CN101337297A - 混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法及其焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法及其焊接装置。本发明提供的焊接装置包括支撑座、在支撑座上设有至少两个支撑腿及支撑体，在支撑座上方设有旋转台，步进电动机通过支撑体固定在支撑座内，步进电动机上的转轴一端与旋转台固定，在旋转台旁边设有焊枪支撑架，焊枪支撑架一端嵌入支撑腿内，在支撑腿上设有控制箱，在旋转台上设有至少两个螺纹式锁紧机构。本发明提供的一种混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法特征在于在焊缝两侧80～100mm，用火焰预热100℃，然后施焊。本发明的优点是：有效控制裂纹产生，其焊接装置结构简单，操作方便，降低劳动强度，提高工作效率。

Description

混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法及其焊接装置

技术领域

本发明涉及一种混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法及其焊接装置，用于混凝土泵用油箱筒体与盖板之圆周形焊缝焊接，属于焊接方法以及装置领域。

背景技术

要完成混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接，其难点在于：第一、混凝土泵用油箱筒体与盖板是不同材质的低碳钢，焊缝厚，实施焊接容易有裂纹产生；第二、其焊缝成圆周形，不易施焊或者焊接效率低，而且筒体底部也成光滑筒面，无法直接固定于焊接平台上。

对于不同材质的混凝土泵用油箱筒体与盖板一定厚度焊层的焊接，现有的技术只是依靠工人的经验，很难控制、防止裂纹的产生，焊接质量无法保证。工人在施焊过程中，工件不动，工人围绕工件转动完成施焊，焊接效率也无法有所突破。

对于不需固定的工件在完成旋转焊接时，可以利用带旋转装置的设备辅助焊接，以提高效率，如专利号为200620145430.3的中国专利文献，公开了“一种旋转焊接平台”，该方案中有带转动的固定台，工件放在固定平台上，不需另外固定工件，完成多个焊接点的焊接。但该专利提供的一种旋转焊接平台无法调整焊接平台转速及转向。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止裂纹产生，提高焊接质量，实现人不转工件转的水平焊接的焊接方法及一种旋转台转速及转向，可根据不同需要来控制，降低工人劳动强度，提高生产效率的焊接装置。

为了达到上述目的，本发明提供的一种焊接装置的技术方案是：包括支撑座、在支撑座上设有至少两个支撑腿及支撑体，在支撑座上方设有旋转台，步进电动机通过支撑体固定在支撑座内，步进电动机上的转轴一端与旋转台固定，在旋转台边设有焊枪支撑架，焊枪支撑架一端嵌入支撑腿内，在支撑腿上设有控制箱，在旋转台上设有至少两个螺纹式锁紧机构。

本发明提供的一种焊接方法的技术方案可以概括为：将混凝土泵用油箱筒体与盖板进行2～6个焊接点的点焊固定，必须保证混凝土油箱筒体、盖板与焊接装置旋转台的同心度一致，然后进行打底焊接，先在焊缝两侧80～100mm，用火焰预热100℃，然后施焊。在以后的每层焊接要保持100～200℃的层间温度，焊接先沿焊缝坡口焊接，再焊中间一层，焊层厚度控制在2.5～4mm，最后一层必须在最上面，焊层的纵截面犹如鱼鳞片分布。其具体步骤为：

步骤1、保持混凝土油箱筒体、盖板与旋转台的同心度一致；

步骤2、调整焊枪的高度及方向，先对同心度一致的混凝土泵用油箱筒体和盖板选取2～6个点，利用焊接装置调整到焊接位置，实施点焊固定；

步骤3、调整旋转台转速至2.5～3.0rpm/min，对混凝土泵用油箱筒体与盖板沿焊缝周围80～100mm处，进行火焰预热，用红外线测温仪监测，当焊缝周围达到85～90℃时，调整旋转台转速至3.2～4.8rpm/min，当焊缝周围达到100℃时，停止预热，开启焊枪进行打底施焊，控制焊层高度为3.0～3.5mm；

步骤4、清理焊渣，调整旋转台转速至4.2～4.8rpm/min，用红外线测温仪监测，控制保持焊层的温度在100～200℃，当焊层温度低于100℃时，继续使用火焰预热，开启焊枪沿坡口底部一角进行第二层施焊，控制焊层高度为2.5～4mm；

步骤5、用前步相同的方法，焊接除最后一层外的其他各层；

步骤6、清理焊渣，调整旋转台转速至2.0～3.0rpm/min，用红外线测温仪监测，控制焊层的温度在100～200℃，开启焊枪对位于最上面的最后一层施焊，控制焊层高度为4.0～4.5mm。

如权利要求5所述的一种混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法，其特征在于，步骤1所述同心度一致通过下述步骤实现：将混凝土油箱泵用筒体吊装至焊接装置的旋转台上，使其与旋转台的同心度一致，用螺纹式锁紧机构锁紧混凝土泵用油箱筒体，再将盖板吊装至混凝土泵用油箱筒体颈部，使其与混凝土泵用油箱筒体及旋转台的同心度一致。

如权利要求5所述的一种混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法，其特征在于，在所述步骤2之后还进行整理焊缝周围表面，去除锡渣及污物，调整焊枪位置，开启正反转或停止调节器，使旋转台逆时针旋转，在转动过程中，观察焊缝与焊枪头的距离及位置，使焊枪头与焊缝处于焊接位置。

不同的钢材因其内部含碳、锰、铬、钼、钒、镍、铜成分含量不同，可以得出钢材的碳当量：

CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，其中，CEV为碳当量，C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu分别代表钢材内碳、锰、铬、钼、钒、镍、铜的含量。

而碳当量与板厚间的关系如下表所示：

根据不同材质的碳当量(CEV)结合板材厚度，计算出不同厚度板材的预热温度(如下表所示)

以40mm厚度的S890钢材为例，从上表可以知道其预热温度是100℃，通过预热可以减少钢材内外层的温度梯度，使其内外层热膨胀收缩尽量保持一致，从而避免钢材内外层因不同膨胀或收缩出现裂纹。

而本发明提供的焊接装置，是混凝土泵用油箱筒体与盖板焊接的辅助装置，具有固定、调节旋转台转速，调节旋转台转向的功能。

本发明的优点是：具有有效控制裂纹产生，提高、稳定焊接质量，其焊接装置结构简单，操作方便，焊接旋转台转速及转向，可根据不同需要来控制，降低劳动强度，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种焊接装置的结构示意图；

图2为控制系统原理图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本发明。

如图1所示，本发明提供的一种焊接装置，包括支撑座1、旋转台2、支撑体3、步进电动机4、螺纹式锁紧机构6、电源指示灯7、电源开关8、正反转或停止调节器9、旋转台转速调节器10、焊枪支撑架11、套管固定机构12、套管13、控制箱18、支撑腿19、长杆20以及短杆21。

在支撑座1上设有两个支撑腿19及支撑体3，在支撑座1上方设有旋转台2，步进电动机4通过支撑体3固定在支撑座1内，步进电动机4上的转轴5一端与旋转台2固定，使步进电动机4的转动带动旋转台2的转动，在旋转台2边设有焊枪支撑架11，焊枪支撑架11一端嵌入支撑腿19内，在支撑腿19上设有控制箱18，在旋转台2上设有两个螺纹式锁紧机构6。

所述控制箱18包括可编程逻辑控制器(本实施例中选用西门子S7-200控制器)、驱动模块、光电编码器、变压器等主要元件；光电编码器连接所述步进电动机4，可编程逻辑控制器同时连接光电编码器及驱动模块；

如图2所示，为控制系统原理图，控制系统采用所述步进电动机4作为动力单元，配以光电编码器实时检测其转角、转速信号并传递给控制器，可编程逻辑控制器利用其高速脉冲输出功能，提供驱动模块驱动转速脉冲信号、正转脉冲信号、反转脉冲信号；从而达到对旋转台的定速、定位的精确控制，通过转速调节器对转速实现增减操作。

所述控制箱18上设有电源指示灯7、电源开关8、旋转台转速调节器10，可控制旋转台以0.5～10rpm/min的转速旋转以及正反转或停止调节器9，控制旋转台2以顺时针旋转，也可以逆时针旋转，或可以使旋转台2停止转动，处于静止状态。

焊枪支撑架11包括相互连接的长杆20和短杆21，长杆20和短杆21上设有十字交叉的套管固定机构12，通过螺栓来调节固定焊枪14的高度和水平范围内位置，短杆21一端设有孔，孔内穿有螺栓，孔外设有套管13，用以调节套管内焊枪14的方向，套管13上设有孔，通过螺栓来调节焊枪14的微小距离高度。

支撑体3上与步进电动机4的风扇相联的一面设有开口，用以步进电动机4通风散热。

螺纹式锁紧机构6用以固定工件，防止工件位移。可编程逻辑控制器是接入由220V交流电通过变压器转变成36V直流电，步进电动机4接入的是220V交流电，步进电动机4通过风扇来散热。支撑体3用以固定步进电动机4并且支撑旋转台2。

利用本发明提供的焊接装置的混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法，其步骤为：

步骤1、将混凝土油箱泵用筒体吊装至焊接装置的旋转台2上，使其与旋转台2的同心度一致，用螺纹式锁紧机构6锁紧混凝土泵用油箱筒体，再将盖板吊装至混凝土泵用油箱筒体颈部，使其与混凝土泵用油箱筒体及旋转台2的同心度一致。

步骤2、调整焊枪14的高度及方向，先对同心度一致的混凝土泵用油箱筒体和盖板选取4个点，利用焊接装置调整到焊接位置，实施点焊固定。

步骤3、整理焊缝周围表面，去除锡渣及污物，调整焊枪14位置，开启正反转调节器9，使旋转台2逆时针旋转，在转动过程中，观察焊缝与焊枪头的距离及位置，使焊枪头与焊缝处于最佳焊接位置。

步骤4、调整旋转台2转速至2.8rpm/min，对混凝土泵用油箱筒体与盖板沿焊缝周围80mm处，进行火焰预热，用红外线测温仪监测，当焊缝周围达到90℃时，调整旋转台2转速至3.5rpm/min，当焊缝周围达到100℃时，停止预热，开启焊枪进行打底施焊，控制焊层高度为3.0～3.5mm。

步骤5、清理焊渣，调整旋转台2转速至4.5rpm/min，用红外线测温仪监测，控制保持焊层的温度在100℃，当焊层温度低于100℃时，继续使用火焰预热，开启焊枪沿坡口底部一角进行第二层施焊，控制焊层高度为3.5～4mm。

步骤6、用前步相同的方法，焊接除最后一层外的其他各层。

步骤7、焊接最后一层，清理焊渣，调整旋转台2转速至2.0～3.0rpm/min，用红外线测温仪监测，控制焊层的温度在100℃，控制焊层高度为4.0～4.5mm。

Claims (7)

1.一种焊接装置，包括支撑座(1)、在支撑座(1)上设有至少两个支撑腿(19)及支撑体(3)，在支撑座(1)上方设有旋转台(2)，其特征在于，步进电动机(4)通过支撑体(3)固定在支撑座(1)内，步进电动机(4)上的转轴(5)一端与旋转台(2)固定，在旋转台(2)边设有焊枪支撑架(11)，焊枪支撑架(11)一端嵌入支撑腿(19)内，在支撑腿(19)上设有控制箱(18)，在旋转台(2)上设有至少两个螺纹式锁紧机构(6)。

2.如权利要求1所述的一种焊接装置，其特征在于，所述控制箱(18)包括可编程逻辑控制器、驱动模块、光电编码器、变压器；光电编码器连接所述步进电动机(4)，可编程逻辑控制器同时连接光电编码器及驱动模块；控制系统采用所述步进电动机(4)作为动力单元，配以光电编码器实时检测其转角、转速信号并传递给控制器，可编程逻辑控制器利用其高速脉冲输出功能，提供驱动模块驱动转速脉冲信号、正转脉冲信号、反转脉冲信号；

所述控制箱(18)上设有电源指示灯(7)、电源开关(8)、旋转台转速调节器(10)以及正反转或停止调节器(9)。

3.如权利要求1所述的一种焊接装置，其特征在于，所述焊枪支撑架(11)包括相互连接的长杆(20)和短杆(21)，长杆(20)和短杆(21)上设有十字交叉的套管固定机构(12)，短杆(21)一端设有孔，孔内穿有螺栓，孔外设有套管(13)，套管(13)上设有孔。

4.如权利要求1所述的一种焊接装置，其特征在于，所述支撑体(3)上与所述步进电动机(4)的风扇相联的一面设有开口。

5.一种利用权利要求1所述焊接装置的混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、保持混凝土油箱筒体、盖板与旋转台(2)的同心度一致；

步骤2、调整焊枪(14)的高度及方向，先对同心度一致的混凝土泵用油箱筒体和盖板选取2～6个点，利用焊接装置调整到焊接位置，实施点焊固定；

步骤3、调整旋转台(2)转速至2.5～3.0rpm/min，对混凝土泵用油箱筒体与盖板沿焊缝周围80～100mm处，进行火焰预热，用红外线测温仪监测，当焊缝周围达到85～90℃时，调整旋转台(2)转速至3.2～3.8rpm/min，当焊缝周围达到100℃时，停止预热，开启焊枪(14)进行打底施焊，控制焊层高度为3.0～3.5mm；

步骤4、清理焊渣，调整旋转台(2)转速至4.2～4.8rpm/min，用红外线测温仪监测，控制保持焊层的温度在100～200℃，当焊层温度低于100℃时，继续使用火焰预热，开启焊枪(14)沿坡口底部一角进行第二层施焊，控制焊层高度为2.5～4mm；

步骤5、用前步相同的方法，焊接除最后一层外的其他各层；

步骤6、清理焊渣，调整旋转台(2)转速至2.0～3.0rpm/min，用红外线测温仪监测，控制焊层的温度在100～200℃，开启焊枪(14)对位于最上面的最后一层施焊，控制焊层高度为4.0～4.5mm。

6.如权利要求5所述的一种混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法，其特征在于，步骤1所述同心度一致通过下述步骤实现：将混凝土油箱泵用筒体吊装至焊接装置的旋转台(2)上，使其与旋转台(2)的同心度一致，用螺纹式锁紧机构(6)锁紧混凝土泵用油箱筒体，再将盖板吊装至混凝土泵用油箱筒体颈部，使其与混凝土泵用油箱筒体及旋转台的同心度一致。

7.如权利要求5所述的一种混凝土泵用油箱筒体与盖板的焊接方法，其特征在于，在所述步骤2之后还进行整理焊缝周围表面，去除锡渣及污物，调整焊枪(14)位置，开启正反转或停止调节器(9)，使旋转台(2)逆时针旋转，在转动过程中，观察焊缝与焊枪头的距离及位置，使焊枪头与焊缝处于焊接位置。

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