CN102166683A - 一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法 - Google Patents

一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法。其技术方案是：该装置的气体流量控制箱(2)内设置有一个主风管和2～6个支风管，主风管的一端与每个支风管的一端连接，主风管和支风管分别装有控制阀(1)；主风管的另一端通过输气管(15)外接高压气源(14)，2～6个支风管的另一端分别通过各自的气体软管(3)与出风套筒(13)内的2～6个喷气管(12)对应连接；喷气管(12)的上端和下端分别穿过出风套筒(13)的顶板和底板；第三螺栓(10)穿过出风套筒(13)的两侧壳体与套筒连接板(5)连接，套筒连接板(5)通过过渡连接板(8)与焊接设备(7)连接。本装置具有结构简单、成本低、易于操作、适用性广和能显著提高焊接热影响区性能的特点。

Description

一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法
技术领域
本发明属于风冷装置技术领域。具体涉及一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，尤其随着大型装备、重型机械、重型轨道等制造的日益增长，高强度级别钢、超高强度以及高强耐磨的高碳高合金钢的研制和发展也突飞猛进，如石油储罐用、海洋平台用、石油天然气输送管道用的高强度钢，细晶粒高强钢和超高强度钢以及高碳高锰钢等。这些新型钢将在大型装备的建设以及降低建设成本等方面起到极大的作用。然而，通过先进的冶炼工艺、完善的轧制工艺及热处理工艺生产出来的高强高韧钢等经焊接工艺后，焊接热影响区的性能发生变化，尤其是中厚规格的板材和管材，远远不能与母材性能匹配，严重地制约了新钢种的推广使用，使其在国民经济发展中的作用受到限制。
焊接热影响区是指在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域。
新型高强度高韧性钢焊接热影响区力学性能降低，主要源于：(1)由于受到近熔点温度的热循环，奥氏体晶粒长大严重；(2)对于低合金高强钢，在一定冷却范围内，生成M-A组元，恶化了热影响区韧性；(3)高碳高合金钢在焊接过程中经受300～900℃的加热范围时，钢中过饱和的碳以碳化物的形式析出，这些碳化物在晶界连续、不连续或呈网状分布时，将诱导形成热裂纹。
通过加速冷却焊接接头，缩短高温停留时间，可有效阻止奥氏体晶粒的粗化、减少恶化韧性的组织形成、减少碳化物沿晶界的析出，从而提高焊接热影响区性能。专用焊接设备，如“垂直气电焊用水冷滑块”(CN200520092572.3)专利技术所述，采用水冷滑块来进行垂直气电焊，焊接过程中进行强制冷却，提高焊接冷却速度，可提高焊接热影响区性能；采用“窄间隙焊接设备”，通过减小坡口角度，采用小线能量焊接，减少焊缝金属填充量，从而减少焊接热影响区的宽度，也能提高焊接热影响区性能。
但采用水冷强制冷却的气电立焊设备和窄间隙焊接设备，装置复杂，设备昂贵，其价格是普通焊机的6-10倍；对工件准备及加工要求精度高；只能用于一种特定的焊接方法和特定的焊接位置，且操作复杂，因而限制性较强，不能大范围推广到生产实践中。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，目的是提供一种结构简单、操作方便、成本低和效果好的加速冷却焊接接头的装置；使用该装置能使焊接热影响区性能显著提高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该装置包括出风套筒、气体流量控制箱、套筒连接板和过渡连接板。
气体流量控制箱内设置有一个主风管和2～6个支风管，主风管的一端与每个支风管的一端连接，主风管和每个支风管分别装有控制阀；气体流量控制箱的主风管的另一端通过输气管外接高压气源，2～6个支风管的另一端分别通过各自的气体软管与出风套筒内的2～6个喷气管对应连接。
出风套筒的结构是：2～6个喷气管的上端和下端分别穿过出风套筒的顶板和底板，每个喷气管的上端均装有风管接头，每个喷气管的下端为喷嘴。
第三螺栓穿过出风套筒的两侧壳体与套筒连接板连接，套筒连接板通过第二螺栓与过渡连接板连接，过渡连接板通过第一螺栓与焊接设备连接。
在上述技术方案中：控制阀均为手动阀、或均为电磁阀；套筒连接板为相互垂直的两个钢板组成，套筒连接板的两端分别开有长条形螺孔，两个长条形螺孔的长边均平行于套筒连接板的侧边；过渡连接板为相互垂直的两个钢板组成，过渡连接板一端开有圆形螺孔，另一端开有长条形螺孔，长条形螺孔的长边垂直于过渡连接板的侧边；喷气管为金属管、或为橡胶管，规格为Φ6～8mm。
本装置的使用方法是：
第一步、风冷装置的安装。按现场工艺要求，先通过第一螺栓将过渡连接板的一端活动连接在焊接设备上，在过渡连接板的长条形螺孔范围内调整过渡连接板的水平位置，紧固第一螺栓；
再通过第二螺栓将过渡连接板的另一端和套筒连接板的上端活动连接，在套筒连接板上端的长条形螺孔范围内水平移动套筒连接板，以第二螺栓为轴转动套筒连接板，调整套筒连接板的水平位置，紧固第二螺栓；
然后通过第三螺栓将套筒连接板的下端和出风套筒活动连接，将出风套筒在套筒连接板下端的长条形螺孔范围内垂直移动，以第三螺栓为轴转动出风套筒，调整出风套筒的空间位置，紧固第三螺栓；
最后通过气体软管和输气管将出风套筒、气体流量控制箱和高压气源相互连接。
第二步、调节气体流量。先打开主风管的控制阀，再打开各支风管的控制阀。
第三步、冷却焊接接头。出风套筒随焊接设备同步向前运行至工件的焊接接头上方，出风套筒中的喷气管喷嘴向工件的焊接接头喷吹高压气体，冷却焊接接头，直至焊接结束。
由于采用上述技术方案，本发明仅由出风套筒、气体流量控制箱、套筒连接板、过渡连接板和与之相连的输气管组成，结构简单；采用空气冷却，成本低。
本发明将过渡连接板与焊接设备固定，然后以第二螺栓为轴，调整过渡连接板与套筒连接板的相对位置，之后再将套筒连接板与出风套筒固定连接，能灵活调整出风套筒与焊接设备的相对空间位置，满足了现场的工艺要求。
另外，通过调整过渡连接板与焊接设备的水平位置，再调整套筒连接板和过渡连接板的水平位置，然后以第三螺栓为轴转动出风套筒，调整出风套筒与焊接设备的相对水平距离，实现精确控制焊接接头的开始风冷时间。
本发明中，通过调节气体流量控制箱中的控制阀，控制气体流量，实现控制焊接接头冷却速度的工艺要求；且能通过开启或关闭其中的支风管控制阀，达到准确调整焊接接头冷却区域长度的效果。
本装置不仅具有以上特点，在使用过程中还具有如下的积极效果：
(1)适用范围广，可用于手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等各种手工、半自动和全自动焊接方法；适用于各种焊接位置；不受焊接工艺的限制，尤其适用于大线能量的焊接；
(2)可实现精确控制冷却时间的开始、冷却速度以及冷却区域的长度；
(3)与焊接过程同步，不改变焊接工艺，不额外要求工件加工和组装精度；
(4)能改变热影响区所经历的焊接热循环，减小奥氏体晶粒粗化程度，减少或避免恶化性能的组织形成，减小碳化物析出，减少焊接应力，使淬硬倾向和裂纹敏感性变小，显著提高焊接热影响区性能。
本装置具有结构简单、成本低、易于操作、适用性广和能显著提高焊接热影响区性能的特点。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是图1中的出风套筒13的侧视剖面示意图；
图3是图1中过渡连接板8和套筒连接板5的连接放大示意图；
图4是图1中过渡连接板8的左视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法。该装置如图1所示，包括出风套筒13、气体流量控制箱2、套筒连接板5和过渡连接板8。
气体流量控制箱2内设置有一个主风管和2个支风管，主风管的一端与每个支风管的一端连接，主风管和每个支风管分别装有控制阀1；气体流量控制箱2的主风管的另一端通过输气管15外接高压气源14，2个支风管的另一端分别通过各自的气体软管3与出风套筒13内的2个喷气管12对应连接。
出风套筒13的结构如图2所示：2个喷气管12的上端和下端分别穿过出风套筒13的顶板和底板，每个喷气管12的上端均装有风管接头4，每个喷气管12的下端为喷嘴。
第三螺栓10穿过出风套筒13的两侧壳体与套筒连接板5连接，套筒连接板5通过第二螺栓9与过渡连接板8连接，过渡连接板8通过第一螺栓6与焊接设备7固定连接。
在本实施例中：控制阀1均为手动阀；套筒连接板5为相互垂直的两个钢板组成，套筒连接板5的两端分别开有长条形螺孔，两个长条形螺孔的长边均平行于套筒连接板5的侧边；过渡连接板8为相互垂直的两个钢板组成，过渡连接板8一端开有圆形螺孔，另一端开有如图4所示的长条形螺孔16，长条形螺孔16的长边垂直于过渡连接板8的侧边；喷气管12为金属管，规格为Φ6～8mm。
快速冷却焊接接头的风冷装置的使用方法是：
第一步、风冷装置的安装。按现场工艺要求，先通过第一螺栓6将过渡连接板8的一端活动连接在焊接设备7上，在过渡连接板8的长条形螺孔16范围内调整过渡连接板8的水平位置，紧固第一螺栓6；
再通过第二螺栓9将过渡连接板8的另一端和套筒连接板5的上端活动连接，如图3所示，在套筒连接板5上端的长条形螺孔范围内水平移动套筒连接板5，以第二螺栓9为轴转动套筒连接板5，调整套筒连接板5的水平位置，紧固第二螺栓9；
然后通过第三螺栓10将套筒连接板5的下端和出风套筒13活动连接，在套筒连接板5下端的长条形螺孔范围内垂直移动出风套筒13，以第三螺栓10为轴转动出风套筒13，调整出风套筒13的空间位置，紧固第三螺栓9；
最后通过气体软管3和输气管15将出风套筒13、气体流量控制箱2和高压气源14相互连接。
第二步、调节气体流量。先打开主风管的控制阀1，再打开各支风管的控制阀1。
第三步、冷却焊接接头。出风套筒13随焊接设备7同步向前运行至工件11的焊接接头上方，出风套筒13中的喷气管12喷嘴向工件11的焊接接头喷吹高压气体，冷却焊接接头，直至焊接结束。
实施例2
一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法。该装置结构同实施例1。
气体流量控制箱2内设置有一个主风管和3～6个支风管，主风管的一端与每个支风管的一端连接，主风管和每个支风管分别均装有控制阀1；气体流量控制箱2的主风管的另一端通过输气管15外接高压气源14，3～6个支风管的另一端分别通过各自的气体软管3与出风套筒13内的3～6个喷气管12对应连接。
出风套筒13的结构如图2所示：3～6个喷气管12的上下端分别穿过出风套筒13的顶板和底板，每个喷气管12的上端均装有风管接头4，每个喷气管12的下端为喷嘴。
出风套筒13与焊接设备7的连接同实施例1。
在本实施例中：控制阀1均为电磁阀；喷气管12为橡胶管，规格为Φ6～8mm；套筒连接板5和过渡连接板8的形状同实施例1。
快速冷却焊接接头的风冷装置使用方法是：
第一步、同实施例1；
第二步、调节气体流量。先打开主风管的控制阀1，再打开其中的3～4个支风管的控制阀1；
第三步、冷却焊接接头。出风套筒13随焊接设备7同步向前运行至工件11的焊接接头上方，出风套筒13中的喷气管12喷嘴向工件11的焊接接头喷吹高压气体，冷却焊接接头，直至焊接结束。
在第三步的冷却过程中，根据冷却速度要求，或再打开另外的1～2个支风管的控制阀1、或关闭其中的1～2个支风管的控制阀1。
本具体实施方式仅由出风套筒13、气体流量控制箱2、套筒连接板5、过渡连接板8和与之相连的输气管组成，结构简单；采用空气冷却，成本低。
本具体实施方式将过渡连接板8与焊接设备7固定，然后以第二螺栓9为轴，调整过渡连接板8与套筒连接板5的相对位置，之后再将套筒连接板5与出风套筒13固定连接，能灵活调整出风套筒13与焊接设备7的相对空间位置，满足了现场的工艺要求。
另外，通过调整过渡连接板8与焊接设备7的水平位置，再调整套筒连接板5和过渡连接板8的水平位置，然后以第三螺栓10为轴转动出风套筒13，调整出风套筒13与焊接设备7的相对水平距离，实现精确控制焊接接头的开始风冷时间。
本具体实施方式中，通过调节气体流量控制箱2中的控制阀1，控制气体流量，实现控制焊接接头冷却速度的工艺要求；且能通过开启或关闭其中的支风管控制阀1，达到准确调整焊接接头冷却区域长度的效果。
本装置不仅具有以上特点，在使用过程中还具有如下的积极效果：
1、适用范围广，可用于手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等各种手工、半自动和全自动焊接方法；适用于各种焊接位置；不受焊接工艺的限制，尤其适用于大线能量的焊接；
2、可实现精确控制开始冷却时间、冷却速度以及冷却区域的长度；
3、与焊接过程同步，不改变焊接工艺，不额外要求工件加工和组装精度；
4、能改变热影响区所经历的焊接热循环
因此，本装置具有结构简单、成本低、易于操作、适用性广和能显著提高焊接热影响区性能的特点。

Claims (6)

1.一种快速冷却焊接接头的风冷装置，其特征在于该装置包括出风套筒(13)、气体流量控制箱(2)、套筒连接板(5)和过渡连接板(8)；
气体流量控制箱(2)内设置有一个主风管和2～6个支风管，主风管的一端与每个支风管的一端连接，主风管和每个支风管分别装有控制阀(1)；气体流量控制箱(2)的主风管的另一端通过输气管(15)外接高压气源(14)，2～6个支风管的另一端分别通过各自的气体软管(3)与出风套筒(13)内的2～6个喷气管(12)对应连接；
出风套筒(13)的结构是：2～6个喷气管(12)的上下端分别穿过出风套筒(13)的顶板和底板，每个喷气管(12)的上端均装有风管接头(4)，每个喷气管(12)的下端为喷嘴；
第三螺栓(10)穿过出风套筒(13)的两侧壳体与套筒连接板(5)连接，套筒连接板(5)通过第二螺栓(9)与过渡连接板(8)连接，过渡连接板(8)通过第一螺栓(6)与焊接设备(7)连接。
2.根据权利要求1所述的快速冷却焊接接头的风冷装置，其特征在于所述的控制阀(1)均为手动阀、或均为电磁阀。
3.根据权利要求1所述的快速冷却焊接接头的风冷装置，其特征在于所述的套筒连接板(5)为相互垂直的两个钢板组成，套筒连接板(5)的两端分别开有长条形螺孔，两个长条形螺孔的长边均平行于套筒连接板(5)的侧边。
4.根据权利要求1所述的快速冷却焊接接头的风冷装置，其特征在于所述的过渡连接板(8)为相互垂直的两个钢板组成，过渡连接板(8)一端开有圆形螺孔，另一端开有长条形螺孔(16)，长条形螺孔(16)的长边垂直于过渡连接板(8)的侧边。
5.根据权利要求1所述的快速冷却焊接接头的风冷装置，其特征在于所述喷气管(12)为金属管、或为橡胶管，规格为Φ6～8mm。
6.如权利要求1所述的快速冷却焊接接头的风冷装置的使用方法，其特征在于：
第一步、快速冷却焊接接头的风冷装置的安装
按现场工艺要求，先通过第一螺栓(6)将过渡连接板(8)的一端活动连接在焊接设备(7)上，在过渡连接板(8)的长条形螺孔(16)范围内调整过渡连接板(8)的水平位置，紧固第一螺栓(6)；
再通过第二螺栓(9)将过渡连接板(8)的另一端和套筒连接板(5)的上端活动连接，在套筒连接板(5)上端的长条形螺孔范围内水平移动套筒连接板(5)，以第二螺栓(9)为轴转动套筒连接板(5)，调整套筒连接板(5)的水平位置，紧固第二螺栓(9)；
然后通过第三螺栓(10)将套筒连接板(5)的下端和出风套筒(13)活动连接，将出风套筒(13)在套筒连接板(5)下端的长条形螺孔范围内垂直移动，以第三螺栓(10)为轴转动出风套筒(13)，调整出风套筒(13)的空间位置，紧固第三螺栓(9)；
最后通过气体软管(3)和输气管(15)将出风套筒(13)、气体流量控制箱(2)和高压气源(14)相互连接；
第二步、调节气体流量，先打开主风管的控制阀(1)，再打开各支风管的控制阀(1)；
第三步、冷却焊接接头，出风套筒(13)随焊接设备(7)同步向前运行至工件(11)的焊接接头上方，出风套筒(13)中的喷气管(12)喷嘴向工件(11)的焊接接头喷吹高压气体，冷却焊接接头，直至焊接结束。
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