CN101365556B - Mig/mag型自动焊接设备 - Google Patents

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    • B23K9/1735Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode making use of several electrodes

Abstract

本申请涉及一种MIG/MAG型自动焊接设备,由至少一个支撑至少一个焊头的机架组成,所述焊头包括至少一个引导消耗型焊条沿待焊管之间的接合面(P)移动的焊枪(1),其为焊条端部提供电流以产生电弧并融化填充金属。本发明在于焊头具有置于接合面(P)中心的焊枪(1)以确保熔透并支撑至少两个另外的焊枪(2,3),其被称作追踪焊枪,追踪焊枪紧随被称为中心焊枪(1)的第一焊枪之后,以一个在另一个之后的方式分别放置,并分别在中心焊枪(1)的两侧偏移以形成横向焊道。可应用于金属管的焊接以形成管道。

Description

MIG/MAG型自动焊接设备
[0001] 本申请涉及一种自动焊接管部件例如金属管的MIG/MAG型设备,金属管末端对末端同心放置以便焊接形成用于传输气体、石油或者水的管道。
[0002] 管的自动焊接通常利用MIG/MAG消耗型焊条弧焊方法以窄坡口和一个或多个直径通常小于或者等于1.4mm的盘状电极作为消耗电极形成填充金属,利用半自动并包含1 或者2个MIG/MAG焊枪的设备而完成。
[0003] 此类自动焊接主要用于窄坡口以确保以高的焊接速度得到高质量的焊缝,这要求在管道铺管现场的管子端部形成坡口。因此,这需要使用昂贵设备的配合(乙炔切坡口工具、液压动力设备)在相应位置切坡口而造成高成本,并且还需要操作者和相关维修人员的参与。
[0004] 尽管存在以上问题,这种自动焊接对于非常薄的管来说仍然是重要的,但对于窄管手工焊接通常比自动焊接更有竞争力(更便宜且高产)。
[0005] 事实上,自动焊接在窄管上是可行的,其同时需要:
[0006]-如手工焊一样,在机加工前的管子上加工宽的坡口(所述“API”坡口倾斜 30° ),以及
[0007]-限制围绕管的旋转通道为两个。
[0008] 在常规MIG/MAG自动焊接中,用圆柱线材作为可消耗焊条,对于以单独焊枪模式进行的API坡口焊接,存在以下问题。
[0009] 首先,生产效率低,实施焊接必须具有三个围绕管子的旋转通道。更进一步,对于第2和第3层焊接速度要慢,由于要注意坡口宽度,而导致要求宽摆动,这与高速焊接是矛盾的。
[0010] 另外,对于操作者/焊工准确的对中焊枪具有依赖性,这在宽坡口上焊接比在窄坡口更为困难。
[0011] 美国专利US2,061,671公开了一种缝焊设备,在其中设置有包括多根焊条的焊头。这些焊条以成对的形式分布,每对焊条置于焊枪的腔中以便彼此朝着焊缝集中。焊头包括大量连续集中的数对焊条,能够在接缝线上以累进的不同高度来定位;然而,焊接的焊条对彼此间不能横向偏移。这样的焊接设备在焊接管道管子时由于其长度以及特别是每对焊条的焊条集中,因而很难用于窄坡口焊接。
[0012] 文献DE4,436,084公开了一种利用多个焊枪组合部件的熔焊设备,其在一个部件上同时具有多个焊枪,焊接参数可调,因而可形成单独熔池。因而建议连续的焊枪。特别的, 对于之间有较宽空间的待组装部件建议使用三根焊条,两根焊条在焊缝方向上以一个在另一个后面的方式放置,第三个焊条在前两个焊条之间横向偏移并倾斜,以便在焊缝方向上在前两根焊条之间定位。那样的放置仅约束了焊枪尺寸的问题以在焊枪顺序性进行获得最小的可能距离。
[0013] 这些设备中没有一个提供解决在具有所述API坡口的窄管上进行消耗型焊条电弧焊的方案。
[0014] 因此本发明试图通过提供一种MIG/MAG型自动焊接设备以解决上述问题,利用该设备可在端部已被预先加工倾斜30°的称为API坡口的窄管上实施消耗焊条电弧焊,并且该设备可以用较简单的工序提供更好的横向熔融。
[0015] 为此,本发明的目的是提供一种由至少一个支撑至少一个焊头的机架组成的MIG/ MAG型自动焊接设备,所述焊头包括至少一个引导消耗型焊条沿待焊管之间的接合面移动的焊枪,其为焊条端部提供电流以产生电弧并融化填充金属,其特征在于:焊头具有置于接合面中心的焊枪以确保熔透并且支撑至少两个通常所说的追踪焊枪,追踪焊枪在第一中心焊枪之后以一个在另一个之后的形式分别在中心焊枪的两侧偏移放置,以形成横向焊道。
[0016] 根据本发明的自动焊接设备,利用相对接合面中心定位的所述中心焊枪有利地完成焊透,在机架的前进方向但与所述中心焊枪相偏移,即,与接合面相偏移,完成第一横向焊道,并利用紧随第一追踪焊枪的第二追踪焊枪在机架的前进方向但在部件平面的另一侧完成第二横向焊道。
[0017] 本发明的焊接设备有利的提供一种非常简单的焊头。
[0018] 根据本发明的第一个实施例,追踪焊枪各自在与所述第一中心焊枪延伸平面 (即,所用的接合面)相平行的平面上延伸。
[0019] 根据本发明的第二个实施例,追踪焊枪相对于所述中心焊枪的延伸平面也就是所用的接合面以相等的角度倾斜,并相对于所述平面对置。
[0020] 使用根据本发明的焊接设备,不必再使焊枪摆动,因为所述焊枪的结构能产生横向焊道并确保有效的横向熔融,而不必进行任何摆动运动或者仅仅需要幅度很弱的摆动。 根据本发明的设备可以获得更好的横向熔融和在焊头更简单的操作。更进一步,可获得更具适应性的焊接速度。
[0021] 然而,维持第一焊枪的低幅度的摆动运动以及产生低幅度的运动到所述两个追踪焊枪是有益的。这种摆动运动可以是共同的或者在第一焊枪和其他两个焊枪之间是独立的。
[0022] 根据本发明的设备可优选为由不同的部件构成的标准型号,特别是第一部件,例如包括焊头的机架,相对于接合面定位和/或移动焊条,关于电弧的第二装配部件由产生和控制电弧的装置组成,第三部件包括输送填充金属,以及产生并控制保护气体的第四部件。
[0023] 为完成焊接,第二焊接旋转焊道可优选使用本发明的设备来实施。第二旋转焊道取决于在第一次旋转焊道后金属沉积的厚度,可由设备的追踪焊枪单独或者全部三个焊枪共同完成。
[0024] 更进一步,当两个追踪焊枪也用于调整时,第一所述中心焊枪非常利于作为调整 MIG/MAG型自动焊接的基准。
[0025] 因此,所用的焊接要求,至少对于中心焊枪,要在整个焊接过程中控制焊枪和坡口之间的距离。
[0026] 因此,根据本发明的装置包含至少控制和调整中心焊枪和坡口根部之间距离的装置。通过实时测量中心焊枪的至少一个电参数(强度、电压、阻抗等)和实时调整所述电参数来实现对距离的控制,所述电参数作为取决于绕管子末端的圆周定位的预编程指令,所述管子通过调节所述焊枪和坡口根部之间的距离焊装而成。这种控制基于焊接强度的测量。事实上,在焊接过程中(在MIG过程中),在焊枪端距和坡口根部之间存在直接联系。[0027] 因此,如果强度测量装置显示后者增加,这表明焊枪已经已经靠近管,如果强度减弱,表示焊枪移开了。因而,焊枪-坡口根部的距离可以通过保持强度尽可能接近预定指令而进行调整。
[0028] 因此,提供适当的装置来调节中心焊枪和坡口根部之间的距离,以致所述中心焊枪根据预定指令值而最佳定位。
[0029] 在一个实施例中,可以设想调节中心焊枪和坡口根部之间的距离的装置为调节焊头高度和三个焊枪相对于管的高度的装置。
[0030] 根据优选的实施例,可以设置设备包括为每个焊枪调节焊枪和坡口根部之间距离的装置。因此可通过实时测量中心焊枪的至少一个电参数(强度、电压、阻抗等)和实时调整所述电参数来实现对距离的控制,所述电参数的作用为取决于绕待装配管子末端的圆周定位的不同预编程指令,以便每个焊枪根据预定指令值而最佳定位。因此,焊接设备包括合适的装置用于调节每个焊枪和坡口根部之间的距离,在比较过测量电参数值和预定指令值之后相对于坡口提高或降低该装置来实现调节。所述调整为用于绕待装配管子末端的圆周定位的实时调整,所述数值根据程序设计可为强度、电压或者阻抗。
[0031] 刚性固定在同样的块上面并具有用于摆动的自由角度的部件或者焊枪的中心,通过对两个追踪焊枪的电参数(强度、电压等)的实时监测来保证,在比较两个焊枪中每个焊枪的获得值之后,通过发送自动信号到焊头和三个焊枪的转换/居中模块从而使两个焊枪中的每个均获得相同的值。
[0032] 自动焊缝跟踪也通过电弧来进行,而且这种焊缝跟踪比通过单独焊枪在坡口两边摆动的电弧焊缝跟踪更简单、更准确也更可靠,并且对它而言电参数和摆动运动的同步测量也是必要的。
[0033] 更进一步,如上所述,无论管(固定管或者管在定位器/旋转装置上转动、管的轴线为竖直或倾斜或水平)的位置如何,焊接设备能够在API坡口上利用MIG/MAG型自动焊接方法。
[0034] 根据本发明的焊接设备可用于焊接对接的钢管,非合金、轻合金或者高合金钢的 API坡口,为了耐腐蚀包括适于本申请的化学成分的焊条。
[0035] 优选地,在第一焊枪和两个其它追踪焊枪之间的距离能够根据本申请通过合适的方式发生改变。
[0036] 参照附图更详细的描述本发明:
[0037] 图1是根据本发明的设备的焊枪位置的俯视图;
[0038] 图2是根据本发明的焊接设备在API坡口位置的前视图;
[0039] 图3是在根据本发明的设备第一次旋转后平行焊接的坡口剖视图。
[0040] 根据本发明的MIG/MAG型自动焊接设备,由至少一个支撑具有三个焊枪1、2、3的焊头的机架组成,焊枪引导消耗型焊条线沿着两个待焊装的管C,C’之间的接合面P移动, 其为焊条端部提供电流以产生电弧并融化填充金属,同时产生保护气氛的气体。
[0041] 焊枪1在接合面P的中心以确保熔透,焊头包含至少两个其它的所述追踪焊枪2、 3。所述追踪焊枪2、3以相同的支撑方法支撑。所述第一中心焊枪1的焊条可以是扁焊条, 其它两个焊枪2,3的焊条可以是圆柱焊条。
[0042] 第二焊枪2沿着接合面P在机架的前进方向A上定位在所述中心焊枪1之后,但是从接合面P偏移,追踪焊枪3在接合面P的另一侧定位在追踪焊枪2之后,也与中心焊枪相偏移。
[0043] 如图2所示,追踪焊枪2、3相对于接合面P以相同角度α倾斜,同时相对于接合面P彼此相对。
[0044] 追踪焊枪2、3的端部之间的距离可沿着待焊管的轴线和焊接方向调整。
[0045] 三个焊枪1、2、3相对于焊头可刚性紧固,但它们可具有自由的角度以进行摆动, 摆动可利用合适的摆动驱动装置以低幅度实现。

Claims (11)

1. 一种MIG/MAG型自动焊接设备,包括至少一个机架,其支撑至少一个焊头,所述焊头包括至少一个引导消耗型焊条沿待焊管之间的接合面(P)移动的焊枪(1),其为焊条端部提供电流以产生电弧并融化填充金属,其特征在于:焊头具有置于接合面(P)中心的焊枪 (1)以确保熔透同时也支撑至少两个另外的追踪焊枪0,3),追踪焊枪(2,;3)紧随所述焊枪 (1)以一个在另一个之后的方式分别放置,并分别在所述焊枪(1)的两侧偏移以形成横向焊道。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述追踪焊枪(2,;3)分别在与所述焊枪 (1)的延伸平面相平行的平面上延伸。
3.根据权利要求1所述设备,其特征在于,所述追踪焊枪(2,3)相对于所述焊枪(1)的平面以相等的角度(α)倾斜,但其彼此相对于所述平面对置。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备,其特征在于,所述追踪焊枪(2,;3)端部之间的距离沿待焊管的轴线和焊接方向调整。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备,其特征在于,所述焊枪(1)和所述两个追踪焊枪0,3)之间的距离是可变的。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备,其特征在于,所述焊枪(1)和所述两个追踪焊枪(2,;3)可进行摆动。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备,其特征在于,其包含至少一个控制和调整所述焊枪(1)和坡口根部之间距离的装置,所述距离的控制是通过实时测量至少一个电参数和实时调整所述电参数而实现的,所述电参数作为取决于绕管子末端的圆周定位的不同预编程指令,所述管子是利用适当的装置调节焊枪和坡口根部间的距离焊装而成的。
8.根据权利要求7所述设备,其特征在于,所述控制和调整所述焊枪(1)和坡口根部之间距离的装置为调节焊头高度和所述焊枪(1)和所述两个追踪焊枪(2,;3)相对于管子的高度的调整装置。
9.根据权利要求7所述设备,其特征在于,其包括针对每个焊枪调整和控制焊枪-坡口根部距离的装置。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备,其特征在于,所述焊枪(1)的中心通过对电参数的实时测量而确定,在比较过所述两个跟踪焊枪0,3)中每个焊枪的获得值之后,通过发送自动信号到转换/居中模块从而使所述两个追踪焊枪0,3)中的每个均获得相同的值。
11.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备,其特征在于,所述焊枪(1)的焊条是扁平焊条,所述两个追踪焊枪0,3)的焊条是圆柱焊条。
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