本发明涉及一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，属于焊接技术领域。
背景技术：
弹带是炮弹的密封件，是炮弹弹体结构中的重要组成部分，也是有效保证炮弹飞行稳定性和准确命中目标的关键部件。弹带的可靠性对于炮弹的稳定飞行起着至关重要的作用，优质弹带可以增加射程、提高精度，并减少膛线的磨损。传统弹带材料包括软铁和铜，铜本身质软，利用铜作为弹带会导致炮弹发射过程中大量的铜会残留在炮膛中，导致铜弹带损失，同时造成污染，需要定期清理炮膛，此外铜弹带的抗剪切能力差产生侧滑，使得炮弹发射过程中的闭气性变差，影响精度与射程。软铁的硬度较高，软铁弹带能解决铜弹带的问题，但增大了弹带与膛线间摩擦，使得膛线的磨损较为严重，影响炮膛的服役寿命。
传统的单热丝系统适用于单类焊丝熔敷或焊丝材料的直径、干伸长、导热性、电导率等方面差异较小的多种类焊丝熔敷，如软铁焊丝、碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝等电阻较大且导热性较差的焊丝常采用电阻焊丝预热方式，而铜焊丝、银焊丝等电阻较小且导热性优异的焊丝常采用电弧焊丝预热方式。
申请人于2012.04.12申请的申请号为201210116527.1的发明专利公开的一种《软铁-黄铜复合弹带结构及其焊接方法》，其公开了一种软铁-黄铜复合弹带结构，但是在对软铁部分及对黄铜部分进行堆焊过程中采用的是同一种热丝方式，而因软铁焊丝的电阻大，铜焊丝的电阻小的特性，且二者导热性差异较大，采用单热丝方式(如电弧热丝或电阻热丝)，会使软铁或铜焊丝二者之一预热不充分，从而导致熔池热效应及搅拌作用过强，难以控制复合结构弹带层的元素扩散，影响了软铁-铜复合结构弹带的稳定性和焊接质量，并且带来资源浪费及导致生产成本过高等问题。
技术实现要素：
本发明是为了解决现有的软铁-铜复合结构弹带焊接过程中，因对不同电阻特性及不同导热特性的软铁和铜采用单热丝模式，而导致热丝不充分，从而产生熔池热效应及搅拌作用过强，难以控制复合结构弹带层的元素扩散的问题，进而提供了一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，它采用软铁焊丝电阻热丝系统和铜焊丝电弧热丝系统分别对软铁部分及铜部分进行堆焊，
其中所述软铁焊丝电阻热丝系统包括第一tig焊枪、热丝电源及第一旋转电机，弹体通过第一旋转电机固定，第一tig焊枪固定在弹体上方，热丝电源的两电极分别位于导丝嘴的两端且均与软铁焊丝连接形成导电回路，提供电阻热以实现对软铁焊丝的电阻热丝；
所述铜焊丝电弧热丝系统包括第二tig焊枪、tig副焊枪及第二旋转电机，第二tig焊枪作为主焊枪固定在弹体上方，tig副焊枪固定在铜焊丝上方且提供电弧热以实现对铜焊丝的电弧热丝；
焊接时，首先堆焊软铁部分，采用自动送丝，选用参数为：焊丝直径在0.5-2.5mm之间，送丝速度在0.5-20m/min之间，焊接电流在3-300a之间，第一旋转电机的旋转周期在0.1-20r/min之间，软铁部分堆焊结束后，对软铁堆焊层进行切削加工；
然后堆焊铜部分，同样采用自动送丝，选用参数为：焊丝直径在0.5-2.5mm之间，送丝速度在0.5-20m/min之间，第二tig焊枪及tig副焊枪的焊接电流相同，均在3-300a之间，第二旋转电机转动周期为0.1-20r/min之间，铜部分堆焊结束后，对铜堆焊层进行切削加工。
进一步地，堆焊软铁弹带及铜弹带的过程中，焊枪摆动范围均在0-20mm之间。
进一步地，所述软铁焊丝电阻热丝系统及所述铜焊丝电弧热丝系统均设置有水冷系统，所述水冷系统包括水箱、水泵、出水管、进水管及回收漏斗，通过水泵将水箱中的冷却水抽出并通过出水管喷送至弹体内部的焊接区域，然后冷却水从弹体口部流出，并依次通过回收漏斗及进水管流回至水箱内循环利用。
进一步地，软铁部分堆焊于弹带的后部，铜部分熔敷焊接于弹带的前部。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请在对软铁-铜复合结构弹带进行堆焊过程中，根据不同焊丝的不同特性，选择不同的焊丝预热模式，即对电阻较大且导热性较差的焊丝(如软铁焊丝)选择电阻热丝模式，对电阻较小且导热性优异的焊丝(如铜焊丝)选择电弧热丝模式，将原来焊丝预热到高温再送入熔池，可以提高熔敷速度和焊接效率，同时降低熔池热效应和搅拌作用，控制复合结构弹带层的元素扩散，从而保证软铁-铜复合结构弹带的形状及性能控制。该方法的提出，有效提高了复合结构弹带堆焊效率，降低了生产成本，充分发挥铜、软铁自身特点，得到力学性能优异、成形良好且稳定的复合弹带，使炮弹射程更远、射击更准、威力更大。
附图说明
图1为软铁焊丝电阻热丝系统示意图；
图2为铜焊丝电弧热丝系统示意图；
图3为软铁堆焊层(即软铁部分)结构示意图；
图4为软铁弹带切削加工示意图；
图5为铜堆焊层(铜部分)结构示意图；
图6为弹带最终切削加工示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～6说明本实施方式，一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，它采用软铁焊丝电阻热丝系统和铜焊丝电弧热丝系统分别对软铁部分12及铜部分13进行堆焊，
其中所述软铁焊丝电阻热丝系统包括第一tig焊枪1、热丝电源2及第一旋转电机3，弹体4通过第一旋转电机3固定，第一tig焊枪1固定在弹体4上方，热丝电源2的两电极分别位于导丝嘴5的两端且均与软铁焊丝6连接形成导电回路，提供电阻热以实现对软铁焊丝6的电阻热丝；
所述铜焊丝电弧热丝系统包括第二tig焊枪7、tig副焊枪8及第二旋转电机9，第二tig焊枪7作为主焊枪固定在弹体4上方，tig副焊枪8固定在铜焊丝10上方且提供电弧热以实现对铜焊丝10的电弧热丝；
焊接时，首先堆焊软铁部分12，采用自动送丝，选用参数为：焊丝直径在0.5-2.5mm之间，送丝速度在0.5-20m/min之间，焊接电流在3-300a之间，第一旋转电机3的旋转周期在0.1-20r/min之间，软铁部分12堆焊结束后，对软铁堆焊层进行切削加工；
然后堆焊铜部分13，同样采用自动送丝，选用参数为：焊丝直径在0.5-2.5mm之间，送丝速度在0.5-20m/min之间，第二tig焊枪7及tig副焊枪8的焊接电流相同，均在3-300a之间，第二旋转电机9转动周期为0.1-20r/min之间，铜部分13堆焊结束后，对铜堆焊层进行切削加工。
软铁焊丝6的端部安装有电刷11，弹体4与旋转电机之间可设置铜制夹具，利用铜制夹具自身具有的较强的导热性，实现在焊接过程中带走弹体4的部分热量。软铁部分12堆焊于弹带的后部，铜部分13熔敷焊接于弹带的前部，且软铁和铜弹带相对宽度可灵活调整。
因软铁焊丝6熔点高于铜焊丝10的熔点，先堆焊软铁弹带部分以避免先堆焊材料重熔。
对软铁堆焊层及铜堆焊层的焊接部分及切削加工部分均为现有技术，此处不再赘述。
本申请在对软铁-铜复合结构弹带进行堆焊过程中，根据不同焊丝的不同特性，选择不同的焊丝预热模式，即对电阻较大且导热性较差的焊丝(如软铁焊丝6)选择电阻热丝模式，对电阻较小且导热性优异的焊丝(如铜焊丝10)选择电弧热丝模式，将原来焊丝预热到高温再送入熔池，可以提高熔敷速度和焊接效率，同时降低熔池热效应和搅拌作用，控制复合结构弹带层的元素扩散，从而保证软铁-铜复合结构弹带的形状及性能控制。该方法的提出，有效提高了复合结构弹带堆焊效率，降低了生产成本，充分发挥铜、软铁自身特点，得到力学性能优异、成形良好且稳定的复合弹带，使炮弹射程更远、射击更准、威力更大。
第一tig焊枪1、第一旋转电机3及导丝嘴5通过第一夹持架14固定，第二tig焊枪7、tig副焊枪8、第二导丝嘴5及第二旋转电机9通过第二夹持架15固定。
导丝嘴5的作用是给予焊丝盘中的焊丝特定轨道，以及0.5-20m/min之间的送丝速度，达到自动、精确送丝且速度可调的目的。
旋转电机的作用是使弹体4发生旋转。转动周期在0.1-20r/min之间，达到可调自动堆焊从而形成环形焊缝的目的。
所选软铁焊丝6的合金成分包括c、mn、si、cr、ni、fe；
所选铜焊丝10的合金成分包括cu、mn、si、sn。
第二tig焊枪7作为主焊枪，作用是提供焊接电弧，用于焊接弹体4，焊枪摆范围在0-20mm之内。
tig副焊枪8的作用是预热铜焊丝10。
堆焊软铁弹带及铜弹带的过程中，焊枪摆动范围均在0-20mm之间。
所述软铁焊丝电阻热丝系统及所述铜焊丝电弧热丝系统均设置有水冷系统，所述水冷系统包括水箱16、水泵、出水管17、进水管18及回收漏斗19，通过水泵将水箱16中的冷却水抽出并通过出水管17喷送至弹体4内部的焊接区域，然后冷却水从弹体4口部流出，并依次通过回收漏斗19及进水管18流回至水箱16内循环利用。如此设计，冷却水经弹体4内壁流下及时带走部分焊接热量，实现强制水冷，避免弹体4过热，确保软铁弹带堆焊层与弹体4之间、铜弹带堆焊层与软铁弹带堆焊层以及弹体4之间达到冶金结合状态，保证复合弹带堆焊层总体强度。
软铁部分12堆焊于弹带的后部，铜部分13熔敷焊接于弹带的前部。
具体实施方式二：结合图1～6说明本实施方式，一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，具体为：首先堆焊软铁层，如图1所示，氩气流量为10l/min，送丝机与焊机相互配合，自动送丝，焊丝直径1.2mm，送丝速度为1.0m/min。焊接电流145a。焊接过程中将弹体安装在旋转电机上，焊接过程中旋转电机旋转周期为1.5r/min，通过水泵将水箱中的冷却水抽出并通过出水管喷送至弹体内部的焊接区域，然后冷却水从弹体口部流出，并依次通过回收漏斗及进水管流回至水箱内循环利用；调整送丝机送丝速度、焊接电流以及背部水冷大小，然后对其进行切削加工，如图4所示。
之后对铜弹带部分进行堆焊，如图2所示，送丝机与焊机相互配合，自动送丝，焊丝直径1.2mm，送丝速度在0.8m/min之间，旋转电机转动周期为1.5r/min之间。焊接电流为140a。弹体内部采用相同的强制水冷，确保铜弹带堆焊层与软铁弹带堆焊层以及弹体之间达到冶金结合状态，保证复合弹带堆焊层总体强度，如图5所示，随后进行切削加工得到复合弹带，如图6所示。
具体实施方式三：结合图1～6说明本实施方式，一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，具体为：首先堆焊软铁层，如图1所示，氩气流量为10l/min，送丝机与焊机相互配合，自动送丝，焊丝直径1.2mm，送丝速度为0.8m/min。焊接电流165a。焊接过程中将弹体安装在旋转电机上，焊接过程中旋转电机旋转周期为1.0r/min，通过水泵将水箱中的冷却水抽出并通过出水管喷送至弹体内部的焊接区域，然后冷却水从弹体口部流出，并依次通过回收漏斗及进水管流回至水箱内循环利用；调整送丝机送丝速度、焊接电流以及背部水冷大小，然后对其进行切削加工，如图4所示。
之后对铜弹带部分进行堆焊，如图2所示，送丝机与焊机相互配合，自动送丝，焊丝直径1.2mm，送丝速度在1.0m/min之间，旋转电机转动周期为1.5r/min之间。焊接电流为160a。弹体内部采用相同的强制水冷，确保铜弹带堆焊层与软铁弹带堆焊层以及弹体之间达到冶金结合状态，保证复合弹带堆焊层总体强度，如图5所示，随后进行切削加工得到复合弹带，如图6所示。
具体实施方式四：结合图1～6说明本实施方式，一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，具体为：首先堆焊软铁层，如图1所示，氩气流量为10l/min，送丝机与焊机相互配合，自动送丝，焊丝直径1.2mm，送丝速度为1.0m/min。焊接电流140a。焊接过程中将弹体安装在旋转电机上，焊接过程中旋转电机旋转周期为1.0r/min，通过水泵将水箱中的冷却水抽出并通过出水管喷送至弹体内部的焊接区域，然后冷却水从弹体口部流出，并依次通过回收漏斗及进水管流回至水箱内循环利用；调整送丝机送丝速度、焊接电流以及背部水冷大小，然后对其进行切削加工，如图4所示。
之后对铜弹带部分进行堆焊，如图2所示，送丝机与焊机相互配合，自动送丝，焊丝直径1.2mm，送丝速度在1.0m/min之间，旋转电机转动周期为1.0r/min之间。焊接电流为145a。弹体内部采用相同的强制水冷，确保铜弹带堆焊层与软铁弹带堆焊层以及弹体之间达到冶金结合状态，保证复合弹带堆焊层总体强度，如图5所示，随后进行切削加工得到复合弹带，如图6所示。
1.一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，其特征在于：它采用软铁焊丝电阻热丝系统和铜焊丝电弧热丝系统分别对软铁部分(12)及铜部分(13)进行堆焊，
其中所述软铁焊丝电阻热丝系统包括第一tig焊枪(1)、热丝电源(2)及第一旋转电机(3)，弹体(4)通过第一旋转电机(3)固定，第一tig焊枪(1)固定在弹体(4)上方，热丝电源(2)的两电极分别位于导丝嘴(5)的两端且均与软铁焊丝(6)连接形成导电回路，提供电阻热以实现对软铁焊丝(6)的电阻热丝；
所述铜焊丝电弧热丝系统包括第二tig焊枪(7)、tig副焊枪(8)及第二旋转电机(9)，第二tig焊枪(7)作为主焊枪固定在弹体(4)上方，tig副焊枪(8)固定在铜焊丝(10)上方且提供电弧热以实现对铜焊丝(10)的电弧热丝；
焊接时，首先堆焊软铁部分(12)，采用自动送丝，选用参数为：焊丝直径在0.5-2.5mm之间，送丝速度在0.5-20m/min之间，焊接电流在3-300a之间，第一旋转电机(3)的旋转周期在0.1-20r/min之间，软铁部分(12)堆焊结束后，对软铁堆焊层进行切削加工；
然后堆焊铜部分(13)，同样采用自动送丝，选用参数为：焊丝直径在0.5-2.5mm之间，送丝速度在0.5-20m/min之间，第二tig焊枪(7)及tig副焊枪(8)的焊接电流相同，均在3-300a之间，第二旋转电机(9)转动周期为0.1-20r/min之间，铜部分(13)堆焊结束后，对铜堆焊层进行切削加工。
2.根据权利要求1所述的一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，其特征在于：堆焊软铁弹带及铜弹带的过程中，焊枪摆动范围均在0-20mm之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，其特征在于：所述软铁焊丝电阻热丝系统及所述铜焊丝电弧热丝系统均设置有水冷系统，所述水冷系统包括水箱(16)、水泵、出水管(17)、进水管(18)及回收漏斗(19)，通过水泵将水箱(16)中的冷却水抽出并通过出水管(17)喷送至弹体(4)内部的焊接区域，然后冷却水从弹体(4)口部流出，并依次通过回收漏斗(19)及进水管(18)流回至水箱(16)内循环利用。
4.根据权利要求3所述的一种软铁-铜复合结构弹带电阻电弧双热丝焊接方法，其特征在于：软铁部分(12)堆焊于弹带的后部，铜部分(13)熔敷焊接于弹带的前部。
技术总结