CN101108442A

CN101108442A - 一种焊接零件的返修方法及装置

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Publication number: CN101108442A
Application number: CNA2007100455844A
Authority: CN
Inventors: 刘学忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2008-01-23

Abstract

本发明公开了一种焊接零件的返修方法，是根据焊缝气密性检查所得到的缺陷区域使用非熔化极惰性气体保护电弧焊对焊缝进行再次加热熔化，再次凝固以消除焊缝气孔/未熔合缺陷。本发明还公开了上述返修方法所使用的返修装置。本发明能够根据所要返修零件的各种情况及时的调整所需的数据，很好的提高零件的返修成功率。

Description

一种焊接零件的返修方法及装置

技术领域

本发明涉及一种钢结构焊接零件返修方法及装置，特别涉及一种低碳钢筒式压力容器零件的焊缝气孔/未熔合缺陷的返修方法及该方法所使用的一种装置。

背景技术

低碳钢的筒式压力容器产品，如汽车减振器、混合式安全气囊、充气弹簧，焊缝的气孔/未熔合是自动焊的主要缺陷之一。如何从焊接工艺的准备方面消除全自动焊焊缝气孔/未熔合对保证焊接质量具有重要作用，目前主要是从以下几个方面入手来保证焊接质量：选择高纯度的二氧化碳与氩组成混合气体，防止其中有水混入，形成气孔；防止送气管路和焊嘴出现堵塞，供气不畅，造成焊缝熔池保护不好；提供表面清洁的钢铁零件，表面不得有油污和铁锈；焊接送气前置时间不可过短。

但是以上措施在大批量流水线生产中很难在任何时间都能随时得到满足，所以这些管式零件在现实生产中总免不了会出现气孔缺陷，导致零件气密性试验不合格。另外如果在焊接过程中由于电弧未能对较易散热的零件充分加热，则焊接总成具有未熔合，也导致气密性试验不合格。所以焊接总成总免不了返修问题。

但是，由于这些产品通常都没有专门的焊接返修工艺设备，传统上仍然习惯性地沿袭熔化极气体保护焊，所以在返修的过程中，即使返修焊接规范参数设定得比正式的返修焊接规范参数要小，但是仍然不能杜绝熔化后的焊丝金属过多地熔覆在原有焊缝金属之上。如果焊丝金属熔覆得太多，就不得不进行砂轮打磨；但是人工打磨效率低，如不准确又会损伤本体金属，所以有的焊接总成干脆就在返修之后放弃砂轮打磨，导致零件报废，造成不小的经济损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种焊接零件的返修方法。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种上述方法所使用的一种返修装置。

作为本发明第一方面的焊接零件的返修方法，是根据焊缝气密性检查所得到焊缝气孔/未熔合缺陷的区域使用非熔化极惰性气体保护电弧焊对焊缝气孔/未熔合缺陷的区域焊缝进行再次加热熔化，再次凝固以消除焊缝气孔/未熔合缺陷。

本发明的方法中，所述非熔化极惰性气体保护电弧焊采用的电极为钨钍合金电极或钨铈合金电极等。

在本发明的方法中，采用的惰性气体氩气，要求不高时也可采用成本更低的氮气。采用的焊接电源为手工TIG焊接电源。

作为本发明第二方面的上述方法所使用的一种返修装置，包括：

一机架，

一安装在机架顶部的带减速机构的变频马达；

一设置在减速机构输出轴上的回转焊枪支架；

安装在回转焊枪支架上的焊枪和输出极惰性气体的气管；

通过焊接电缆连接焊枪并给焊枪输出焊接电流的手工焊接电源；

通过丝杆升降机构安装在机架底部的工作平台；

设置在工作平台上的垂直气缸和水平气缸，所述垂直气缸驱动返修工件上下运动，所述水平气缸的活塞连杆上安装有一对夹头，以夹住返修工件使返修工件的回转中心与减速机构输出轴的中心轴线相重合；

一控制装置，所述控制装置包括一电源、可编程序控制器PLC、变频器、操作面板以及安装减速机构输出轴、垂直气缸、水平气缸附近用以检测减速机构输出轴、垂直气缸、水平气缸工作位置的接近开关；所述电源给整个控制装置供电，所述操作面板的控制指令输出端通过信号控制线连接可编程序控制器PLC的控制信号输入端，操作面板的显示信号输入端通过数据线连接可编程序控制器PLC的显示信号输出端，所述变频器的控制信号输入端通过控制信号线连接可编程序控制器PLC的驱动信号输出端，其控制信号输出端通过控制信号线连接可编程序控制器PLC的驱动信号输入端；所述变频器的输出端连接变频马达；所述可编程序控制器PLC的焊接电源控制端与焊接电源的控制部分连接，可编程序控制器PLC的气源控制端通过控制线连接气管上的电磁阀，所述垂直气缸、水平气缸的控制部分通过控制信号线连接电磁阀的控制端；所述各位置接近开关连接可编程序控制器PLC的信号输入端。

在本发明的返修装置中，所述机架由一立柱和固定在立柱顶部及底部的法兰、底板构成。

所述回转焊枪支架包括一固定在减速机构的输出轴上的回转臂、安装在回转臂上的具有刻度的可调滑轨、与可调滑轨的丝杆螺母固定安装的立杆；所述焊枪安装在所述立杆上，其电缆与气管悬挂安装在外部立杆上。

在所述机架的立柱的下部设置有显示工作台高度的刻度尺。

本发明提供的方法和装置主要用于低碳钢零件，尤其是用于低碳钢的筒式压力容器产品，如汽车减振器、混合式安全气囊、充气弹簧等。本发明的方法以钨钍合金和钨铈合金为阴极，利用钨合金熔点高，发射电子能力强，阴极产热少，钨极寿命长的特点，形成非熔化极惰性气体保护电弧焊。非熔化极惰性气体保护电弧焊的特点是焊接电弧比较不集中、热影响区宽、无飞溅，焊接的表面质量非常好，可以杜绝在焊缝返修的过程中熔化焊丝和熔覆金属。即使在非熔化极惰性气体保护电弧焊焊缝返修的二次熔化和结晶过程中，焊缝及其热影响区会发生组织上的变化，但由于材料是低碳钢，不会对焊缝与韧性强度带来明显改变，焊缝及其热影响区组织仍然符合产品设计要求，理论上可以无限次地返修零件以消除气孔/未熔合问题，因此可以杜绝零件报废造成的经济损失。本发明装置的运用使得对零件的返修实现了自动化，返修时工艺参数主要是焊接电流，一般设置在100A左右，又快又好地提高零件的返修成功率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为一种Strut减振器结构图。

图2为本发明所述的应用于返修Strut减振器的返修装置机械结构示意图。

图3为本发明所述的应用于返修Strut减振器的返修装置控制系统的原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

以下针对Strut汽车减振器的返修为例来说明本发明。

Strut汽车减振器焊接总成如附图1所示，主要由储液筒A、弹簧盘B、底盖C、耳片(图中未画)等组成，储液筒与底盖的环形角焊缝D很难用CO₂电弧方法返修，稍有不慎，则环形焊缝的高度超过储液筒本体金属而报废。

考虑到Strut减振器产品总成报废大多是因为自动焊接机床所加工的底盖环形焊缝处发生未能返修的气孔或未熔合，并且在极端不利时该处发生气孔的概率高达30％左右，为了应付这种极端不利的情况，因此非熔化极惰性气体保护电弧返修应具有自动工作的能力。

Strut减振器零件未熔合的返修方法，是根据焊缝气密性检查所得到焊缝气孔/未熔合缺陷的区域使用非熔化极惰性气体保护电弧焊对焊缝气孔/未熔合缺陷的区域焊缝进行再次加热熔化，再次凝固以消除焊缝气孔/未熔合缺陷的区域。

其非熔化极惰性气体保护电弧焊采用的电极为钨钍合金电极或钨铈合金电极。采用的惰性气体氩气，要求不高时也可采用成本更低的氮气。采用的焊接电源为手工TIG焊接电源。

因为返修装置应具有自动工作的能力，所以焊接电源应当能够高频自动引弧；因为返修时主要对焊缝进行再加热一般不需要添加焊丝，所以应当选用较为廉价的手工焊接电源。这在技术上是可行的，手工焊接电源在手工操作中电气方面的干预无非是操作按钮2次，这个动作的自动工作完成可以由可编程序控制器PLC来模拟实现。选用手工TIG焊接电源的另外的优点是，手工焊接电源可以脱离返修装置独立工作进入手工焊接方式，所以能够兼顾其它特殊需要例如填焊丝、返修其它焊缝甚至维修用不锈钢零件的临时加工。

在机械方面，参看图2，该返修装置外形与台式钻床类似，机架由一立柱7和固定在立柱7顶部及底部的法兰2、底板12构成。带有大比率减速机构的一体化立式变频马达1安装在法兰2上，回转焊枪支架的回转臂13固定在大比率减速机构的输出轴上，在回转臂13上安装有具有刻度的可调滑轨3，立杆4悬挂固定在可调滑轨3的丝杆螺母上，以适应不同外径的零件。焊枪5安装在立杆4上，这样大比率减速机构的输出轴就可以带动焊枪5和输出极惰性气体的气管水平旋转。连接焊枪5的焊接电缆与气管具有相当的长度，通过外部支架悬挂于相当的高度，保证焊枪5的360度旋转。焊接电缆与气管与手工TIG焊接电源连接，以向焊枪5输出焊接电源；工作平台9通过丝杆升降机构10安装在底板12上，丝杆升降机构10可以是手动丝杆升降机构，也可以是电动丝杆升降机构。在在立柱7的下部设置刻度尺11，以测量工作平台9的高度。

在工作平台9上设置有短行程的垂直气缸8和具有较大行程的水平气缸6，垂直气缸8驱动返修工件上下运动，以方便工人上下料时不与焊枪5碰撞。水平气缸6的活塞连杆上安装有一对V型铜制夹头，以保证储液筒A在夹紧后，储液筒A的回转中心与减速机构输出轴的中心轴线重合并完成焊接导电。

参看图3，在电气方面，主要由一控制装置构成，控制装置包括一电源、可编程序控制器PLC、变频器、操作面板以及安装减速机构输出轴、垂直气缸、水平气缸附近用以检测减速机构输出轴、垂直气缸、水平气缸工作位置的位置传感器和；所述电源给整个控制装置供电，所述操作面板的控制指令输出端通过信号控制线连接可编程序控制器PLC的控制信号输入端，操作面板的显示信号输入端通过数据线连接可编程序控制器PLC的显示信号输出端，所述变频器的控制信号输入端通过控制信号线连接可编程序控制器PLC的驱动信号输出端，其控制信号输出端通过控制信号线连接可编程序控制器PLC的驱动信号输入端；所述变频器的输出端连接变频马达；所述可编程序控制器PLC的焊接电源控制端与焊接电源的控制部分连接，可编程序控制器PLC的气源控制端通过控制线连接气管上的电磁阀，所述垂直气缸、水平气缸的控制部分通过控制信号线连接电磁阀的控制端；所述各位置传感器连接可编程序控制器PLC的信号输入端。

变频马达由变频器带动，这样减速结构的输出轴的转速为无级可调，以便返修速度与焊接电源上设定的焊接规范相匹配，而返修结束时则快速回归原位。输出主轴及所有气缸具有接近开关进行位置的检测；可编程序控制器PLC监控各部件，并根据操作指令动作，完成焊缝的返修。

以上是本发明的实施方式之一，对于本领域内的一般技术人员，不花费创造性的劳动，在上述实施例的基础上可以做多种变化，同样能够实现本发明的目的。但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种焊接零件的返修方法，其特征在于，是根据焊缝气密性检查所得到焊缝气孔/未熔合缺陷的区域使用非熔化极惰性气体保护电弧焊对缺陷区域焊缝进行再次加热熔化，再次凝固以消除焊缝气孔/未熔合缺陷。

2.根据权利要求1所述的一种焊接零件的返修方法，其特征在于，所述非熔化极惰性气体保护电弧焊采用的电极为钨钍合金电极或钨铈合金电极。

3.根据权利要求1所述的一种焊接零件的返修方法，其特征在于，采用的惰性气体为氩气或氮气。

4.根据权利要求1所述的一种焊接零件的返修方法，其特征在于，采用的焊接电源为手工焊接电源。

5.一种如权利要求1所述方法所使用的一种返修装置，其特征在于，包括：

一机架，

一安装在机架顶部的带减速机构的变频马达；

一设置在减速机构输出轴上的回转焊枪支架；

安装在回转焊枪支架上的焊枪和输出惰性气体的气管；

通过丝杆升降机构安装在机架底部的工作平台；

设置在工作平台上的垂直气缸和水平气缸，所述垂直气缸驱动返修工件上下运动，所述水平气缸的活塞连杆上安装有一对夹头，以夹住返修工件使返修工件与减速机构输出轴的中心轴线相重合；

一控制装置，所述控制装置包括一电源、可编程序控制器PLC、变频器、操作面板以及安装在减速机构输出轴、垂直气缸、水平气缸附近用以检测减速机构输出轴、垂直气缸、水平气缸工作位置的接近开关；所述电源给整个控制装置供电，所述操作面板的控制指令输出端通过信号控制线连接可编程序控制器PLC的控制信号输入端，操作面板的显示信号输入端通过数据线连接可编程序控制器PLC的显示信号输出端，所述变频器的控制信号输入端通过控制信号线连接可编程序控制器PLC的驱动信号输出端，其控制信号输出端通过控制信号线连接可编程序控制器PLC的驱动信号输入端；所述变频器的输出端连接变频马达；所述可编程序控制器PLC的焊接电源控制端与焊接电源的控制部分连接，可编程序控制器PLC的气源控制端通过控制线连接气管上的电磁阀，所述垂直气缸、水平气缸的控制部分通过控制信号线连接电磁阀的控制端；所述各位置接近开关连接可编程序控制器PLC的信号输入端。

6.根据权利要求5所述的一种焊接零件的返修装置，其特征在于，所述机架由一立柱和固定在立柱顶部及底部的法兰、底板构成。

7.根据权利要求5所述的一种焊接零件的返修装置，其特征在于，所述回转焊枪支架包括一固定在减速机构的输出轴上的回转臂、安装在回转臂上的具有刻度的可调滑轨、与可调滑轨的丝杆螺母固定安装的立杆；所述焊枪安装在所述立杆上，所述焊枪的电缆与气管悬挂安装在外部立杆上。