式雙層氣體保護(hù)焊方法及焊炬。屬于氣體保護(hù)焊。用于氣體保護(hù)的手工焊、半自動(dòng)焊及自動(dòng)焊。保護(hù)氣體內(nèi)層為惰性的、外層為惰性的、混合的或活性的，焊接過(guò)程和相應(yīng)的氣體保護(hù)焊方法相同。本發(fā)明的特征是雙層氣流的外層為旋轉(zhuǎn)射流。實(shí)現(xiàn)上述方法的焊炬，包括同心的內(nèi)噴嘴和外噴嘴、梳流板、鎢極或?qū)щ娮臁Ｆ涮卣魇窃趦?nèi)噴嘴和外噴嘴之間裝有一旋流器，它是由圓環(huán)或空心圓柱體的外面開(kāi)多頭螺旋槽制得的。

本發(fā)明屬于氣體保護(hù)電弧焊。

在氣體保護(hù)焊方法中，為了節(jié)省惰性氣體，有人提出了雙層氣體保護(hù)熔化極電弧焊，內(nèi)層用惰性氣體或混合氣體，外層用較廉價(jià)的活性氣體作為保護(hù)氣體。并獲得了專(zhuān)利（US4166940，F(xiàn)R2314798，EP77705）。我國(guó)杭州汽輪機(jī)廠(chǎng)葉長(zhǎng)昱等發(fā)表的文章《雙層氣體保護(hù)焊炬的研究》（焊接學(xué)報(bào)V01、4，NO2，1983）和西德的C.G.Rommenholler有限股份公司二氧化碳廠(chǎng)的MAGCI方法，（Metal construction OCT1982）也涉及到雙層氣體保護(hù)熔化極電弧焊方法。在這些方法中，兩層氣流都是只有軸向的層流，它們存在如下缺點(diǎn)：

1、為了使雙層氣體保持層流狀態(tài)，要求嚴(yán)格控制內(nèi)、外層氣流的流量，而且兩層氣體流量有嚴(yán)格的相互匹配關(guān)系，不能隨意調(diào)節(jié)。

2、為了節(jié)省惰性氣體，內(nèi)層惰性氣體或混合氣體的流量一般都較小，使得外層氣體流量也不能過(guò)大，由于氣流的挺度較差，焊接過(guò)程中甚至焊炬噴咀到工件表面距離的波動(dòng)都會(huì)引起內(nèi)、外層氣流的混亂和保護(hù)效果下降，氣流抗外界干擾能力弱，目前還不能用于手工焊和半自動(dòng)焊過(guò)程。

本發(fā)明的目的在于改進(jìn)雙層氣體保護(hù)焊方法。提出一種旋轉(zhuǎn)射流方式（簡(jiǎn)稱(chēng)旋流式）的雙層氣流氣體保護(hù)焊方法。這種方法既節(jié)省惰性氣體，又克服了現(xiàn)有的雙層氣流氣體保護(hù)電弧焊方法的兩層氣體的流量有嚴(yán)格的相互匹配關(guān)系和氣流的抗外界干擾能力弱，不能用于手工焊和半自動(dòng)焊過(guò)程等缺點(diǎn)。

旋流式雙層氣體保護(hù)焊方法有雙層保護(hù)氣體，外層為旋轉(zhuǎn)射流，氣體用二氧化碳等一般氣體，內(nèi)層為軸向射流，氣體是惰性的，焊接過(guò)程和相應(yīng)的氣體保護(hù)電弧焊方法相同。實(shí)現(xiàn)上述旋流式雙層氣體保護(hù)焊方法的非熔化極和熔化極電弧焊焊炬，包括同心的內(nèi)噴咀和外噴咀、梳流板，其特征是在內(nèi)、外噴咀之間，裝有一個(gè)旋流器，它是由圓環(huán)或空心圓柱體的外面開(kāi)多頭螺旋槽制得的，而且它的內(nèi)徑與內(nèi)噴咀的外徑相同，外徑與外噴咀的內(nèi)徑相同。螺旋槽的頭數(shù)為4-8，螺旋角在30°-60°之角，所用材料為金屬、陶瓷、電木、高溫塑料等。外層氣流經(jīng)旋流器后，獲得一定的切向速度，從噴咀出后，一面旋轉(zhuǎn)，一面向下流動(dòng)，直至被焊工件表面，形成外層旋轉(zhuǎn)射流的封裝保護(hù)氣罩。由于外層氣流有切向速度分量，增加了保護(hù)氣罩的穩(wěn)定性，也促進(jìn)了內(nèi)、外層氣流更好地分層流動(dòng)，提高了兩層氣流的保護(hù)效果和抗外界干擾能力，不僅可進(jìn)行自動(dòng)焊，也可進(jìn)行半自動(dòng)焊和手工焊。

旋流式雙層氣體保護(hù)焊的兩層氣體流量可以在較大范圍內(nèi)分別任意調(diào)節(jié)。在圖3所示的陰影區(qū)內(nèi)的任意一點(diǎn)的氣體流量匹配，均可獲得穩(wěn)定的焊接過(guò)程。

旋流式雙層氣體保護(hù)焊抗側(cè)風(fēng)的的能力比現(xiàn)有的雙層軸向氣體保護(hù)焊強(qiáng)。兩種雙層氣體保護(hù)鎢極電弧焊方法抗側(cè)向風(fēng)能力的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。在熔化極氣電焊時(shí)，當(dāng)風(fēng)速為3米/秒時(shí)，旋流式雙層氣體保護(hù)焊能進(jìn)行正常焊接，雙層軸向保護(hù)焊已無(wú)法正常焊接。

表1、兩種雙層氣體保護(hù)鎢極電弧焊方法抗側(cè)向風(fēng)能力的試驗(yàn)結(jié)果

圖1為非熔化極旋流式雙層氣體保護(hù)焊焊炬的示意圖;

圖2為熔化極旋流式雙層氣體保護(hù)焊焊炬的示意圖。

兩種焊炬的共同特點(diǎn)是在同心的內(nèi)噴嘴[4]和外噴咀[5]之間裝有一個(gè)旋流器[6]，其外面開(kāi)多頭螺旋槽，螺旋角45°為最佳。外噴咀[5]的氣流流經(jīng)旋流器[6]之后呈旋轉(zhuǎn)射流狀態(tài)，從外噴咀[5]噴出，形成封閉的氣罩[3]，起到了隔離空氣、保護(hù)焊接區(qū)的作用。內(nèi)層氣流流經(jīng)梳流板[7]后，形成穩(wěn)定的內(nèi)層層流[2]，從內(nèi)噴咀[4]噴出，并通過(guò)外層旋轉(zhuǎn)氣流的封閉罩[3]的中心區(qū)到達(dá)工件[9]的表面，既保護(hù)了鎢極[10]或焊絲[8]又為焊接電弧[1]的燃燒提供了合適的氣氛，同時(shí)還起到保護(hù)熔池的作用。