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1、(10)申请公布号 CN 104028883 A (43)申请公布日 2014.09.10 C N 1 0 4 0 2 8 8 8 3 A (21)申请号 201410289453.0 (22)申请日 2014.06.25 B23K 9/32(2006.01) B23K 9/02(2006.01) (71)申请人燕山大学 地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北大 街西段438号 (72)发明人李大龙 于恩林 韩毅 于丙强 (74)专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所 13116 代理人崔凤英 (54) 发明名称 一种脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置 (57) 摘要 本发明公开一种脉冲电流辅。
2、助电弧焊接过程 的装置，包括焊机电源、施焊电路、施加脉冲电流 的装置，施焊电路中的脉冲电路和电阻电路是从 焊机电源中引出的两条电流支路，与焊接电路并 联，电流支路中设置控制开关将直流电流转换为 间断导通的脉冲电流，并使得在某一时刻电阻电 路和脉冲电路中只有一路导通；施加脉冲电流的 装置含有结构相同的正极滑块和负极滑块，其固 定在焊机机头上，通过导电螺杆将接线板上的电 流导入到石墨滑块上，设置在电弧焊接熔池两侧 的石墨滑块与被焊接件滑动摩擦式接触，随焊丝 一同前行，同步地将脉冲电流施加到电弧焊接熔 池中。本发明对焊接接头处施加脉冲电流，能够减 小焊缝粗晶区，改善了焊接接头处的组织和力学 性能。 。
3、(51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104028883 A CN 104028883 A 1/1页 2 1.一种脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置，包括焊机电源和施焊电路，其特征在于： 还包括施加脉冲电流的装置，所述施加脉冲电流的装置包括正极滑块(P)和负极滑块(N)， 所述正极滑块(P)和负极滑块(N)通过连接架(10)相连接，所述正极滑块(P)和负极滑块 (N)结构相同，包括石墨滑块(2)、导电螺杆(5)、接线板(9)及绝缘件，所述接线板(9)设。
4、置 在连接架(10)上面，所述导电螺杆(5)与接线板(9)连接后插入连接架(10)内，与镶嵌在 连接架下部凹槽内的石墨滑块(2)相连接，所述石墨滑块(2)、导电螺杆(5)、接线板(9)与 连接架(10)的接触部位分别设有绝缘件使之相互隔离，所述施加脉冲电流的装置固定在 焊机机头上，通过导电螺杆(5)将接线板(9)上的电流导入到石墨滑块(2)上，设置在电弧 焊接熔池两侧的石墨滑块(2)与被焊接件滑动摩擦式接触，随焊丝(12)一同前行，同步地 将脉冲电流施加到电弧焊接熔池中；所述施焊电路包括焊接电路、脉冲电路和电阻电路，其 焊接电路为常规电弧焊接电路，其脉冲电路和电阻电路是从焊机电源中引出的两条电。
5、流支 路，与焊接电路并联，电流支路中设置控制开关(K)将直流电流转换为间断导通的脉冲电 流，当脉冲电路导通时，电阻电路截止，当脉冲电路截止时，电阻电路导通。 2.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置，其特征在于，所述施加 脉冲电流的装置，其石墨滑块(2)与导电螺杆(5)采用销(3)连接。 3.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置，其特征在于，所述施加 脉冲电流的装置，其石墨滑块(2)上方的凹槽间隙内设有与导电螺杆(5)非接触的弹簧 (4)。 4.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置，其特征在于，所述施加 脉冲电流的装置，其导电螺杆(5)上端设有螺母(8。
6、)。 5.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置，其特征在于，所述电阻 电路与脉冲电路设定有相同的电阻值。 权 利 要 求 书CN 104028883 A 1/2页 3 一种脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置 技术领域 0001 本发明涉及一种电弧焊接装置，特别涉及一种脉冲电流辅助电弧焊接过程的装 置。 背景技术 0002 焊接是将工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成了材料之间的连 接。由于在焊接过程中需要较大的热输入量这使得焊接接头的粗晶区较宽，力学性能较差， 在焊接质量要求高的场合(如西气东输所用的输气管道)是不可取的。通常人们是通过提 高钢的钢级来避免大的热输入量带来。
7、的焊接接头组织和力学性能变差的缺点，但每提高一 个钢级，其加工难度和生产成本都会增加很多。已有的研究结果表明，脉冲电流能够使液态 金属和高温固态金属的组织得到均匀、细化。而焊接过程就是一个快速熔化和凝固的冶金 过程，既有液态金属，又有高温固态金属，因此对焊接接头处施加脉冲电流，可以用来改善 焊接接头处的组织和力学性能，从而避免提高钢级所带来的高加工难度和高成本等缺点。 发明内容 0003 本发明针对现有的电弧焊接工艺存在的焊接接头粗晶区较宽、力学性能较差的问 题，提出一种将脉冲电流引入到电弧焊接熔池中，通过脉冲电流来改善焊接接头的组织和 力学性能的装置。 0004 本发明构思通过下述技术方案来。
8、实现：一种脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置， 包括焊机电源、施焊电路，其特征在于：还包括施加脉冲电流的装置，所述施加脉冲电流的 装置包括正极滑块P和负极滑块N，所述正极滑块P和负极滑块N通过连接架10相连接，所 述正极滑块P和负极滑块N结构相同，包括石墨滑块2、导电螺杆5、接线板9及绝缘件，所 述接线板9设置在连接架10上面，所述导电螺杆5与接线板9连接后插入连接架10内，与 镶嵌在连接架下部凹槽内的石墨滑块2相连接，所述石墨滑块2、导电螺杆5、接线板9与连 接架10的接触部位分别设有绝缘件使之相互隔离；所述施加脉冲电流的装置固定在焊机 机头上，通过导电螺杆5将接线板9上的电流导入到石墨滑块2上。
9、，设置在电弧焊接熔池两 侧的石墨滑块2与被焊接件滑动摩擦式接触，随焊丝12一同前行，同步地将脉冲电流施加 到电弧焊接熔池中；所述施焊电路包括焊接电路、脉冲电路和电阻电路，其焊接电路为常规 电弧焊接电路，其脉冲电路和电阻电路是从焊机电源中引出的电流支路，与焊接电路并联， 电流支路中设置控制开关K将直流电流转换为间断导通的脉冲电流，当脉冲电路导通时， 电阻电路截止，当脉冲电路截止时，电阻电路导通。 0005 本发明的施焊电路中设置了脉冲电路和电阻电路，设置电阻电路是为了保证焊缝 处电流的恒定，电路中设置控制开关K使得在某一时刻脉冲电路和电阻电路只能有一路导 通，这样的设计也使得从焊机电源中引出的直。
10、流电流转换为脉冲电流，降低了被焊接件中 的电热效应，提高了电流来改善焊接接头的组织和力学性能效果。 0006 本发明对焊接接头处施加脉冲电流，能够减小焊缝粗晶区，改善了焊接接头处的 说 明 书CN 104028883 A 2/2页 4 组织和力学性能，从而可避免提高钢级所带来的高加工难度和高成本等缺点。 附图说明 0007 图1是本发明结构原理图。 0008 图2是本发明结构示意图。 0009 图3是本发明的施加脉冲电流的装置结构示意图。 0010 图中：1-焊接件a，2-石墨滑块，3-销，4-弹簧，5-导电螺杆，6-绝缘套，7-绝缘垫 圈，8-螺母，9-接线板，10-连接架，11-绝缘垫，1。
11、2-焊丝，13-焊接件b；P-正极滑块，N-负 极滑块，K-控制开关。 具体实施方式 0011 以下，参照附图说明本发明的实施例。 0012 参照图1-2，脉冲电流辅助电弧焊接过程的装置由焊机电源、施焊电路及含有正极 滑块P、负极滑块N的施加脉冲电流的装置构成，施焊电路包括焊接电路、脉冲电路和电阻 电路。焊接电路为：焊机电源正极滑块P焊接件b13熔池焊丝12焊机电源，完成 常规的电弧焊接过程。脉冲电路和电阻电路与焊接电路并联，设置控制开关K使得在某一 时刻脉冲电路和电阻电路只能有一路导通。脉冲电路为：焊机电源正极滑块P焊接件 b13熔池焊接件a1负极滑块N控制开关K焊机电源，将脉冲电流导入到熔。
12、池中， 用来改善电弧焊接接头处的组织和力学性能。电阻电路为：焊机电源电阻电路控制开 关K焊机电源，用以保证焊缝处电流的恒定。在电弧焊接时，焊接电路正常导通完成常规 的电弧焊接过程，由控制开关K控制脉冲电路的导通或截止，开关的频率即为脉冲电流的 频率，单次导通的持续时间即为脉冲电流的宽度，脉冲电流的强度由焊机电源调节。预先调 整电阻电路的电阻值与脉冲电路的电阻值相同，通过控制开关K调控在某一时刻电阻电路 和脉冲电路之中有且只有一路导通，以保证焊缝处电流的恒定。 0013 参照图3，本发明的施加脉冲电流的装置包括正极滑块P、连接架10和负极滑块N。 正极滑块P和负极滑块N结构相同，包括石墨滑块2、。
13、销3、弹簧4、导电螺杆5、绝缘套6、绝 缘垫圈7、螺母8、接线板9和绝缘垫11。石墨滑块2镶嵌在连接架10的凹槽内，并用绝缘 垫11使之与连接架10隔离开来。导电螺杆5与石墨滑块2之间为销3连接，便于石墨滑 块2的更换与调整。为了避免出现由于磨损而造成的石墨滑块与被焊接件之间接触不良的 现象，利用弹簧4将石墨滑块2压在被焊接件的表面上。导电螺杆5的上端设有螺母8，当 石墨滑块2磨损严重不能使用时，可将螺母8卸下后，把石墨滑块2从连接架10的凹槽内 抽出，进行更换。该装置固定在焊机的机头上，使得石墨滑块随焊丝一同前行，始终位于电 弧焊接熔池的两侧，同步地将脉冲电流施加到电弧焊接熔池中。 说 明 书CN 104028883 A 1/2页 5 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104028883 A 2/2页 6 图3 说 明 书 附 图CN 104028883 A 。