手工钨极氩弧焊自动送丝枪的研制

丁卫松，丁澄洋， 张龙财

（1.绍兴柯桥排水有限公司，浙江 绍兴 312023；2.绍兴柯桥齐正五金机械厂，浙江 绍兴 312023；3.绍兴柯桥排水有限公司，浙江 绍兴 312023）

手工钨极氩弧焊，是利用氩气对金属焊材的保护，通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成熔池，使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术。由于惰性气体氩气的保护氩弧焊的电弧燃烧稳定，热量集中，弧柱温度高，热影响区窄，所焊的焊件应力、变形、裂纹倾向小;同时氩弧焊为明弧施焊，焊接时无熔剂、涂药层，所以没有焊渣操作、观察方便，焊接效率高。而且手工钨极氩弧焊不受焊件位置限制，可进行全位置焊接。目前在越来越多的金属制造和安装中普遍使用。特别是在有色金属的焊接中，氩弧焊几乎能焊接所有金属，无论难熔金属还是易氧化金属，如镁、钛、钼、锆、铝等及其合金;它是所有的焊接手段中焊接铝和镁最好的方法。但是氩弧焊紫外线强度很大，焊工造成电光性眼炎，同时由于氩弧焊接时焊接电弧高达3600°焊接熔池的温度高达2000°左右，弧光非常的强烈烟气大。很容易使金属沸腾气化，吸入到焊工肺里造成尘肺病。很容易发生手指烫伤，电光性眼炎金属烟热等劳动安全事故和职业病。而氩弧焊操作的时候一般一只手拿钨极焊枪，需要另一只手把焊丝捏在手中，手必须离熔池较近，根据焊缝填充金属多少的需要，利用拇指和食指的摩擦力将焊丝向前送入焊接熔池。这种手动送丝操作模式不仅要求操作者离焊缝很近，而且长时间的手持送丝劳动强度大焊接质量不稳定。对汉宫的操作技术要求很高，焊缝质量也不能保证。本文通过对手工钨极氩弧焊自动送丝的研究，制造出一种自动送丝的机械，能够长距离自动的往焊接熔池送丝，机械轻便灵巧，减少了焊工劳动强度和劳动危害，提高了焊缝质量。

1 研制思路

为解决前言中所述手工送丝带来的诸多问题，我们设想研制一款新型可自动送丝的手工钨极氩弧焊送丝枪。这样，焊工在焊接作业时可以利用送丝枪内部驱动电机和传动轮自动送丝，又可以通过送丝枪的调速系统保证焊缝对焊丝的需求。既降低了手工钨极氩弧焊对操作者的技能操作要求，又减少了劳动强度和焊接劳动危害，焊接质量也可因此大幅提高。

2 主要结构

①通过对各种材料的比较，考虑到经济性、轻便性、灵活性等因素，自动送丝钨极氩弧焊枪用工程塑料注塑而成。采用枪式外形，其中直流调速电机安装在操作手柄内，偏心直流减速驱动电机安转在圆柱形腔体内。枪的中间镂空减轻了枪体重量，枪手柄上镂空方便直流调速器散热。整把送丝枪抓握方便，外观流畅大方，重量不到400克（不含焊丝）。

图1 自动送丝钨极氩弧焊枪式外形

送丝枪采用12伏直流电源驱动偏心电机（14）转动，电机轴上主动轮（10）和从动轮（15）依靠摩擦力将间隙中的焊丝往前推送传送。从而实现焊丝自动送丝。焊丝导管（5、8）采用不锈钢材质，由足够的硬度和光滑度，确保焊丝长时间传送孔径不会变形。注塑的工程塑料枪体上的导套限位保障了前后导套的中心线一致，可以顺利的出丝。

②调节螺杆系统（1、2、3、4）可以调节主动轮和被动轮之间的间隙。根据间隙的大小可以传送从0.8毫米到1.6毫米不同直径的焊丝，满足不同大小焊缝对焊丝的需求。当焊丝传送结束时只需换一根焊丝从导管5尾部导控继上继续焊接。避免了手工操作时焊丝剩15厘米左右因为熔池高温手不能靠近送丝造成的材料浪费（占整根焊丝的15%）。

图2 送丝枪的内部结构

③送丝速度的快慢由拨轮式直流电机调速装置控制（11）。当焊接需要调节速度的时候用大拇指和中指轻轻转动拨轮，即可按照焊缝对焊丝需求调节送丝的快慢。可调节的速度为每分钟300毫米到1200毫米。

④当焊缝不需要送丝或者停止焊接的时候，焊枪离开焊缝一定距离（距离可以自行调节）后红外检测装置----测距传感器（9）就自动切断电源，停止送丝。当需要送丝或者焊接重新开始的时候，焊枪在检测范围内时恢复送丝，方便了焊工的操作。长期不用或者长期焊缝送丝，亦可关闭传感系统，起到长期停止或开启送丝功能。调速器（11）关闭则测距传感器不再动作。

图3 焊枪与焊缝距离自动调节

3 对比分析

氩弧焊手动送丝的时候，必须手持焊丝保持在焊接熔池15厘米左右的地方送丝，手臂伸长后手腕很不稳定。特别是整根焊丝刚刚开始焊接的时候，前面轻后面重，手工保持稳定送丝需要很强的操作技能和较高劳动强度。当焊接需要横焊或者仰焊的时候，手臂更是要拿着焊丝悬空送丝，时间不长焊工就手臂发抖，体力不支导致不能均匀稳定送丝，焊接质量下降需要停下来休息。使用自动送丝枪焊接的时候，只需调节自动送丝枪压紧螺栓1使从动轮和被动轮之间的间隙等于焊丝的直径。打开电源，启动电机主动轮转动调节好速度。焊丝从导管5尾端插入到从动轮和被动轮中间，依靠从动轮和被动轮之间的摩擦力均匀的推送焊丝从导管8出口送出到焊接熔池。简单方便，节约材料。而且操作的时候可以将送丝枪靠在附近支撑或腿外侧，长距离的将焊丝送到焊接熔池当中，减少了手腕的劳动强度，也确保了送丝的稳定可靠。让焊工能够省去送丝的烦恼，一心一意的关注焊缝的情况，保证更好的焊接质量。

4 使用案例及结论：

①案例1：76*6毫米无缝钢管固定对接，从钟表6点位置焊接到12点位置。氩弧焊手动送丝时需要左手悬空，随着焊接角度的变化不断变换送丝方向，还要手持焊丝不断送丝，劳动强度大，不能长时间保持手的稳定，焊接质量不能保证。使用焊丝枪以后，可以根据调节好传感器测距的距离，将送丝枪出口顶在12点位置的破口上，焊丝从管子间隙伸入进行管子内部送丝。随着焊缝逐渐向上，稍微转动送丝枪角度就可以。不仅减少了劳动强度，送丝基本上不花力气，而且送丝十分的匀速稳定，中间也不用停顿，确保了焊接质量，提高了生产效率。

②案例2：300mm×120mm×12mm试板单面焊双面成型对接仰焊的手工氩弧焊打底焊接的时候。关闭测距传感器，将持送丝枪的手直接依靠在试板末端，焊丝可以直接伸出枪口300mm，当焊接逐渐从板的开始端向末端进行，随着焊缝对焊丝的需求的缩短，拇指和中指适当调节送丝枪的送丝速度，达到送丝符合焊缝对焊材的需要。既避免了仰焊手动送丝高强度的体力支出，又避免了因技术操作困难导致的手工送丝不稳定不均匀最后导致焊缝质量差等缺陷焊接。使对于焊工来说最难操作焊接位置焊接变得轻松，高效，安全。

5 研制成果总结

通过对手工氩弧焊自动送丝枪的研制，为手工钨极氩弧焊送丝提供了一种自动送丝的机械。送丝枪采用手枪外形，体积小质量轻结构新颖、操作方便、性能可靠；改善了焊工的操作环境，节约了焊接材料，保证了焊接质量。目前手工氩弧焊自动送丝枪已经申请了国家发明专利，具有很大的社会效益和经济效益，值得在钨极氩弧焊接作业当中推广使用。