一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法

附圖1為細薄壁管平衡焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為附圖1中A部放大圖；

附圖3為細薄壁管平衡焊接裝置中尾座壓緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標記為：1、主軸箱，2、固定機構(gòu)，3、保護套管，4、泄壓堵頭，5、第一細薄壁管，6、焊槍，7、第二細薄壁管，8、尾座壓緊機構(gòu)，81、旋轉(zhuǎn)固定頭，82、尾座，83、襯套，84、密封圈，85、臺階圓筒，86、彈簧，87、尾座墊，88、密封套，89、軸承，810、氣缸，811、氣缸固定座，9、保護氣體，10、保護氣管，11、電磁閥。

1.一種細薄壁管平衡焊接裝置，其特征在于：包括脈沖信號發(fā)生器和真空箱，所述的真空箱內(nèi)設(shè)有主軸箱（1）、固定機構(gòu)（2）、第一細薄壁管（5）、第二細薄壁管（7）、尾座壓緊機構(gòu)（8）和保護氣管（10），所述的主軸箱（1）輸出軸與固定機構(gòu)（2）連接，固定機構(gòu)（2）用于固定保護套管（3），保護套管（3）與第一細薄壁管（5）連接，所述的尾座壓緊機構(gòu)（8）的一端與第二細薄壁管（7）滑動連接，第二細薄壁管（7）可在尾座壓緊機構(gòu)（8）上左右滑動，第二細薄壁管（7）上方設(shè)有焊槍（6），焊槍（6）傾斜設(shè)置，尾座壓緊機構(gòu)（8）的另一端與保護氣管（10）連接，保護氣管（10）內(nèi)充有保護氣體（9），保護氣管（10）上設(shè)有控制氣速和/或氣量的電磁閥（11），所述的主軸箱（1）和焊槍（6）分別與脈沖信號發(fā)生器電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特征在于：所述的尾座壓緊機構(gòu)（8）包括尾座（82）和氣缸（810），所述的尾座（82）底部與氣缸（810）連接，氣缸（810）設(shè)于氣缸固定座（811）上，所述的尾座（82）內(nèi)部中空，尾座（82）內(nèi)設(shè)有臺階圓筒（85），臺階圓筒（85）與尾座（82）滑動連接，臺階圓筒（85）的外圓周臺階與尾座（82）之間設(shè)有彈簧（86），臺階圓筒（85）的內(nèi)圓周臺階處設(shè)有旋轉(zhuǎn)固定頭（81），旋轉(zhuǎn)固定頭（81）與臺階圓筒（85）的內(nèi)圓周臺階之間的兩端部均設(shè)有軸承（89），兩軸承（89）之間設(shè)有襯套（83），旋轉(zhuǎn)固定頭（81）的里端伸出內(nèi)圓周臺階一定距離，旋轉(zhuǎn)固定頭（81）的外端部與第二細薄壁管（7）按壓式連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特征在于：所述的尾座（82）內(nèi)設(shè)有彈簧（86）的一端部設(shè)有尾座墊（87）和密封套（88），所述的密封套（88）與保護氣管（10）密封連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特征在于：所述的旋轉(zhuǎn)固定頭（81）的里端與臺階圓筒（85）內(nèi)壁之間設(shè)有密封圈（84）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特征在于：所述的固定機構(gòu)（2）為三爪卡盤。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項權(quán)利要求所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特征在于：所述的第一細薄壁管（5）與保護套管（3）連接的一端設(shè)有泄壓堵頭（4）。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特征在于：所述的保護氣體（9）為惰性氣體。

8.一種使用權(quán)利要求1～7任一項所述的細薄壁管平衡焊接裝置進行焊接的焊接方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一．對齊第一細薄壁管（5）和第二細薄壁管（7）并壓緊，首先將第一細薄壁管（5）和第二細薄壁管（7）分別固定在三爪卡盤（2）和旋轉(zhuǎn)固定頭（81）上，通過氣缸（810）調(diào)整第二細薄壁管（7）的高度與第一細薄壁管（5）的高度一致，然后通過移動旋轉(zhuǎn)固定頭（81）使第二細薄壁管（7）與第一細薄壁管（5）壓緊；

第二．向管內(nèi)充保護氣體（9），通過保護氣管（10）向第一細薄壁管（5）和第二細薄壁管（7）內(nèi)進行充保護氣體（9），由電磁閥（11）控制保護氣體（9）的速度和氣量，當管內(nèi)管外壓力保持平衡后，停止充氣；

第三．調(diào)整焊槍（6）的位置，使其焊槍頭位于第一細薄壁管（5）和第二細薄壁管（7）連接處；

第四．啟動主軸箱（1），由主軸箱（1）驅(qū)動第一細薄壁管（5）進行旋轉(zhuǎn)，由第一細薄壁管（5）帶動第二細薄壁管（7）進行同步旋轉(zhuǎn)；

第五．調(diào)整脈沖進行焊接，調(diào)整焊槍的焊接脈沖使其與主軸的旋轉(zhuǎn)脈沖達到同步，開始焊接，焊接1.25圈后進行收弧，完成焊接，關(guān)閉電源。

2014年前，中國國內(nèi)的專用焊接裝置一般都是針對大厚壁管的焊接，主要包括真空箱，焊接操作在真空箱內(nèi)進行，由于大厚壁管壁厚，采用焊槍進行焊接即可完成。然而，此類焊接裝置對于細薄壁管的焊接則不適用，由于細薄壁管壁薄，焊槍焊接過程中管內(nèi)外壓力不平衡，容易造成焊弧壓力、凹坑或焊穿等缺陷，嚴重影響焊接的焊弧外觀和焊弧質(zhì)量。

一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法專利目的

《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》的目的是提供一種管內(nèi)外壓力平衡、密封性能好、焊弧表面光滑平整、焊弧穩(wěn)定和焊弧紋路均勻美觀的細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法。

一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法技術(shù)方案

《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種細薄壁管平衡焊接裝置，包括脈沖信號發(fā)生器和真空箱，所述的真空箱內(nèi)設(shè)有主軸箱、固定機構(gòu)、第一細薄壁管、第二細薄壁管、尾座壓緊機構(gòu)和保護氣管，所述的主軸箱輸出軸與固定機構(gòu)連接，固定機構(gòu)用于固定保護套管，保護套管與第一細薄壁管連接，所述的尾座壓緊機構(gòu)的一端與第二細薄壁管滑動連接，第二細薄壁管可在尾座壓緊機構(gòu)上左右滑動，尾座壓緊機構(gòu)的另一端與保護氣管連接，保護氣管內(nèi)充有保護氣體，保護氣管上設(shè)有控制氣速和/或氣量的電磁閥，所述的主軸箱和焊槍分別與脈沖信號發(fā)生器電連接。

該發(fā)明細壁管平衡焊接裝置中保護氣管以及保護氣管內(nèi)充有保護氣體的方案設(shè)計，在保護氣管內(nèi)充設(shè)保護氣體，使其與保護氣管外真空箱的氣壓保持平衡，從而達到要焊接的細薄壁管管內(nèi)外壓力的平衡，有效確保焊接質(zhì)量，使焊接焊弧穩(wěn)定，焊弧外表面平整光滑，焊接質(zhì)量高；脈沖信號發(fā)生器的設(shè)置，主軸箱和焊槍分別與脈沖信號發(fā)生器連接，并由脈沖信號發(fā)生器控制焊槍的焊接脈沖頻率與主軸箱內(nèi)的伺服電機旋轉(zhuǎn)脈沖頻率達到同步，使焊弧表面紋路均勻美觀；尾座壓緊機構(gòu)的設(shè)置，使第二細薄壁管可在其上進行左右移動，安裝第二細薄壁管時，首先通過外力將第二細薄壁管按入尾座壓緊機構(gòu)，并調(diào)整尾座壓緊機構(gòu)的高度使第二細薄壁管的高度與第一細薄壁管的高度一致，然后釋放外力，尾座壓緊機構(gòu)即會在自身的作用力下將第二細薄壁管向外推移，直至壓緊第一細薄壁管，使第二細薄壁管可由第一細薄壁管帶動實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，提升焊接的均勻度和焊接質(zhì)量。

進一步地，所述的尾座壓緊機構(gòu)包括尾座和氣缸，所述的尾座底部與氣缸連接，氣缸設(shè)于氣缸固定座上，所述的尾座內(nèi)部中空，尾座內(nèi)設(shè)有臺階圓筒，臺階圓筒與尾座滑動連接，臺階圓筒的外圓周臺階與尾座之間設(shè)有彈簧，臺階圓筒的內(nèi)圓周臺階處設(shè)有旋轉(zhuǎn)固定頭，旋轉(zhuǎn)固定頭與臺階圓筒的內(nèi)圓周臺階之間的兩端部均設(shè)有軸承，兩軸承之間設(shè)有襯套，旋轉(zhuǎn)固定頭的里端伸出內(nèi)圓周臺階一定距離，旋轉(zhuǎn)固定頭的外端部與第二細薄壁管按壓式連接。臺階圓筒的外圓周臺階與尾座之間彈簧的設(shè)置，使第二細薄壁管在彈簧的作用下向外移動直至壓緊第一細薄壁管，進而實現(xiàn)第二細薄壁管由第一細薄壁管帶動進行同步旋轉(zhuǎn)，有效提升焊接的均勻度和焊接質(zhì)量。

進一步地，所述的尾座內(nèi)設(shè)有彈簧的一端部設(shè)有尾座墊和密封套，所述的密封套與保護氣管密封連接，尾座墊和密封套的設(shè)置，有效確保保護氣管與尾座之間的密封，密封性能好。進一步地，所述的旋轉(zhuǎn)固定頭的里端與臺階圓筒內(nèi)壁之間設(shè)有密封圈，密封圈的設(shè)置，有效確保旋轉(zhuǎn)固定頭與臺階圓筒之間的密封。

進一步地，所述的固定機構(gòu)為三爪卡盤，也可以為其它具有旋轉(zhuǎn)固定功能的旋轉(zhuǎn)固定臺。進一步地，所述的第一細薄壁管與保護套管連接的一端設(shè)有泄壓堵頭，泄壓堵頭的設(shè)置，用于在保護氣管內(nèi)壓力超出預(yù)定壓力值時，進行泄壓。進一步地，所述的保護氣體為惰性氣體。

一種使用上述細薄壁管平衡焊接裝置進行焊接的焊接方法，包括如下步驟：

第一．對齊第一細薄壁管和第二細薄壁管并壓緊，首先將第一細薄壁管和第二細薄壁管分別固定在三爪卡盤和旋轉(zhuǎn)固定頭上，通過氣缸調(diào)整第二細薄壁管的高度與第一細薄壁管的高度一致，然后通過移動旋轉(zhuǎn)固定頭使第二細薄壁管與第一細薄壁管壓緊；

第二．向管內(nèi)充保護氣體，通過保護氣管向第一細薄壁管和第二細薄壁管內(nèi)進行充保護氣體，由電磁閥控制保護氣體的速度和氣量，當管內(nèi)管外壓力保持平衡后，停止充氣；

第三．調(diào)整焊槍的位置，使其焊槍頭位于第一細薄壁管和第二細薄壁管連接處；

第四．啟動主軸箱，由主軸箱驅(qū)動第一細薄壁管進行旋轉(zhuǎn)，由第一細薄壁管帶動第二細薄壁管進行同步旋轉(zhuǎn)；

第五．調(diào)整脈沖進行焊接，調(diào)整焊槍的焊接脈沖使其與主軸的旋轉(zhuǎn)脈沖達到同步，開始焊接，焊接1.25圈后進行收弧，收弧尾部為尖的，完成焊接，關(guān)閉電源。

一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法有益效果

《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》的有益效果：

第一、保護氣管以及保護氣管內(nèi)充有保護氣體的方案設(shè)計，在保護氣管內(nèi)充設(shè)保護氣體，通過電磁閥控制并調(diào)整管內(nèi)保護氣體使其與保護氣管外真空箱的氣壓保持平衡，從而達到要焊接的細薄壁管管內(nèi)外壓力的平衡，有效確保焊接質(zhì)量，使焊接焊弧穩(wěn)定，焊弧外表面平整光滑，在充足的惰性氣體的保護下不會產(chǎn)生氣孔、凹陷等缺陷，焊接質(zhì)量高；

第二、脈沖信號發(fā)生器的設(shè)置，主軸箱和焊槍分別與脈沖信號發(fā)生器連接，并由脈沖信號發(fā)生器控制焊槍的焊接脈沖頻率與主軸箱內(nèi)的伺服電機旋轉(zhuǎn)脈沖頻率達到同步，使焊弧表面紋路均勻美觀，有效保證焊縫覆蓋完全；

第三、尾座壓緊機構(gòu)的設(shè)置，使第二細薄壁管可在其上進行左右移動，安裝第二細薄壁管時，首先通過外力將第二細薄壁管按入尾座壓緊機構(gòu)，并調(diào)整尾座壓緊機構(gòu)的高度使第二細薄壁管的高度與第一細薄壁管的高度一致，然后釋放外力，尾座壓緊機構(gòu)即會在自身的作用力下將第二細薄壁管向外推移，直至壓緊第一細薄壁管，使第二細薄壁管可由第一細薄壁管帶動實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)，提升焊接的均勻度和焊接質(zhì)量。

如圖1至圖3所示，一種細薄壁管平衡焊接裝置，包括脈沖信號發(fā)生器和真空箱，所述的真空箱內(nèi)設(shè)有主軸箱1、三爪卡盤2、第一細薄壁管5、第二細薄壁管7、尾座壓緊機構(gòu)8和保護氣管10，所述的主軸箱1輸出軸與三爪卡盤2連接，三爪卡盤2用于固定保護套管3，保護套管3與第一細薄壁管5連接，第一細薄壁管5與保護套管3連接的一端設(shè)有泄壓堵頭4，所述的尾座壓緊機構(gòu)8的一端與第二細薄壁管7滑動連接，第二細薄壁管7可在尾座壓緊機構(gòu)8上左右滑動，第二細薄壁管7上方設(shè)有焊槍6，焊槍6傾斜設(shè)置，尾座壓緊機構(gòu)8的另一端與保護氣管10連接，保護氣管10內(nèi)充有惰性保護氣體9，保護氣管10上設(shè)有控制氣速和/或氣量的電磁閥11，所述的主軸箱1和焊槍6分別與脈沖信號發(fā)生器電連接。所述的尾座壓緊機構(gòu)8包括尾座82和氣缸810，所述的尾座82底部與氣缸810連接，氣缸810設(shè)于氣缸固定座811上，所述的尾座82內(nèi)部中空，尾座82內(nèi)設(shè)有臺階圓筒85，臺階圓筒85與尾座82滑動連接，臺階圓筒85的外圓周臺階與尾座82之間設(shè)有彈簧86，臺階圓筒85的內(nèi)圓周臺階處設(shè)有旋轉(zhuǎn)固定頭81，旋轉(zhuǎn)固定頭81與臺階圓筒85的內(nèi)圓周臺階之間的兩端部均設(shè)有軸承89，兩軸承89之間設(shè)有襯套83，旋轉(zhuǎn)固定頭81的里端伸出內(nèi)圓周臺階一定距離，旋轉(zhuǎn)固定頭81的外端部與第二細薄壁管7按壓式連接。所述的尾座82內(nèi)設(shè)有彈簧86的一端部設(shè)有尾座墊87和密封套88，所述的密封套88與保護氣管10密封連接。所述的旋轉(zhuǎn)固定頭81的里端與臺階圓筒85內(nèi)壁之間設(shè)有密封圈84。

如圖1至圖3所示，一種使用上述細薄壁管平衡焊接裝置進行焊接的焊接方法，包括如下步驟：

第一．對齊第一細薄壁管5和第二細薄壁管7并壓緊，首先將第一細薄壁管5和第二細薄壁管7分別固定在三爪卡盤2和旋轉(zhuǎn)固定頭81上，通過氣缸810調(diào)整第二細薄壁管7的高度與第一細薄壁管5的高度一致，然后通過移動旋轉(zhuǎn)固定頭81使第二細薄壁管7與第一細薄壁管5壓緊；

第二．向管內(nèi)充保護氣體9，通過保護氣管10向第一細薄壁管5和第二細薄壁管7內(nèi)進行充保護氣體9，由電磁閥11控制保護氣體9的速度和氣量，當管內(nèi)管外壓力保持平衡后，停止充氣；

第三．調(diào)整焊槍6的位置，使其焊槍頭位于第一細薄壁管5和第二細薄壁管7連接處；

第四．啟動主軸箱1，由主軸箱1驅(qū)動第一細薄壁管5進行旋轉(zhuǎn)，由第一細薄壁管5帶動第二細薄壁管7進行同步旋轉(zhuǎn)；

第五．調(diào)整脈沖進行焊接，調(diào)整焊槍的焊接脈沖使其與主軸的旋轉(zhuǎn)脈沖達到同步，開始焊接，焊接1.25圈后進行收弧，完成焊接，關(guān)閉電源。

2021年11月，《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》獲得第八屆廣東專利獎優(yōu)秀獎。

一種厚板單面焊接方法專利目的

該發(fā)明的目的在于提供一種厚板單面焊接方法，以解決傳統(tǒng)焊接工藝中的焊接效率低、質(zhì)量差的問題。

一種厚板單面焊接方法技術(shù)方案

《一種厚板單面焊接方法》包括以下步驟：

S100、在兩塊鋼板的對接處開設(shè)單面“Y”型坡口，所述“Y”型坡口包括依次設(shè)置的第一坡口和第二坡口，所述第一坡口靠近所述“Y”型坡口的正面，所述第二坡口靠近所述“Y”型坡口的背面，所述第一坡口的坡口角度大于所述第二坡口的坡口角度；

S200、在所述單面“Y”型坡口的背面鋪設(shè)焊劑后，采用多絲埋弧焊在所述“Y”型坡口處進行打底焊接；

S300、打底焊接成型后，采用埋弧焊進行填充蓋面層。

一種厚板單面焊接方法有益效果

《一種厚板單面焊接方法》通過在兩塊鋼板的對接處開設(shè)特殊結(jié)構(gòu)的單面“Y”型坡口，該“Y”型坡口包括由坡口正面朝向坡口背面角度依次減小的第一坡口和第二坡口，第一坡口比第二坡口大，可以降低打底焊道的深寬比，減少打底焊接時的裂紋產(chǎn)生，第二坡口的小角度可以減少打底焊的填充量，鋪設(shè)焊劑后采用多絲埋弧焊打底焊接，然后采用埋弧焊進行填充蓋面層，整個焊接過程為單面焊接、雙面成型，減少了鋼板在焊接過程中的翻身作業(yè)，不依賴翻身起重設(shè)備，減少焊接過程中的配合時間，焊接速度快，焊接質(zhì)量高。

2020年11月，《一種厚板單面焊接方法》獲得第六屆廣東專利獎銀獎。

SSAW螺旋埋弧焊管，埋弧焊（含埋弧堆焊及電渣堆焊等）是一種重要的焊接方法，其固有的焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接生產(chǎn)率高、無弧光及煙塵很少等優(yōu)點，使其成為壓力容器、管段制造、箱型梁柱等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法。

中文名

SSAW螺旋埋弧焊管

名詞類型

金屬管

名詞領(lǐng)域

工業(yè)

別名

SSAW焊接鋼管

SSAW 螺旋埋弧焊管

制管標準執(zhí)行<<螺旋縫埋弧焊鋼管>> GB9711.1。

近年來，雖然先后出現(xiàn)了許多種高效、優(yōu)質(zhì)的新焊接方法，但埋弧焊的應(yīng)用領(lǐng)域依然未受任何影響。從各種熔焊方法的熔敷金屬重量所占份額的角度來看，埋弧焊約占10%左右，且多年來一直變化不大。

當焊絲確定以后（通常取決于所焊的鋼種），配套用的焊劑則成為關(guān)鍵材料，它直接影響焊縫金屬的力學性能（特別是塑性及低溫韌性）、抗裂性能、焊接缺陷發(fā)生率及焊接生產(chǎn)率等。焊絲與焊劑的配用重量比為焊絲：焊劑=1.1～1.6，視焊接接頭類型、所用焊劑種類、焊接規(guī)范參數(shù)而定。與熔煉焊劑相比，燒結(jié)焊劑用量較為節(jié)省，約可少用20%左右。2100433B