唐志超

（中國長江動力集團有限公司，武漢430074）

1 引 言

窄間隙氣保自動焊接具有節(jié)省焊接材料、縮短坡口焊接時間、減小焊接變形量等諸多優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于核電、造船等行業(yè)中的直、環(huán)縫的焊接。但由于窄間隙坡口窄而深，一般的普通氣保自動焊槍根本不能伸入到焊接坡口底部。手動焊槍雖然能將焊條（絲）伸入到窄間隙坡口底部，但是在焊接過程中，焊接員不能很好地控制焊條（絲）在坡口底部的移動，造成焊接質(zhì)量差，焊接工作強度大。

窄間隙氣保自動焊的重點之一就是焊槍，目前，國內(nèi)窄間隙氣保自動焊的焊槍主要依靠國外進口，價格昂貴，損耗率高，大大增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此，設(shè)計一把適用于窄間隙焊接復雜工況的焊槍可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

圖1 普通焊槍外形圖

2 設(shè)計要求

圖2 焊接隔板結(jié)構(gòu)簡圖

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，要想能順利焊接該環(huán)縫，焊槍必須滿足以下四點要求：（a）槍身要扁平且足夠長，厚度H≤8mm，長度L≥120mm；（b）焊槍送絲方便，焊槍底部要有導電嘴；（c）焊接時坡口底部溫度高，散熱慢，焊槍要自帶冷卻功能；（d）焊接時坡口底部需要氣體保護，槍身要能輸送保護氣體到環(huán)縫底部。

3 焊槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 焊槍的總體構(gòu)成

為加工及裝配方便，我們將焊槍分成閥塊、冷卻水管、氣體保護管、通絲管、導電嘴五大主要部分，各部之間采用焊接和螺紋緊固的方式連接。結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。

閥塊是焊槍的核心部件，焊絲、冷卻水、保護氣體均需從閥塊的接口通入到槍身中工作。

通氣管兩根，排列于閥塊的最外側(cè)，焊接時將保護氣體引入到焊縫坡口底部。

通水管四根，兩大兩小，排列于通絲管的兩側(cè)，焊接時通水管引導水流循環(huán)，帶走槍管焊接熱量，冷卻焊槍。

通絲管一根，置于最中間，起到引導焊絲進入焊槍底部的作用。

導電嘴位于焊槍通絲管的最下端，靠螺紋緊固在通絲管上。

圖3 焊槍結(jié)構(gòu)圖

3.2 焊槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計

通絲管和通氣管的結(jié)構(gòu)比較簡單，直接將焊絲和保護氣體通過閥塊和細管引入到槍體下部即可。窄間隙氣保焊的焊絲主要為φ1.2mm 和φ1.6mm 兩種規(guī)格，所以通絲管的內(nèi)徑D≥1.6mm，考慮到通絲管底部要裝導電嘴，我們將通絲管的內(nèi)徑定為3mm。焊接時需要的保護氣體量較大，將通氣管內(nèi)徑定為6mm。

圖4 水循環(huán)冷卻原理圖

由于槍體要求厚度H≤8mm，且通絲管布置于通絲管兩側(cè)，決定了兩側(cè)冷卻水管不能在槍身下部直接連通使水循環(huán)。因此，我們巧妙地將兩側(cè)冷卻水管的連接循環(huán)調(diào)整到焊槍上部的閥塊當中，通過大管套小管的方式，使兩側(cè)水冷管中的水在閥塊當中連接循環(huán)起來，從而帶走焊接時焊槍表面的大量熱量。閥塊中水的循環(huán)冷卻原理圖見圖4。

3.3 焊槍的材料選用

由于焊接時，焊接坡口底部的溫度很高，導致焊槍表面的溫度急劇升高，若不及時將焊槍表面的高溫散出去，就有可能導致燒槍情況發(fā)生。而銅的導熱性很好，可以及時將焊槍表面的熱量通過水循環(huán)散出去。普通黃銅H85 具有較高的強度、良好的焊接和耐蝕性能，常用于冷凝和散熱用管、虹吸管、蛇形管、冷卻設(shè)備制件。因此我們選用普通黃銅H85 作為焊槍管的材質(zhì)。

導電嘴在焊槍的最底部，工作狀況比較惡劣，需要有良好導電、導熱及耐磨性能，而鉻鋯銅（CuCrZr）具有較高的強度和硬度，導電性、導熱性、耐磨性、減磨性好，因此我們選擇鉻鋯銅（CuCrZr）作為導電嘴的材料。

圖5 焊槍三維造型圖

焊槍裝配完成后，為防止焊槍與焊接件刮蹭走火，焊槍表面需纏上絕緣耐高溫的膠布。

表1 槍體細管參數(shù)

4 結(jié) 語

經(jīng)過多次試驗，該窄間隙氣體保護自動焊槍在焊接過程中工作穩(wěn)定可靠，滿足使用要求，效果良好。

［1］ 楊學兵，唐偉.窄間隙TIG/MAG/SAW 焊接技術(shù)［J］.電焊機，2010，40（7）：14-19.

［2］ 王廣成，于明明，宣萍.窄間隙焊技術(shù)在隔板中的應(yīng)用［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（19）：58-59.

［3］ 周方明，王江超，周涌明.窄間隙焊接的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.焊接技術(shù)，2007，36（4）：4-7.