CN103600160A - 窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置及其调节方法，该喷嘴装置自上而下依顺序包括喷嘴座、气筛罩、锁紧螺母、气体镇静套管、伸缩调节螺母、活动式喷嘴套管；其中气体镇静套管一端通过锁紧螺母与喷嘴座固连、另一端与伸缩调节螺母成螺纹副传动连接；活动式喷嘴套管在伸缩调节螺母的带动下，可沿喷嘴轴向上下移动，从而改变活动式喷嘴套管的伸出长度，实现喷嘴整体轴向长度的可伸缩调节。本发明可伸缩喷嘴装置结构紧凑、伸缩调节方便、气体有效保护范围大、喷嘴内腔气密性好，可为窄间隙坡口内不同深度焊缝提供气体保护。

Description

窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置及其调节方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种窄间隙焊接喷嘴装置，更具体是涉及一种用于窄间隙焊接的可伸缩喷嘴装置及其调节方法。

背景技术

窄间隙气体保护电弧焊常用于大厚板高强钢的焊接，其工艺性好、接头热影响区小、接头性能优越，是一种高效、高质量、低成本的焊接技术。在窄间隙气体保护电弧焊接时，为了能在大深度窄间隙坡口内对电弧及焊接区域实施有效合理的气体保护，现有的窄间隙气体保护焊炬常配备两套专用保护气体喷嘴装置。根据保护气体喷嘴与窄间隙焊接坡口的相对位置，该喷嘴装置一般可分为伸入式喷嘴机构和外置式喷嘴机构两大类。其中，伸入式喷嘴机构通常呈扁形，使用时其出气口全部伸入坡口内部，用于坡口深层焊缝焊接时的保护；外置式喷嘴置于坡口上方、距离工件表面一定位置处，一般适用于坡口深度为30mm以下时的窄间隙填充焊缝及盖面焊缝焊接时的保护。

申请号为200610038184.6、名称为“一种旋转电弧窄间隙焊接气体保护装置”的专利，公开了一种旋转电弧窄间隙焊接用喷嘴装置，其当导电嘴端部接近工件表面或露出坡口时，采用外置式套筒形喷嘴供气为最后几层焊缝提供有效保护，并通过微型齿轮齿条传动机构调节外置式套筒形喷嘴的高度，以使该套筒形喷嘴出气口端面与工件表面保持一定的距离。该焊接气体保护装置的缺点是：①外置式套筒形喷嘴形状为单一的圆柱形，对窄间隙坡口内部填充焊缝的有效保护范围小；②外置式套筒形喷嘴的喷嘴座中心孔与穿过喷嘴座的导电杆外壁之间存在一定间隙，当导电杆低速旋转或摇动时，易造成外界空气卷入喷嘴内腔，从而影响焊接气体保护效果；③外置式套筒形喷嘴的高度调节机构复杂、体积较大、调节精度较低，其核心部件微型齿轮齿条及锁紧手轮在使用一段时间后易磨损，导致喷嘴座和套筒形喷嘴的晃动。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、喷嘴高度调节方便、气体有效保护范围大、喷嘴座与穿过喷嘴座的导电杆之间气密性好、可靠性高的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置及其调节方法，以提高窄间隙填充焊缝及盖面焊缝焊接时的气体保护效果。

为了达到上述目的，本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置，包括喷嘴座、气筛罩、锁紧螺母、气体镇静套管、伸缩调节螺母、防窜动部件和活动式喷嘴套管，其特征是：所述喷嘴座为一个由上设有导电杆的伸出孔和侧设有循环冷却水进出口、保护气体进气口的矩形空腔体与下设有外螺纹的管状连接臂相连通构成的管板式结构件，其中在所述矩形空腔体中部嵌有与导电杆成气密性转动连接的密封轴承；所述气筛罩为一短圆桶状，桶口端设有外凸缘，桶底开有一中心孔和若干网状小孔；所述锁紧螺母和伸缩调节螺母的一端分别设有内托凸肩；所述气体镇静套管由上为圆筒、下为扁筒的两段构成，其中圆筒段距离上端面一小段设有外凸缘、自外凸缘以下设有外螺纹；所述活动式喷嘴套管由上为圆柱形、下为扁柱形、中间为扁锥形过渡的三段构成的内设有腰形通孔的筒状体，其中圆柱段上端面设有外凸缘；所述可伸缩喷嘴装置自上而下连接顺序是：所述气筛罩的桶口端外凸缘紧帖所述气体镇静套管的圆筒段设有的外凸缘、并套装在所述气体镇静套管的圆筒段圆筒上，所述锁紧螺母从所述气体镇静套管的下端向上套装在所述气体镇静套管的圆筒段上、并与外凸缘的下端面以及所述喷嘴座的管状连接臂螺纹成密封性锁紧连接，所述气体镇静套管的扁筒段可滑动地插装在所述活动式喷嘴套管内设有的腰形通孔中，所述伸缩调节螺母从所述活动式喷嘴套管的下端向上套装在所述活动式喷嘴套管的圆筒段上、并与所述气体镇静套管螺纹连接。

其中，上述活动式喷嘴套管沿轴向离开圆筒段上端面的外凸缘的外圆面上还设有安装弹性卡圈的环槽或安装防窜动螺钉的螺孔；上述气体镇静套管圆筒段的下端外圆面上还设有伸缩调节极限标志线，其圆筒段与扁筒段之间为收缩性圆锥形过渡的内通孔；上述气体镇静套管下部导气管的长度S₂、喷嘴伸缩调节有效长度S₁以及活动式喷嘴套管的最大下移伸出长度L_max三者之间存在S₂＞S₁≥L_max的相互关系，且气体镇静套管下部导气管的宽度d₁小于活动式喷嘴套管的出气口宽度d；上述气体镇静套管和活动式喷嘴套管还可分别为整圆筒状的气体镇静套管与整圆筒状的活动式喷嘴套管，此二者可直接通过螺纹副套装连接，并在整圆筒状活动式喷嘴套管的上端外圆上设有伸缩调节极限标志线、其下端外圆上刻有防滑花纹；上述锁紧螺母和伸缩调节螺母的外圆面上还分别设置有防滑花纹。

还包括，一种用于所述窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的调节方法，其包括以下步骤：

①旋动伸缩调节螺母使活动式喷嘴套管的下移伸出长度L减小至最小值（即L=0），使得与导电杆相连的导电嘴伸出活动式喷嘴套管出气口端面的长度为L₂，再根据给定的导电嘴至坡口底部（或焊缝表面）的距离L₁、以及活动式喷嘴套管出气口端面至窄间隙焊接坡口侧墙上表面的距离H₁，并按式P_max=（L₁+L₂-H₁）确定适用的待焊坡口最大深度P_max。

②在窄间隙坡口内每焊完一道层间厚度为t的焊缝后，就使所述可伸缩喷嘴装置连同导电杆整体抬高距离t，再旋动伸缩调节螺母使活动式喷嘴套管的下移伸出长度L增加距离t；直至当标刻在气体镇静套管中部外侧的伸缩调节极限标志线露出时，停止旋动伸缩调节螺母，此时导电嘴端面缩进活动式喷嘴套管内的距离为h、活动式喷嘴套管的下移伸出长度L=L_max=L₂+h；此后，每焊完一道层间厚度为t的焊缝，仅需使所述可伸缩喷嘴装置连同导电杆整体抬高距离t，直至窄间隙坡口内的填充焊接过程结束。

③当标刻在气体镇静套管中部外侧的伸缩调节极限标志线露出，并且待焊坡口深度P小于填充焊缝层间厚度t时，可用具有更大出气口的一体式圆柱套筒形喷嘴取代由气体镇静套管、伸缩调节螺母和活动式喷嘴套管构成的喷嘴伸缩机构，完成窄间隙坡口的盖面焊缝的焊接。

其中，上述活动式喷嘴套管出气口端面至窄间隙焊接坡口侧墙上表面的距离H₁=1～5mm。

本发明与现有技术相比，其优点和有益效果是：

⑴本发明通过螺纹副方式实现窄间隙焊接气体喷嘴长度的可伸缩调节，调节方法新颖、调节机构简单紧凑、调节精度高、调节操作方便，且喷嘴座与导电杆之间为气密封性转动连接，可有效防止空气卷入喷嘴内腔。

⑵与传统固定长度喷嘴相比，本发明可伸缩喷嘴的轴向长度长，相应地喷嘴出口气流层流层长度长，适用的窄间隙焊接坡口深度范围宽，且导电杆大部分缩在喷嘴内腔中，保护气流对导电杆和喷嘴冷却效果好。

⑶与具有圆形出气口的传统喷嘴相比，本发明采用具有田径跑道式腰形出气口的扁形喷嘴，可使保护气体尽可能多地流入坡口内部，增大在坡口纵向上电弧前后两侧的气体有效保护范围，提高焊接气体保护效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置工作结构的主视图。

图2为图1中气体镇静套管9的结构示意图；其中，图2（a）为图1中气体镇静套管9的俯视图，图2（b）为气体镇静套管9在A-A面上的剖视图，图2（c）为气体镇静套管9在B-B面上的剖视图，图2（d）为气体镇静套管9的外观示意图。

图3为图1中活动式喷嘴套管12的结构示意图；其中，图3（a）为图1中活动式喷嘴套管12的俯视图，图3（b）为活动式喷嘴套管12在C-C面上的剖视图，图3（c）为活动式喷嘴套管12的外观示意图。

图4为弹性卡圈20与活动式喷嘴套管12的装配示意图。其中，图4（a）为安装弹性卡圈20后活动式喷嘴套管12的主视图，图4（b）为图4（a）在D-D面上的剖视图。

图5为所述气体镇静套管9和所述活动式喷嘴套管12分别为整圆筒状结构件时的连接示意图。

图6为活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L=0时，可伸缩喷嘴的调节方法原理示意图（对应于窄间隙坡口16内深处填充焊缝或底层焊缝焊接情形）。

图7为活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L=L_max时，可伸缩喷嘴的调节方法原理示意图（对应于近工件表面填充焊缝焊接情形）。

图8为盖面焊缝焊接时喷嘴的调节方法原理示意图。

图1中：1—送丝滚轮；2—焊丝；3a—喷嘴座的矩形空腔体；3b—喷嘴座的管状连接臂；4—循环冷却水进水口；5—循环冷却水出水口；6—保护气体进气口；7—气筛罩；8—锁紧螺母；8a—锁紧螺母8的内托凸肩；9—气体镇静套管；10—伸缩调节螺母；10a—伸缩调节螺母10的内托凸肩；11—防窜动螺钉；12—活动式喷嘴套管；13—导电杆；14—导电嘴；15—电弧；16—窄间隙坡口；17—保护气体；18—电弧15的往复式圆弧形摇动轨迹；19—电弧15的单向旋转轨迹；Z—活动式喷嘴套管的伸缩调节方向；L—活动式喷嘴套管12的下移伸出长度。

图2中：9a—气体镇静套管9的外凸缘；9b—气体镇静套管9的下部导气管；9c—活动式喷嘴套管12的伸缩调节极限标志线；S₁—喷嘴伸缩调节有效长度；S₂—气体镇静套管9下部导气管9b的长度；d₁—气体镇静套管9下部导气管9b的宽度。图3中：12a—活动式喷嘴套管12的外凸缘；d—活动式喷嘴套管12的出气口宽度；d_max—活动式喷嘴套管12的出气孔内圆弧直径。图4中：20—弹性卡圈。图5中：21—整圆筒状气体镇静套管；22—整圆筒状活动式喷嘴套管；22a—整圆筒状活动式喷嘴套管22的伸缩调节极限标志线；L₃—整圆筒状活动式喷嘴套管22的最大下移伸出长度。

图6、图7和图8中：23—坡口侧墙；24—窄间隙坡口16内的填充焊缝；25—窄间隙坡口16的盖面焊缝；26—一体式圆柱套筒形喷嘴；L₁—导电嘴14至坡口底部（或焊缝表面）的距离；L₂—导电嘴14伸出活动式喷嘴套管12出气口端面的长度；P_max—待焊坡口最大深度；P—待焊坡口深度；H₁—伸缩调节极限标志线9c未露出时，活动式喷嘴套管12出气口端面至坡口侧墙23上表面的距离；H₂—伸缩调节极限标志线9c露出时，活动式喷嘴套管12出气口端面至坡口侧墙23上表面的距离；L_max—活动式喷嘴套管12的最大下移伸出长度；h—导电嘴14端面缩进活动式喷嘴套管12内的距离。

具体实施方式

本发明的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的技术原理是：在该可伸缩喷嘴装置上同轴安装有气体镇静套管9和活动式喷嘴套管12，气体镇静套管9一端通过锁紧螺母8与喷嘴座固连、另一端与伸缩调节螺母10成螺纹副传动连接，活动式喷嘴套管12在伸缩调节螺母10的带动下，可沿喷嘴轴向上下移动，从而改变活动式喷嘴套管12的伸出长度，实现喷嘴整体轴向长度的可伸缩调节，为窄间隙焊接坡口内不同深度的焊缝提供有效的气体保护。

实现上述技术原理的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的结构原理，如图1所示，其喷嘴装置包括喷嘴座、气筛罩7、锁紧螺母8、气体镇静套管9、伸缩调节螺母10、防窜动部件和活动式喷嘴套管12，其特征是：所述喷嘴座为一个由上设有导电杆13的伸出孔和侧设有循环冷却水进出口、保护气体进气口6的矩形空腔体3a与下设有外螺纹的管状连接臂3b相连通构成的管板式结构件，其中在所述矩形空腔体3a中部嵌有与导电杆13成气密性转动连接的密封轴承；所述气筛罩7为一短圆桶状，桶口端设有外凸缘，桶底开有一中心孔和若干网状小孔；所述锁紧螺母8和伸缩调节螺母10的一端分别设有内托凸肩8a和10a；所述气体镇静套管9由上为圆筒、下为扁筒的两段构成，其中圆筒段距离上端面一小段设有外凸缘9a、自外凸缘9a以下设有外螺纹；所述活动式喷嘴套管12由上为圆柱形、下为扁柱形、中间为扁锥形过渡的三段构成的内设有腰形通孔的筒状体，其中圆柱段上端面设有外凸缘12a；所述可伸缩喷嘴装置自上而下连接顺序是：所述气筛罩7的桶口端外凸缘紧帖所述气体镇静套管9的圆筒段设有的外凸缘9a、并套装在所述气体镇静套管9的圆筒段圆筒上，所述锁紧螺母8从所述气体镇静套管9的下端向上套装在所述气体镇静套管9的圆筒段上、并与外凸缘9a的下端面以及所述喷嘴座的管状连接臂3b螺纹成密封性锁紧连接，所述气体镇静套管9的扁筒段可滑动地插装在所述活动式喷嘴套管12内设有的腰形通孔中，所述伸缩调节螺母10从所述活动式喷嘴套管12的下端向上套装在所述活动式喷嘴套管12的圆筒段上、并与所述气体镇静套管9螺纹连接。

其中，上述活动式喷嘴套管12沿轴向离开圆筒段上端面的外凸缘12a的外圆面上还设有安装弹性卡圈20的环槽或安装防窜动螺钉11的螺孔；上述气体镇静套管9圆筒段的下端外圆面上还设有伸缩调节极限标志线9c，其圆筒段与扁筒段之间为收缩性圆锥形过渡的内通孔；上述气体镇静套管9下部导气管9b的长度S₂、喷嘴伸缩调节有效长度S₁以及活动式喷嘴套管12的最大下移伸出长度L_max三者之间存在S₂＞S₁≥L_max的相互关系，且气体镇静套管9下部导气管9b的宽度d₁小于活动式喷嘴套管12的出气口宽度d；上述气体镇静套管9和所述活动式喷嘴套管12还可分别为整圆筒状的气体镇静套管21与整圆筒状的活动式喷嘴套管22，此二者可直接通过螺纹副套装连接，并在整圆筒状活动式喷嘴套管22的上端外圆上设有伸缩调节极限标志线22a、其下端外圆上刻有防滑花纹；上述锁紧螺母8和伸缩调节螺母10的外圆面上还分别设置有防滑花纹。

本发明的一种窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的工作原理：

所述导电杆13的一端先后活动性地穿过喷嘴座的管状连接臂3b、气筛罩7、气体镇静套管9和活动式喷嘴套管12，导电杆13的另一端或其连接件穿过嵌在喷嘴座的矩形空腔体3a中部的密封轴承、并与该密封轴承成气密性转动连接。

由送丝滚轮1送出的焊丝2经焊炬中心穿过导电杆13中心孔后，从导电嘴14的内孔穿出，并在窄间隙坡口16内产生焊接电弧15，端部折弯的导电杆13在焊炬本体中驱动机构作用下，可带动焊丝2端部的电弧15在窄间隙坡口16内作往复式圆弧形轨迹18的摇动或单向圆周轨迹19的旋转。保护气体17从喷嘴座的矩形空腔体3a侧面上的进气口6引入后，经喷嘴座矩形空腔体3a的内部气路流入喷嘴座的管状连接臂3b的内腔，被套装在气体镇静套管9上端口的圆形气筛罩7均流后流入气体镇静套管9内部，最终以层流状态形式从活动式喷嘴套管12的出气口平稳地流出，为焊接电弧15及其周围焊接区域提供保护。冷却水从喷嘴座的矩形空腔体3a侧面上的冷却水进口4流入，经喷嘴座矩形空腔体3a的内部冷却水流通道带走可伸缩喷嘴受电弧15的辐射热，最终从冷却水出口5流出。

旋动伸缩调节螺母10，可使活动式喷嘴套管12沿该喷嘴装置的自身轴向（Z向）上下移动，实现活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L的可伸缩调节，以使活动式喷嘴套管12的出气口端面与工件表面保持一定距离。这种通过伸缩调节螺母10与气体镇静套管9之间的螺纹副传动方式，实现窄间隙焊接气体喷嘴长度的可伸缩调节，调节方法新颖、调节机构简单紧凑、调节精度高、调节操作方便，并且喷嘴座与导电杆13之间为气密封性转动连接，可有效防止空气卷入喷嘴内腔。与传统固定长度喷嘴相比，本发明可伸缩喷嘴轴向长度长，相应地喷嘴出口气流层流层长度长，适用的窄间隙焊接坡口深度范围宽，且导电杆13大部分缩在喷嘴内腔中，保护气体流对导电杆13和喷嘴14的冷却效果好。

图2为图1中气体镇静套管9的结构示意图；其中，图2（a）为图1中气体镇静套管9的俯视图，图2（b）为气体镇静套管9在A-A面上的剖视图，图2（c）为气体镇静套管9在B-B面上的剖视图，图2（d）为气体镇静套管9的外观示意图。如图2所示，气体镇静套管9的上部呈中空圆柱形，该圆柱形上端设有外凸缘9a，该圆柱形下端配有外螺纹，用于连接伸缩调节螺母10，该外螺纹长度决定了本发明窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的伸缩调节有效范围大小；该外螺纹线之间刻画有喷嘴伸缩调节极限标志线9c，用于标识活动式喷嘴套管12的伸缩调节极限。气体镇静套管9下部的导气管9b内外侧均呈具有田径跑道式腰形横截面的扁平形，气体镇静套管9上部和下部之间通过圆锥形连接面实现收缩性过渡。气体镇静套管9下部导气管9b的长度S₂、喷嘴伸缩调节有效长度S₁及图6中活动式喷嘴套管12的最大下移伸出长度L_max三者之间存在：S₂＞S₁≥L_max的相互关系，且气体镇静套管9下部导气管9b的宽度d₁小于活动式喷嘴套管12的出气口宽度d。

图3为图1中活动式喷嘴套管12的结构示意图；其中，图3（a）为图1中活动式喷嘴套管12的俯视图，图3（b）为活动式喷嘴套管12在C-C面上的剖视图，图3（c）为活动式喷嘴套管12的外观示意图。如图3所示，活动式喷嘴套管12内孔为轴向贯穿性、具有田径跑道形横截面的腰形出气通孔，其外侧的上部呈圆柱形并设有外凸缘12a、下部为扁柱形（也可为圆柱形）。活动式喷嘴套管12的出气口宽度为d，活动式喷嘴套管12的出气孔内圆弧直径为d_max，当d=d_max时活动式喷嘴套管12的内外壁、以及气体镇静套管9下部的导气管9b的内外壁均呈圆柱形，并且伸缩调节螺母10与活动式喷嘴套管12可以为一个整体部件。与具有圆形出气口的喷嘴相比，采用具有田径跑道式腰形出气口的扁形喷嘴，可使保护气体尽可能多地流入坡口内部，增大在坡口纵向上电弧前后两侧的气体有效保护范围，提高焊接气体保护效果。

为了防止伸缩调节螺母10与活动式喷嘴套管12之间的轴向窜动，除了可采用如图1所示的防窜动螺钉11之外，还可采用如图4所示的弹性卡圈20。可伸缩喷嘴安装时，首先将活动式喷嘴套管12穿过伸缩调节螺母10，然后将弹性卡圈20安装在活动式喷嘴套管12圆柱形外壁上的环槽内，从而使伸缩调节螺母10与活动式喷嘴套管12在喷嘴轴向上保持相对定位。

图5为气体镇静套管9和活动式喷嘴套管12分别为整圆筒状结构件时的连接示意图，二者直接通过螺纹副套装连接。如图5所示，整圆筒状气体镇静套管21设有内螺纹，整圆筒状活动式喷嘴套管22设有外螺纹，其整圆筒上端外圆面上设有伸缩调节极限标志线22a、下端外圆面上刻有防滑花纹。采用此种结构连接时，整圆筒状气体镇静套管21套装在整圆筒状活动式喷嘴套管22上，直接旋动圆整筒状活动式喷嘴套管22即可使其自身沿喷嘴轴向上下移动，改变整圆筒状活动式喷嘴套管22的伸出长度，实现喷嘴整体轴向长度的可伸缩调节。此处设计的整圆筒状活动式喷嘴套管22的最大下移伸出长度L₃可与活动式喷嘴套管12的最大下移伸出长度L_max相等，也可通过更换具有不同最大下移伸出长度L₃的整圆筒状活动式喷嘴套管22，来改变该喷嘴装置的可伸缩调节范围。

下面，提供本发明的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的调节方法的三个实施例，来具体说明在窄间隙坡口内不同深度位置施焊时喷嘴装置的使用调节方法。

实施例1

针对活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L=0的情形，适用于使用该可伸缩喷嘴装置时初层填充焊缝的焊接，如图6所示。实际操作时，通过旋动伸缩调节螺母10使活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L减小至最小值（即L=0），使得与导电杆13相连的导电嘴14伸出活动式喷嘴套管12出气口端面的长度为L₂；然后，通过对焊炬高度的整体调节，使得活动式喷嘴套管12出气口端面至窄间隙焊接坡口侧墙23上表面的距离保持为H₁（可为1～5mm）；再根据给定的导电嘴14至坡口底部（或焊缝表面）的距离L₁（一般在15～25mm范围内选取），并按式P_max=（L₁+L₂-H₁）确定适用的待焊坡口最大深度值P_max，以便开始在窄间隙坡口16内深度为P_max处的初层填充焊缝的焊接。

考虑到从活动式喷嘴套管12出气口喷出的保护气体层流层长度范围有限（通常最大为35～40mm），因此一般要求L₁+L₂≤35mm。也就是说，该可伸缩喷嘴装置可适用于最大深度为30mm左右的窄间隙坡口的填充焊接。

实施例2

针对窄间隙坡口16内一般填充焊缝的焊接情形。在窄间隙坡口16内每焊完一道层间厚度为t的填充焊缝24后，就使所述可伸缩喷嘴装置连同导电杆13整体抬高距离t，再旋动伸缩调节螺母10使活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L增加距离t，使得导电杆13及与之相连的导电嘴14逐步向活动式喷嘴套管12的内腔缩进，并使活动式喷嘴套管12出气口端面至窄间隙焊接坡口侧墙23上表面的距离保持为一恒定值H₁，以便在填充焊接作业逐渐向坡口侧墙23的上表面接近时，仍能维持最佳的气体保护效果。

当标刻在气体镇静套管9中部外侧的伸缩调节极限标志线9c露出时，停止旋动伸缩调节螺母10，此时导电嘴14端面缩进活动式喷嘴套管12内的距离为h（一般为2～3mm），活动式喷嘴套管12的下移伸出长度达到最大值，即L=L_max=L₂+h，如图7所示；此后，每焊完一道层间厚度为t的焊缝，仅需使所述可伸缩喷嘴装置连同导电杆13整体抬高距离t，此时活动式喷嘴套管12出气口端面至窄间隙焊接坡口侧墙23上表面的距离变为H₂、并在H₁≤H₂＜L₁-h的范围内逐渐增大，直至当待焊坡口深度P小于填充焊缝层间厚度t时，结束窄间隙坡口16内的填充焊接过程。

实施例3

针对盖面焊缝25的焊接情形，如图8所示。盖面焊缝25焊接时，待焊坡口深度P已小于填充焊缝层间厚度t，坡口对保护气流的储蓄作用和对焊接熔池的约束作用都已很小，这样，一方面使得在实施例1和2中使用的扁平形喷嘴的保护效果变差，另一方面还使得盖面焊缝25的宽度明显增大。因此，需用具有更大出气口的一体式圆柱套筒形喷嘴26取代由气体镇静套管9、伸缩调节螺母10和活动式喷嘴套管12构成的喷嘴伸缩机构，以便为盖面焊缝25提供有效的气体保护。

总结上述实施例中所涉及的调节过程，本发明窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的调节方法，包括以下步骤：

①旋动伸缩调节螺母10使活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L减小至最小值（即L=0），使得与导电杆13相连的导电嘴14伸出活动式喷嘴套管12出气口端面的长度为L₂，再根据给定的导电嘴14至坡口底部（或焊缝表面）的距离L₁、以及活动式喷嘴套管12出气口端面至窄间隙焊接坡口侧墙23上表面的距离H₁，并按式P_max=（L₁+L₂-H₁）确定适用的待焊坡口最大深度P_max。其中，H₁=1～5mm。

②在窄间隙坡口16内每焊完一道层间厚度为t的焊缝后，就使所述可伸缩喷嘴装置连同导电杆13整体抬高距离t，再旋动伸缩调节螺母10使活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L增加距离t；直至当标刻在气体镇静套管9中部外侧的伸缩调节极限标志线9c露出时，停止旋动伸缩调节螺母10，此时导电嘴14端面缩进活动式喷嘴套管12内的距离为h，活动式喷嘴套管12的下移伸出长度L=L_max=L₂+h；此后，每焊完一道层间厚度为t的焊缝，仅需使所述可伸缩喷嘴装置连同导电杆13整体抬高距离t，直至窄间隙坡口16内的填充焊接过程结束。

③当标刻在气体镇静套管9中部外侧的伸缩调节极限标志线9c露出，并且待焊坡口深度P小于填充焊缝层间厚度t时，可用具有更大出气口的一体式圆柱套筒形喷嘴26取代由气体镇静套管9、伸缩调节螺母10和活动式喷嘴套管12构成的喷嘴伸缩机构，完成窄间隙坡口16的盖面焊缝25的焊接。

Claims (7)

1.一种窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置，包括喷嘴座、气筛罩（7）、锁紧螺母（8）、气体镇静套管（9）、伸缩调节螺母（10）、防窜动部件和活动式喷嘴套管（12），其特征是：所述喷嘴座为一个由上设有导电杆（13）的伸出孔和侧设有循环冷却水进出口、保护气体进气口（6）的矩形空腔体（3a）与下设有外螺纹的管状连接臂（3b）相连通构成的管板式结构件，其中在矩形空腔体（3a）中部嵌有与导电杆（13）成气密性转动连接的密封轴承；气筛罩（7）为一短圆桶状，桶口端设有外凸缘，桶底开有一中心孔和若干网状小孔；锁紧螺母（8）和伸缩调节螺母（10）的一端分别设有内托凸肩（8a和10a）；气体镇静套管（9）由上为圆筒、下为扁筒的两段构成，其中圆筒段距离上端面一小段设有外凸缘（9a）、自外凸缘（9a）以下设有外螺纹；活动式喷嘴套管（12）由上为圆柱形、下为扁柱形、中间为扁锥形过渡的三段构成的内设有腰形通孔的筒状体，其中圆柱段上端面设有外凸缘（12a）；所述可伸缩喷嘴装置自上而下连接顺序是：气筛罩（7）的桶口端外凸缘紧帖气体镇静套管（9）的圆筒段设有的外凸缘（9a）、并套装在气体镇静套管（9）的圆筒段圆筒上，锁紧螺母（8）从气体镇静套管（9）的下端向上套装在气体镇静套管（9）的圆筒段上、并与外凸缘（9a）的下端面以及所述喷嘴座的管状连接臂（3b）螺纹成密封性锁紧连接，气体镇静套管（9）的扁筒段可滑动地插装在活动式喷嘴套管（12）内设有的腰形通孔中，伸缩调节螺母（10）从活动式喷嘴套管（12）的下端向上套装在活动式喷嘴套管（12）的圆筒段上、并与气体镇静套管（9）螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置，其特征是：所述活动式喷嘴套管（12）沿轴向离开圆筒段上端面的外凸缘（12a）的外圆面上还设有安装弹性卡圈（20）的环槽或安装防窜动螺钉（11）的螺孔。

3.根据权利要求1所述的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置，其特征是：所述气体镇静套管（9）圆筒段的下端外圆面上还设有伸缩调节极限标志线（9c），其圆筒段与扁筒段之间为收缩性圆锥形过渡的内通孔；所述气体镇静套管（9）下部导气管（9b）的长度S₂、喷嘴伸缩调节有效长度S₁以及活动式喷嘴套管（12）的最大下移伸出长度L_max三者之间存在S₂＞S₁≥L_max的相互关系，且气体镇静套管（9）下部导气管（9b）的宽度（d₁）小于活动式喷嘴套管（12）的出气口宽度（d）。

4.根据权利要求1所述的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置，其特征是：所述气体镇静套管（9）和所述活动式喷嘴套管（12）还可分别为整圆筒状的气体镇静套管（21）与整圆筒状的活动式喷嘴套管（22），此二者可直接通过螺纹副套装连接，并在整圆筒状活动式喷嘴套管（22）的上端外圆上设有伸缩调节极限标志线（22a）、其下端外圆上刻有防滑花纹。

5.根据权利要求1所述的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置，其特征是：所述锁紧螺母（8）和伸缩调节螺母（10）的外圆面上还分别设置有防滑花纹。

6.一种如权利要求1所述窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的调节方法，其特征是包括以下步骤：

①旋动伸缩调节螺母（10）使活动式喷嘴套管（12）的下移伸出长度L减小至最小值（即L=0），使得与导电杆（13）相连的导电嘴（14）伸出活动式喷嘴套管（12）出气口端面的长度为L₂，再根据给定的导电嘴（14）至坡口底部（或焊缝表面）的距离L₁、以及活动式喷嘴套管（12）出气口端面至窄间隙焊接坡口侧墙（23）上表面的距离H₁，并按式P_max=（L₁+L₂-H₁）确定适用的待焊坡口最大深度P_max；

②在窄间隙坡口（16）内每焊完一道层间厚度为t的焊缝后，就使所述可伸缩喷嘴装置连同导电杆（13）整体抬高距离t，再旋动伸缩调节螺母（10）使活动式喷嘴套管（12）的下移伸出长度L增加距离t；直至当标刻在气体镇静套管（9）中部外侧的伸缩调节极限标志线（9c）露出时，停止旋动伸缩调节螺母（10），此时导电嘴（14）端面缩进活动式喷嘴套管（12）内的距离为h、活动式喷嘴套管（12）的下移伸出长度L=L_max=L₂+h；此后，每焊完一道层间厚度为t的焊缝，仅需使所述可伸缩喷嘴装置连同导电杆（13）整体抬高距离t，直至窄间隙坡口（16）内的填充焊接过程结束；

③当标刻在气体镇静套管（9）中部外侧的伸缩调节极限标志线（9c）露出，并且待焊坡口深度P小于填充焊缝层间厚度t时，可用具有更大出气口的一体式圆柱套筒形喷嘴（26）取代由气体镇静套管（9）、伸缩调节螺母（10）和活动式喷嘴套管（12）构成的伸缩喷嘴装置，完成窄间隙坡口（16）的盖面焊缝（25）的焊接。

7.根据权利要求6所述的窄间隙焊接用可伸缩喷嘴装置的调节方法，其特征是：所述活动式喷嘴套管（12）出气口端面至窄间隙焊接坡口侧墙（23）上表面的距离H₁=1～5mm。

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