用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种用于窄间隙焊接的等离子‑MIG复合焊接装置，属于高效焊接与特种焊接技术领域，包括等离子焊接模块、熔化极焊接模块、左送气管和右送气管；所述左送气管、所述等离子焊接模块、所述熔化极焊接模块、和所述右送气管依次设置，排成一排；等离子焊接模块用于提供等离子弧；熔化极焊接模块，用于提供能够往复摆动的MIG电弧；左送气管和所述右送气管，在所述左送气管和所述右送气管上均设置导磁板，所述导磁板将磁场稳定在所述等离子焊接模块提供的等离子弧周围，以使所述等离子弧能够摆动；所述等离子弧和所述MIG电弧两种电弧协同摆动，能够实现两种电弧的耦合，进而实现中厚板材的窄间隙焊接。

主设计要求

1.用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：包括依次设置、排成一排的左送气管、等离子焊接模块、熔化极焊接模块、和右送气管；所述等离子焊接模块，用于提供等离子弧；所述熔化极焊接模块，用于提供能够往复摆动的MIG电弧；所述左送气管和所述右送气管上均设有用于将磁场稳定在所述等离子焊接模块提供的等离子弧周围、以使所述等离子弧能够摆动的固定导磁板和线圈；所述等离子弧和所述MIG电弧两种电弧协同摆动，并耦合。

设计方案

1.用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：包括依次设置、排成一排的左送气管、等离子焊接模块、熔化极焊接模块、和右送气管；

所述等离子焊接模块，用于提供等离子弧；

所述熔化极焊接模块，用于提供能够往复摆动的MIG电弧；

所述左送气管和所述右送气管上均设有用于将磁场稳定在所述等离子焊接模块提供的等离子弧周围、以使所述等离子弧能够摆动的固定导磁板和线圈；

所述等离子弧和所述MIG电弧两种电弧协同摆动，并耦合。

2.根据权利要求1所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述的等离子焊接模块、熔化极焊接模块、左送气管与右送气管自底端之上80mm部分的宽度均小于15mm。

3.根据权利要求1所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述等离子焊接模块包括等离子方喷嘴(1)、等离子冷水槽(2)、等离子进水口单元(3)、等离子卡扣(4)、等离子绝缘体(5)、等离子钨极夹(6)、等离子钨极夹外套(7)和等离子固定旋钮(8)；

所述等离子方喷嘴(1)、所述等离子冷水槽(2)和所述等离子进水口单元(3)从下到上依次连接，所述等离子冷水槽(2)上部和所述离子绝缘体(5)下部连接，并且所述等离子冷水槽(2)和所述离子绝缘体(5)通过所述等离子卡扣(4)固定；所述离子绝缘体(5)的上端和所述等离子钨极夹外套(7)的下端连接；所述等离子钨极夹(6)设置于所述等离子钨极夹外套(7)内部，所述等离子钨极夹(6)和所述等离子钨极夹外套(7)通过所述等离子固定旋钮(8)连接。

4.根据权利要求3所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述等离子进水口单元(3)上设置冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水出口设置在所述冷却水入口下部的一侧；用于冷却所述等离子方喷嘴(1)的冷却水由所述冷却水入口流入，流经所述等离子冷水槽(2)后由所述冷却水出口流出，形成喷嘴冷却水回路；

所述等离子钨极夹外套(7)内设置冷却水孔道，并且所述等离子钨极夹外套(7)的一侧设置钨极冷却水入口和钨极冷却水出口，用于冷却所述等离子钨极夹(6)的冷却水由所述钨极冷却水入口流经所述冷却水孔道后，由所述钨极冷却水出口流出，形成钨极冷却水回路；

所述等离子冷水槽(2)的侧面设置等离子维弧电源接口，在所述等离子钨极夹外套(7)的顶部设置等离子主弧电源接口；在等离子绝缘体(5)的侧边设置等离子气入口。

5.根据权利要求3或4所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述熔化极焊接模块包括弯头喷嘴(9)、导电杆(10)、送丝接口(14)、固定板(17)；所述弯头喷嘴(9)的上端和所述导电杆(10)下端固定连接；所述送丝接口(14)的下端和所述导电杆(10)的上端连接。

6.根据权利要求5所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述熔化极焊接模块还包括轴承和轴承固定装置，所述轴承通过所述轴承固定装置设置于所述固定板(17)上；所述导电杆(10)通过所述轴承实现和所述固定板(17)的转动连接，以使所述导电杆(10)能够相对所述固定板(17)进行转动。

7.根据权利要求3所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述固定导磁板位于所述等离子方喷嘴(1)两侧，固定导磁板下端距所述等离子方喷嘴(1)的距离为14-24mm；所述固定导磁板和所述线圈构成等离子磁控系统。

8.根据权利要求5所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述等离子焊接模块和所述熔化极焊接模块中心轴的夹角为25-35°；所述熔化极焊接模块中弯头喷嘴(9)和所述等离子焊接模块中的等离子方喷嘴(1)之间底部纵向距离为5-10mm，横向距离为6-10mm。

9.根据权利要求1所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述等离子-MIG复合焊接装置用于中厚板材的窄间隙焊接，所述中厚板的厚度范围为10-80mm，窄间隙的间隙范围为16-20mm。

10.根据权利要求1所述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，其特征在于：所述等离子-MIG复合焊接装置还包括固定架，所述等离子焊接模块、所述熔化极焊接模块、所述左送气管和所述右送气管均和所述固定架连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于焊接技术领域，特别涉及一种用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置。

背景技术

传统窄间隙焊接方法可以分为窄间隙熔化极气体保护焊(NG-GMAW)、窄间隙埋弧焊(NG-SAW)、窄间隙钨极氩弧焊(NG-GTAW)、窄间隙焊条电弧焊、窄间隙电渣焊、窄间隙激光焊。

在现有窄间隙焊接中，最普遍应用的是NG-GMAW、NG-SAW和NG-GTAW三种方法，其中NG-GMAW容易产生飞溅，在低热量输入下易产生侧壁未熔合缺陷，NG-SAW则需要层间清渣且容易造成夹渣、气孔等缺陷，而NG-GTAW的熔覆效率低且多采用热丝焊接，工序更为复杂。此外，窄间隙激光焊接精度要求高且设备工装昂贵，窄间隙电渣焊焊接设备庞大且要求焊剂脱渣，窄间隙焊条电弧焊不适用于机械化和自动化生产且焊接质量差。

等离子-MIG复合窄间隙焊接装置将两种标准焊接工艺：等离子弧焊与熔化极氩弧焊有机结合，兼具等离子弧焊接高能量密度和熔化极惰性气体保护焊(Metal InertiaGas，MIG)焊接高熔敷率的特点。但是现有技术中，等离子-MIG复合焊接装置的复合焊炬下端喷嘴过宽，现有一般等离子焊炬喷嘴顶端直径为20-40mm，传统焊接冷却槽与中心槽孔同轴设置加大了喷嘴外围宽度，无法深入窄间隙，难以适用于窄间隙焊接，即无法实现40mm以上中厚板及大厚板的窄间隙焊接。此外，现有焊接技术中，传统旁轴式窄间隙焊枪未进行异构化设计，因此现有技术中窄间隙等离子-MIG复合焊接不能实现两种焊接电弧的动态柔性耦合。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，通过控制等离子弧、MIG电弧摆动，在减少电弧间影响下可以实现等离子-MIG高效复合窄间隙焊接，提升焊丝填充效率并得到良好的焊缝成型。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供一种用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，包括依次设置、排成一排的左送气管、等离子焊接模块、熔化极焊接模块、和右送气管；

所述等离子焊接模块，用于提供等离子弧；

所述熔化极焊接模块，用于提供能够往复摆动的MIG电弧；

所述左送气管和所述右送气管上均设有用于将磁场稳定在所述等离子焊接模块提供的等离子弧周围、以使所述等离子弧能够摆动的固定导磁板和线圈；

所述等离子弧和所述MIG电弧两种电弧协同摆动，并耦合。

进一步的，所述的等离子焊接模块、熔化极焊接模块、左送气管与右送气管自底端之上80mm部分的宽度均小于15mm。

进一步的，所述等离子焊接模块包括等离子方喷嘴、等离子冷水槽、等离子进水口单元、等离子卡扣、等离子绝缘体、等离子钨极夹、等离子钨极夹外套和等离子固定旋钮；

所述等离子方喷嘴、所述等离子冷水槽和所述等离子进水口单元从下到上依次连接，所述等离子冷水槽上部和所述离子绝缘体下部连接，并且所述等离子冷水槽和所述离子绝缘体通过所述等离子卡扣固定；所述离子绝缘体的上端和所述等离子钨极夹外套的下端连接；所述等离子钨极夹设置于所述等离子钨极夹外套内部，所述等离子钨极夹和所述等离子钨极夹外套通过所述等离子固定旋钮连接。

进一步的，所述等离子进水口单元上设置冷却水入口和冷却水出口，所述冷却水出口设置在所述冷却水入口下部的一侧；用于冷却所述等离子方喷嘴的冷却水由所述冷却水入口流入，流经所述等离子冷水槽后由所述冷却水出口流出，形成喷嘴冷却水回路；

所述等离子钨极夹外套内设置冷却水孔道，并且所述等离子钨极夹外套的一侧设置钨极冷却水入口和钨极冷却水出口，用于冷却所述等离子钨极夹的冷却水由所述钨极冷却水入口流经所述冷却水孔道后，由所述钨极冷却水出口流出，形成钨极冷却水回路；

所述等离子冷水槽的侧面设置等离子维弧电源接口，在所述等离子钨极夹外套的顶部设置等离子主弧电源接口；在等离子绝缘体的侧边设置等离子气入口。

进一步的，所述熔化极焊接模块包括弯头喷嘴、导电杆、送丝接口、固定板；所述弯头喷嘴的上端和所述导电杆下端固定连接；所述送丝接口的下端和所述导电杆的上端连接。

进一步的，所述熔化极焊接模块还包括轴承和轴承固定装置，所述轴承通过所述轴承固定装置设置于所述固定板上；所述导电杆通过所述轴承实现和所述固定板的转动连接，以使所述导电杆能够相对所述固定板进行转动。

进一步的，所述固定导磁板位于所述等离子方喷嘴两侧，固定导磁板下端距所述等离子方喷嘴的距离为14-24mm；所述固定导磁板和所述线圈构成等离子磁控系统。

进一步的，所述等离子焊接模块和所述熔化极焊接模块中心轴的夹角为25-35°；所述熔化极焊接模块中弯头喷嘴和所述等离子焊接模块中的等离子方喷嘴之间底部纵向距离为5-10mm，横向距离为6-10mm。

进一步的，所述等离子-MIG复合焊接装置用于中厚板材的窄间隙焊接，所述中厚板的厚度范围为10-80mm，窄间隙的间隙范围为16-20mm。

进一步的，所述等离子-MIG复合焊接装置还包括固定架，所述等离子焊接模块、所述熔化极焊接模块、所述左送气管和所述右送气管均和所述固定架连接。

利用前述的用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置进行的焊接方法，包括以下步骤：

步骤一、焊接准备阶段

(1)接入循环冷却水对等离子方喷嘴和等离子钨极夹外套进行冷却；

(2)所述等离子焊接模块连接等离子维弧电源、等离子主弧电源和离子气供给装置、保护气供给装置：

(3)冷却所述左送气管和所述右送气管：所述等离子方喷嘴在送气管下端的冷却铜管槽道中装配冷却铜管，进而通入冷却水进行冷却；再将冷却水、维弧电源、等离子主弧电源接入等离子焊机和水冷机；

(4)将熔化极焊接模块接入MIG主弧电源、焊丝与冷却水：将MIG主弧电源和焊丝均连接至送丝接口，然后冷却导电杆，然后将MIG电源、冷却水与送丝接口分别接入MIG焊机、水冷机和送丝机；

步骤二、焊接进行阶段

上述焊接准备阶段完成后，给等离子焊机和MIG焊机通电并调节焊机参数，通过焊接机器人控制固定架位置，进而使等离子-MIG复合焊接装置的焊炬主体部分伸入窄间隙焊缝，打开并调节控制装置，使复合焊炬的两种电弧协同摆动实现窄间隙的稳定高效焊接。

与现有技术相比，本实用新型优点在于：

本实用新型的等离子-MIG复合焊接装置中所述等离子焊接模块、熔化极焊接模块、左送气管和右送气管构成焊炬主体结构，通过将焊炬主体结构中所述左送气管、所述等离子焊接模块、所述熔化极焊接模块、和所述右送气管依次设置，排成一排；每一模块部件设置于相邻模块部件侧边，该焊炬主体结构为异型化扁平，进而能够深入窄间隙。并且通过两种电弧的耦合，能够完成中厚板窄间隙的稳定焊接。

本实用新型所述等离子-MIG复合焊接装置通过等离子电弧与MIG电弧的有效复合可实现船舶中厚板材的高效窄间隙焊接，在磁控电弧与MIG电弧机械摆动协同作用下可稳定实现侧壁熔合与底部深熔焊接，最终显著提升船舶焊接建造质量和效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中等离子焊接模块结构剖面示意图；

图3为本实用新型实施例中MIG熔化极焊接模块结构剖面示意图；

图4为本实用新型实施例中右送气管结构剖面示意图；

图5为本实用新型实施例中左送气管剖面结构示意图；

图6为本实用新型实施例中固定架结构示意图；

图7为本实用新型实施例中等离子焊接模块侧面结构示意图；

图8为本实用新型实施例中MIG焊炬原理示意图；

图9为本实用新型实施例中等离子焊炬原理示意图(一)；

图10为本实用新型实施例中等离子焊炬原理示意图(二)。

附图标记：

1.等离子方喷嘴；2.等离子冷水槽；3.等离子进水口单元；4.等离子卡扣；5.等离子绝缘体；6.等离子钨极夹；7.等离子钨极夹外套；8.等离子固定旋钮；9.弯头喷嘴；10.导电杆；11.C型扣环；12.固定扣B；13.固定扣A；14.送丝接口；15.轴承A；16.轴承B；17.固定板；18.右固定导磁板；19.右送气管；20.右线圈；21.左线圈；22.左送气管；23.左固定导磁板；24.固定架；

A.等离子维弧电源接口；B.冷却水出口；C.冷却水入口；D.等离子气入口；E.钨极冷却水入口；F.钨极冷却水出口；G.等离子主弧电源接口；H.送丝夹紧装置；I.导电杆上预留的冷却铜管槽道；J.弯头喷嘴上部的长螺杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

实施例1

本实施例提供一种用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置，如图1-7所示，包括依次设置、排成一排的左送气管22、等离子焊接模块、熔化极焊接模块、和右送气管19。

所述等离子焊接模块，用于提供等离子弧；

所述熔化极焊接模块，用于提供能够往复摆动的MIG电弧；

所述左送气管22上设有左固定导磁板23、左线圈21；所述右送气管19上设有右固定导磁板18、右线圈20，固定导磁板和线圈将磁场稳定在所述等离子焊接模块提供的等离子弧周围、以使所述等离子弧能够摆动。

等离子弧和MIG电弧两种电弧协同摆动，能够实现两种电弧的耦合，进而实现中厚板材的窄间隙焊接。

在本实施例中，等离子-MIG复合焊接装置还包括固定架24，等离子焊接模块、熔化极焊接模块、左送气管22和右送气管19均和固定架24连接。优选地，所述固定架24由铝制板装接而成，除了用于固定上述模块，固定架还可以与固定连接线及焊接机器人连接。

在本实施例中，如图2所示，等离子焊接模块包括等离子方喷嘴1、等离子冷水槽2、等离子进水口单元3、等离子卡扣4、等离子绝缘体5、等离子钨极夹6、等离子钨极夹外套7和等离子固定旋钮8。

等离子方喷嘴1、等离子冷水槽2和等离子进水口单元3从下到上依次连接；所述等离子冷水槽2上部的螺杆和所述离子绝缘体5下端的螺栓连接，并且等离子冷水槽2和离子绝缘体5通过等离子卡扣4固定；离子绝缘体5的上端和等离子钨极夹外套7的下端连接；等离子钨极夹6设置于等离子钨极夹外套7内部，等离子钨极夹6和等离子钨极夹外套7通过等离子固定旋钮8连接。

优选地，在本实用新型实施例中，等离子方形喷嘴1上端与等离子冷水槽2下端螺栓装接，等离子冷水槽2上端与等离子进水口3下端焊接装接，等离子冷水槽2螺杆与等离子绝缘体5下端螺栓装接且由等离子卡扣4固定，而等离子钨极夹6与等离子钨极夹外套7通过滑动配合装接，可以由等离子固定旋钮8装接，最后等离子绝缘体5与等离子钨极夹外套7装接并整体装接到固定架24上。

在本实施例中，等离子进水口单元3上设置冷却水入口C和冷却水出口B，冷却水出口B设置在冷却水入口C的下方一侧；将用于冷却等离子方喷嘴1的冷却水由所述冷却水入口C流入，流经所述等离子冷水槽2内部冷却水存储空间后由所述冷却水出口B流出，形成喷嘴冷却水回路。

优选地，在本实用新型实施例中，冷却水从所述冷却水入口C流入设置于所述等离子进水口单元3中的冷却水铜管，然后冷却水流经从铜管外侧的空间，经过所述冷却水出口B流出。

等离子钨极夹外套7内设置π型冷却水孔道，并且在所述等离子钨极夹外套7的一侧设置钨极冷却水入口E和钨极冷却水出口F，用于冷却所述等离子钨极夹6的冷却水由钨极冷却水入口E流经π型冷却水孔道后，由钨极冷却水出口F流出，形成钨极冷却水回路。

优选地，等离子冷水槽2内部除了包括所述冷却水存储空间，还包括和与所述冷却水存储空间不相通的中间离子气通道，所述中间离子气通道贯穿所述等离子冷水槽2上部的螺杆，并且所述中间离子气通道和所述等离子方喷嘴1内部的离子通道连通。

所述等离子冷水槽2的侧面设置等离子维弧电源接口A，在所述等离子钨极夹外套7的顶部设置等离子主弧电源接口G；在等离子绝缘体5的侧边贯穿设置等离子气入口D。

在本实施例中，等离子焊接模块设计的最大电流为300A，等离子焊接模块需要接入等离子焊机和水冷机。

在本实施例中，如图3所示，熔化极焊接模块包括弯头喷嘴9、导电杆10、送丝接口14、固定板17；弯头喷嘴9的上端和导电杆10下端固定连接；送丝接头14的下端和导电杆10的上端连接。

熔化极焊接模块还包括双轴承(轴承A 15、轴承B 16)和轴承固定装置(C型扣环11、固定扣B 12、固定扣A 13)，轴承A 15、轴承B 16下端设置C型扣环11进行固定；所述双轴承通过所述轴承固定装置设置于所述固定板17上；导电杆10通过双轴承实现和固定板17的转动连接，以使导电杆10能够相对固定板17进行转动。

优选地，在本实用新型实施例中，弯头喷嘴9上端与导电杆10下端螺栓装接并由螺母固定，其中弯头喷嘴9上部的长螺杆J处预留螺母固定空间，通过螺母旋紧，以使导电杆与弯头喷嘴9相对位置固定，送丝接头14下端与导电杆10上端焊接连接，导电杆10通过轴承A15、轴承B 16和C型扣环11、固定扣B 12、固定扣A 13装接到固定板17上，并能够实现导电杆10和固定板17的分离运动，并整体装接到固定架24上。

在本实用新型实施例中，熔化极焊接模块中的导电杆10和双轴承配合，双轴承通过轴承固定装置装接到固定板17，实现导电杆10与固定板17之间分离运动，熔化极焊接模块设计最大电流为350A，需要接入MIG焊机及水冷机。

本实施例中，如图4-5所示，右固定导磁板18、右线圈20装接到所述右送气管19上，左固定导磁板23、左线圈21装接到所述左送气管22上。所述固定导磁板18、23均设置在所述等离子焊接模块中等离子方喷嘴1两侧，两导磁板下端距等离子方喷嘴1的距离为14-24mm。结合图1，所述左送气管22和所述右送气管19的顶端均和固定架24连接。

由导磁板、线圈构成的等离子磁控系统，等离子焊接模块可以使用PWM脉冲频率调节器控制线圈磁性变换，再通过导磁板将磁场稳定在等离子弧旁实现电弧摆动。

在本实用新型实施例等离子-MIG复合窄间隙焊接装置中，将固定导磁板与线圈装接到送气管上，并与控制装置一起构成等离子磁控系统，利用磁场磁极变换控制等离子弧偏转，通过电机转动实现MIG焊接模块的弧形转动，进行复合焊接时通过控制器(主要为PLC及单片机)控制PWM脉冲频率调节器和电机，在等离子焊接模块部分通过PWM脉冲频率调节器产生脉冲电流致使线圈产生磁场，并通过导磁板将磁场传导至焊炬下端，进而控制磁场磁性变换实现侧壁焊接；在MIG焊接模块部分通过电机控制MIG主导电杆转动，从而使下端弯头左右摆动，进一步实现电弧同步复合，进而完成窄间隙板材侧壁的热输入实现焊接。因采用复合焊焊接技术，复合电弧会产生更大的焊接热输入，由等离子弧产生大熔深，MIG焊接模块的电弧进行熔覆填丝，因此本实用新型所述等离子-MIG复合焊接装置能够实现自预热，焊接能量低，无需进行焊前预热、层间温度控制、层间清渣等生产工序；HAZ热影响区窄，焊接变形小，焊后残余应力小，焊接飞溅小，可显著提升焊接效率和焊接质量。

优选地，所述右送气管19、左送气管22的下端设置有冷却铜管槽道，能够通过装配冷却铜管对送气管进行冷却。

在本实施例中，优选地，等离子焊接模块、熔化极焊接模块、左送气管22与右送气管19自底端之上80mm部分的宽度均小于15mm。等离子焊接模块和熔化极焊接模块中心轴的夹角为25-35°。在所述高度位置方面，等离子焊接模块中的等离子方喷嘴1低于所述熔化极焊接模块中的弯头喷嘴9的喷嘴口；等离子方喷嘴1和弯头喷嘴9之间底部纵向距离为5-10mm，横向距离为6-10mm。

在本实施例中，所述等离子-MIG复合焊接装置能够用于中厚板材的窄间隙焊接，所述中厚板的厚度范围为10-80mm，窄间隙的间隙范围为16-20mm。优选地，所述中厚板材为船舶用中厚板材。

实施例2

利用上述实施例公开的等离子-MIG复合焊接装置进行的焊接方法，具体工作过程包括：

步骤一、焊接准备阶段

(1)接入循环冷却水对等离子方喷嘴1和等离子钨极夹外套7进行冷却；具体为：将用于冷却等离子方喷嘴1的冷却水由冷却水入口C流入，经冷水槽后由冷却水出口B流出形成喷嘴冷却水回路；用于冷却钨极的冷却水由钨极冷却水入口E流经π型冷却水孔道后，由钨极冷却水出口F流出，形成水回路。

(2)所述等离子焊接模块连接等离子维弧电源、等离子主弧电源和离子气供给装置、保护气供给装置：将等离子维弧电源接口A、主弧电源接口G、等离子气入口D分别和等离子维弧电源、等离子主弧电源以及离子气供给装置连接；离子气依次经过等离子冷水槽2的中间离子气通道，最后进入等离子方喷嘴1后排出。

(4)将熔化极焊接模块(即MIG焊接模块)接入MIG主弧电源、焊丝与冷却水，具体为：

送丝接口14上留有电源连接孔和送丝夹紧装置H，将MIG主弧电源和焊丝均连接至送丝接口14；

将冷却铜管连接到导电杆10上预留的冷却铜管槽道I上，将冷却水接入冷却铜管进行冷却，形成水回路；

然后再将MIG电源、冷却水与送丝接口14接入MIG焊机、水冷机和送丝机。

步骤二、焊接进行阶段

本实用新型所述装置采用窄间隙等离子-MIG复合焊接技术，其焊接原理如图8所示，MIG焊接模块中，通过电机转动带动导电杆与弯头喷嘴往复摆动，MIG电弧随之摆动。而等离子电弧在磁场作用下摆动，如图9-10，两种电弧协同摆动，进而实现两种电弧的耦合，可以实现船舶用钢厚板的等离子-MIG复合窄间隙焊接，采用此实用新型中的焊接装置，焊接无需预热和层间保温等工序，消除冷壁焊接缺陷的同时，提高了焊接效率和质量。

采用本实用新型中所述等离子-MIG复合焊接装置连接的装置进行焊接，需要配备以下装置：一台等离子焊机、一台MIG焊机、一台送丝机，一台焊接机器人、一个焊接实验平台，此外还包括气瓶、气阀、控制盒等焊接辅助设备。这些装置均可以采用现有技术中已有设备，本实用新型不涉及对这些辅助焊接设备的改进，故此处不再赘述。

在现有激光和电子的窄间隙焊接技术中，由于激光和电子束焊接的焊炬结构更为庞大且复杂，工装设备更为精密复杂，进而使整体设备价格高昂，激光和电子束焊接能量更为集中，作用面积相比于其它焊接技术更小，对板材的穿透力更强，进而要求板材焊接的精度更高。而采用本实用新型所述等离子-MIG复合焊接装置进行等离子-MIG复合窄间隙焊接，弥补了现有技术中窄间隙焊接方法实际应用中的不足。

相比于现有技术中的窄间隙焊接，本实用新型所述等离子-MIG复合焊接装置能够实现自预热，焊接能量低，无需进行焊前预热、层间温度控制、层间清渣等生产工序；HAZ热影响区窄，焊接变形小，焊后残余应力小，焊接飞溅小，可显著提升焊接效率和焊接质量。

在本实施例中，所述等离子-MIG复合焊接装置包括等离子磁控系统和MIG焊丝摆动系统，具体地，所述等离子磁控系统包括线圈和导磁板，等离子焊接模块可以使用PWM脉冲频率调节器控制线圈磁性变换，再通过导磁板将磁场稳定在等离子弧旁实现电弧摆动；所述MIG焊丝摆动系统用于使导电杆和固定板实现分离转动，MIG焊接模块可以使用舵机控制导电杆转动，进而实现MIG电弧偏转；通过单片机控制两电弧共同作用实现船舶用厚板的窄间隙焊接，即在焊接过程中等离子电弧与MIG电弧同时向侧壁一边偏转达到协同效果，在控制系统调解下实现在窄间隙焊接中两种电弧耦合并协同偏转，实现稳定焊接。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。

设计图

用于窄间隙焊接的等离子-MIG复合焊接装置论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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