一種活性空心陰極真空電弧焊接裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電弧焊接裝置及方法，具體涉及一種活性空心陰極真空電弧焊接裝置及方法，屬于焊接領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，真空保護環(huán)境下的熔化焊接方法主要包括:空心陰極真空電弧(HollowCathode Vacuum Arc，簡稱HCVA)、電子束焊及激光焊，不同焊接方法具有不同特點。吳林，馮吉才，高洪明，等.空間焊接技術(shù)[J].航空制造技術(shù)，2005，5:32-35.認為隨著國際太空領(lǐng)域開發(fā)的深入，國際空間站的修復(fù)和連接技術(shù)需求逐漸增加，因此，對于真空環(huán)境下的熔化焊方法的研究具有重要意義?？招年帢O真空電弧焊由于硬件結(jié)構(gòu)簡單、操作方便和價格低廉等特點被視為真空保護環(huán)境下的一種重要的熔化焊接技術(shù)。
[0003]HCVA焊接方法相對于大氣環(huán)境下的TIG焊而言，它的焊接熔化深度顯著地增加，但是它的焊接熔化深度顯著地低于其他兩種真空環(huán)境下的焊接方法的焊接熔化深度。早期的學(xué)者認為:空心陰極真空電弧在高焊接電流時的高能量密度特性(相對于TIG焊)是這種焊接方法的熔化深度高的原因，而隨著研究的深入，最近日本大阪焊接研究所的學(xué)者 Nerovnyi V M, Pod yapol skii G V.A device for sampling the plasma in an arcdischarge with a hollow cathode [J].Automatic Welding, 1985, 38:39-41.提出了空心陰極真空電弧的中心區(qū)域存在定向運動的電子束流輔助加熱理論，該電子流的動能在電弧加熱工件的同時能夠進一步為工件提供熱能。
[0004]但是，由于空心陰極真空電弧焊需要抽真空的焊前準備工序，導(dǎo)致它的生產(chǎn)效率降低，因此有必要進一步提高它的焊接熔化深度，進而在保證這種焊接技術(shù)方法的廉價性特點的前提下通過增加焊接熔化深度而提高焊接生產(chǎn)效率。
[0005]空心陰極真空電弧焊的電弧發(fā)散特性和電弧對熔池金屬的挖掘作用力較弱的缺陷，是這種焊接技術(shù)方法的熔化深度相對較淺的原因。因此，為了提高它的焊接熔化深度，需要改善它的上述兩個缺陷。目前，在TIG焊接中形成了活性TIG概念，能夠增加TIG焊接熔化深度，但是在空心陰極真空電弧焊接生產(chǎn)中沒有使用活性劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決現(xiàn)有空心陰極真空電弧焊接熔化效率較低，熔化深度較淺的問題，進而提出一種活性空心陰極真空電弧焊接裝置及方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明所述第一焊接裝置包括空心陰極、活性劑、焊接電源、工作氣體、真空室和抽氣機構(gòu)，空心陰極設(shè)置在真空室內(nèi)，工件設(shè)置在空心陰極的下方，焊接電源的陰極與空心陰極連接，焊接電源的陽極與工件連接，活性劑涂覆在工件的上表面上，工作氣體填充在空心陰極內(nèi)，抽氣機構(gòu)與真空室的排氣口連接。
[0008]本發(fā)明所述第二種焊接裝置包括空心陰極、焊接電源、工作氣體、真空室、抽氣機構(gòu)和氣體管，空心陰極設(shè)置在真空室內(nèi)，工件設(shè)置在空心陰極的下方，焊接電源的陰極與空心陰極連接，焊接電源的陽極與工件連接，氣體管設(shè)置在真空室內(nèi)，且氣體管的氣體出口位于空心陰極與工件之間，工作氣體填充在空心陰極內(nèi)，抽氣機構(gòu)與真空室的排氣口連接。
[0009]本發(fā)明所述第一種方法的具體步驟如下:
[0010]步驟一、用丙酮將活性劑調(diào)制成糊狀，并涂覆在工件的表面，等待丙酮揮發(fā)；
[0011]步驟二、通過抽氣機構(gòu)將真空室內(nèi)的空氣抽出；
[0012]步驟三、將工作氣體注入空心陰極內(nèi)，空心陰極、工件、焊接電源組成電弧放電回路；
[0013]步驟四、工件在電弧作用下熔化，隨著工件的移動，獲得深熔化焊接接頭。
[0014]本發(fā)明所述第二種方法的具體步驟如下:
[0015]步驟一、通過真空抽氣機構(gòu)將真空室內(nèi)的空氣抽出；
[0016]步驟二、將工作氣體注入空心陰極內(nèi)，空氣陰極、工件、焊接電源組成電弧放電回路，并獲得真空電??；
[0017]步驟三、活性氣體通過氣體管送入空氣陰極與工件之間的電弧內(nèi)部；
[0018]步驟四、電弧作用下工件實現(xiàn)熔化，隨著工件的移動，獲得深熔化焊接接頭。
[0019]本發(fā)明所述第三種方法的具體步驟如下:
[0020]步驟一、通過真空抽氣機構(gòu)將真空室內(nèi)的空氣抽出；
[0021]步驟二、將工作氣體注入空心陰極內(nèi)，空氣陰極、工件、焊接電源組成電弧放電回路，并獲得真空電弧；
[0022]步驟三、活性氣體與工作氣體共同注入空氣陰極內(nèi)，并進入空氣陰極與工件之間的電弧內(nèi)部；
[0023]步驟四、電弧作用下工件實現(xiàn)熔化，隨著工件的移動，獲得深熔化焊接接頭。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出了在真空保護環(huán)境下的活性空心陰極真空電弧焊接方法，進一步提高空心陰極真空電弧焊接熔化效率和熔化深度，進而在保證空心陰極真空電弧焊廉價性特點的前提下提高焊接生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0025]圖1是工件上涂覆活性劑時本發(fā)明的焊接原理圖，圖2是使用活性氣體使本發(fā)明的焊接原理圖。
【具體實施方式】
[0026]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種活性空心陰極真空電弧焊接裝置包括空心陰極1、活性劑3、焊接電源4、工作氣體5、真空室6和抽氣機構(gòu)7，空心陰極1設(shè)置在真空室6內(nèi)，工件2設(shè)置在空心陰極1的下方，焊接電源4的陰極與空心陰極1連接，焊接電源4的陽極與工件2連接，活性劑3涂覆在工件2的上表面上，工作氣體5填充在空心陰極1內(nèi)，抽氣機構(gòu)7與真空室6的排氣口連接。
[0027]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種活性空心陰極真空電弧焊接裝置的活性劑3是由Si02、Cr203、NaCl、Mn0、MnC12、CdC12、V205和Ti02組成。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0028]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種活性空心陰極真空電弧焊接裝置的工作氣體5是氬氣或氦氣。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0029]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種活性空心陰極真空電弧焊接方法的具體步驟如下:
[0030]步驟一、用丙酮將活性劑3調(diào)制成糊狀，并涂覆在工件2的表面，等待丙酮揮發(fā)；
[0031]步驟二、通過抽氣機構(gòu)7將真空室6內(nèi)的空氣抽出；
[0032]步驟三、將工作氣體5注入空心陰極1內(nèi)，空心陰極1、工件2、焊接電源4組成電弧放電回路；
[0033]步驟四、工件2在電弧作用下熔化，隨著工件2的移動，獲得深熔化焊接接頭。
[0034]【具體實施方式】五:結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種活性空心陰極真空電弧焊接裝置包括空心陰極1、焊接電源4、工作氣體5、真空室6、抽氣機構(gòu)7和氣體管8，空心陰極1設(shè)置在真空室6內(nèi)，工件2設(shè)置在空心陰極1的下方，焊接電源4的陰極與空心陰極1連接，焊接電源4的陽極與工件2連接，氣體管8設(shè)置在真空室6內(nèi)，且氣體管8的氣體出口位于空心陰極1與工件2之間，工作氣體5填充在空心陰極1內(nèi)，抽氣機構(gòu)7與真空室6的排氣口連接。
[0035]【具體實施方式】六:結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種活性空心陰極真空電弧焊接方法的具體步驟如下:
[0036]步驟一、通過真空抽氣機構(gòu)7將真空室6內(nèi)的空氣抽出；
[0037]步驟二、將工作氣體5注入空心陰極1內(nèi)，空氣陰極1、工件2、焊接電源4組成電弧放電回路，并獲得真空電??；
[0038]步驟三、活性氣體通過氣體管8送入空氣陰極1與工件2之間的電弧內(nèi)部；
[0039]步驟四、電弧作用下工件2實現(xiàn)熔化，隨著工件2的移動，獲得深熔化焊接接頭。
[0040]【具體實施方式】七:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種活性空心陰極真空電弧焊接方法的具體步驟如下: