CN106735729A - 管弯头环缝自动焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种管弯头环缝自动焊接装置及焊接方法，其焊接装置包括翻转主体、传动电机、辅助托架、夹持机构、焊接机和控制系统；所述传动电机、辅助托架、焊接机和控制系统安装在底架上；所述焊接机上安装有气缸，所述翻转主体安装在传动电机上方，传动电机通过齿轮或链条与翻转主体连接，所述夹持机构安装在翻转主体端头且与翻转主体为一体结构，所述翻转主体上端为开口。本发明采用工件旋转焊接方式，可自动完成多层填充盖面的焊缝焊接生产，具有焊缝质量高，焊接生产效率高、降低工人劳动强度等显著特点。

Description

管弯头环缝自动焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术设备领域，具体是一种管弯头环缝自动焊接装置。

背景技术

一般情况下，厚壁管和180°管弯头之间的焊缝采用手工TIG焊打底，焊条或MAG气保焊焊接，多层填充及盖面工艺，环缝焊接无法实现连续焊接，焊缝不易处于最佳平焊位置，焊接难度较大，焊接生产效率低，合格率低、焊缝质量不易控制。但是随着工业生产的不断发展，对零件加工的效率及质量要求也越来越高，如何提高工件焊接效率、质量及减少针对不同批次质量偏差较大的零件就成为了急需解决的问题。同时现有的翻转主体都是筒装的，在固定的工件时，需要将管从翻转主体的中空部分穿过，从而使得操作人员的操作难度增加。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述存在之不足，提出了一种管弯头环缝自动焊接装置，该技术采用了细丝埋弧焊工艺，工件旋转焊接方式，可自动完成多层填充盖面的焊缝焊接生产，具有焊缝质量高，焊接生产效率高等显著特点。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种管弯头环缝自动焊接装置，其特征在于包括翻转主体、传动电机、辅助托架、夹持机构、焊接机和控制系统；所述传动电机、辅助托架、焊接机和控制系统安装在底架上；所述焊接机上安装有气缸，所述翻转主体安装在传动电机上方，传动电机通过齿轮或链条与翻转主体连接，所述夹持机构安装在翻转主体端头且与翻转主体为一体结构，所述翻转主体上端为开口。

根据发明中所述的管弯头环缝自动焊接装置，进一步的优选技术方案是所述夹持机构为两组，分别安装在翻转主体的两端头；每组夹持机构由两个相向安装的三爪卡盘构成，所述三爪卡盘上安装有手动调节机构，其中手动调节机构采用的是丝杠。

根据发明中所述的管弯头环缝自动焊接装置，进一步的优选方案是所述翻转主体上还安装有立板，该立板上端设有连接梁。

本发明还提供了与该设备配套的焊接方法，一种管弯头环缝自动焊接方法，其特征在于：

首先夹持机构固定TIG打底合格的工件，

然后气缸推动焊接机进给，调整焊枪对准焊缝，45度焊枪并倾斜10-20度以保证和180度弯头在整个焊接回转过程中不干涉从而使得焊枪姿态满足焊接质量的要求；

打开焊剂开关施放焊剂采用自动埋弧焊接工艺焊接，同时工件在翻转主体和夹持机构的带动下旋转，

按开始设定的焊接程序焊接，达到设置的焊接角度后，传动电机停止旋转，关闭焊剂开关，气动退回焊接机，清除焊渣，

再重新气动进给焊接机，手动调整焊枪高度对准焊接缝，

同时45度焊枪并倾斜10-20度以保证和 180度弯头在整个焊接回转过程中不干涉从而使得焊枪姿态满足焊接质量的要求；

进行第二层焊接，以此类推，直至多道多层质量焊接全部完成。

埋弧焊（含埋弧堆焊及电渣堆焊等）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧自动焊接时，引燃电弧、送丝、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾等过程完全由机械来完成。

其焊接过程是：焊剂由漏斗流出后，均匀地堆敷在装配好的工件上，焊丝由送丝机构经送丝滚轮和导电嘴送入焊接电弧区。焊接电源的两端分别接在导电嘴和工件上。送丝机构、焊剂漏斗及控制盘通常都装在一台小车上以实现焊接电弧的移动。焊接过程是通过操作控制盘上的按钮开关来实现自动控制的。焊接过程中，在工件被焊处覆盖着一层30－50mm厚的粒状焊剂，连续送进的焊丝在焊剂层下与焊件间产生电弧，电弧的热量使焊丝、工件和焊剂熔化，形成金属熔池，使它们与空气隔绝。随着焊机自动向前移动，电弧不断熔化前方的焊件金属、焊丝及焊剂，而熔池后方的边缘开始冷却凝固形成焊缝，液态熔渣随后也冷凝形成坚硬的渣壳，未熔化的焊剂可回收使用。焊丝和焊剂在焊接时的作用与手工电弧焊的焊条芯、焊条药皮一样。焊接不同的材料应选择不同成分的焊丝和焊剂。如焊接低碳钢时常用H08A焊丝，配用高锰高硅型焊剂HJ431等。焊接电源通常采用容量较大的弧焊变压器。

焊丝与焊件之间燃烧的电弧是埋在颗粒状焊剂下面的电弧热将焊丝端部及电弧直接作用的母材和焊剂熔化并使部分蒸发，金属和焊剂所蒸发的气体在电弧周围形成一个封闭空腔，电弧在这个空腔中燃烧。空腔被一层由熔渣所构成的渣膜所包围，这层渣膜不仅很好的隔绝了空气和电弧与熔池的接触，而且使弧光不能辐射出来。被电弧加热熔化的焊丝以熔滴的形式落下，与熔融母材金属混合形成熔池。密度较小的熔渣浮在熔池之上，熔渣除了对熔池金属的机械保护作用外，焊接过程中还与熔池金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。电弧向前移动，熔池金属逐渐冷却后结晶形成焊缝。浮在熔池上的熔渣冷却后，形成渣壳可继续对高温下的焊缝起保护作用，避免被氧化。

本发明采用工件旋转焊接方式，可自动完成多层填充盖面的焊缝焊接生产，具有焊缝质量高，焊接生产效率高、降低工人劳动强度等显著特点。实现自动连续填充和盖面焊接，焊缝质量稳定，降低了劳动强度，焊接生产效率提高了3倍以上。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是旋转主体及夹持机构整体结构示意图

图4是图3的侧视图

图中：1-翻转主体，2-传动电机，3-辅助托架，4-夹持机构，5-焊接机，6-控制系统，7-底架，8-气缸，9-立板，10-连接梁。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明并不仅限于以下实施方式。

如图1-4所示：一种管弯头环缝自动焊接装置，其包括翻转主体1、传动电机2、辅助托架3、夹持机构4、焊接机5和控制系统6。其中传动电机2、辅助托架3、焊接机5和控制系统6安装在底架7上。所述焊接机5上安装有气缸8，该气缸8带动焊接机5在水平方向上做直线运动，即控制焊接机5靠近焊接目标和远离焊接目标。所述翻转主体1安装在传动电机2上方，传动电机2通过齿轮或链条与翻转主体1连接。所述夹持机构4安装在翻转主体1端头且与翻转主体1为一体结构，这样在传动电机2的带动下，夹持机构4和翻转主体1固定工件后可以整体翻转。所述翻转主体1上端为开口的，这样工件可以从翻转主体和夹持机构上方直接向下放即可达到所需要的位置，从而降低了工件需要从原来全封闭式的翻转主体中心穿过的操作难度，提高了工作效率。其中夹持机构4为两组，分别安装在翻转主体1的两端头；每组夹持机构4由两个相向安装的三爪卡盘构成，所述三爪卡盘上安装有手动调节机构，所述手动调节机构采用的是丝杠。所述辅助托架3为V型，安装位置与夹持机构4相邻，主要用于支撑工件。本发明中还在翻转主体1上还安装有立板9，立板9位于翻转主体1的侧面，同侧的立板9用连接梁10连接。

该设备的控制系统6采用专业人机操作界面，具有操作简单，焊接参数设置方便，自动化程度高的特点。整机控制采用PLC作为主控单元，液晶显示触摸屏作为人机界面，控制精度高可靠性好，体积小功能强大，可实现工装机具、顶紧机构、焊接速度、焊枪定位机构、焊接工艺参数的匹配调节和控制。

控制系统的控制箱上有调整按钮和自动焊接按钮功能选择键，在调整状态可实现焊接速度、工艺参数和焊枪位置的数据输入，并手动微调焊枪位置及姿态。在“自动”状态下可实现主机、焊接电源、送丝机、冷却水箱等设备的程序联动，实现焊接过程的程序控制，即对打底焊、填充焊和盖面焊的自动程序控制，以及实现不同焊层的焊枪摆动控制。

焊接电流、电压的控制和显示将集成至操控箱面板，采用旋钮调节和指针表显示。

控制器的元器件采用国内外知名品牌电气元件、电缆、附件，确保了控制部分的可靠性和使用寿命。

气动夹紧工件，电动小车传送至焊接主机处，手动主机夹持固定工件，松开电动小车上夹紧爪，气动机头进给，手动调整焊枪对准焊缝→打开焊剂开关施放焊剂，按“启动”钮→→焊接电源自动引燃电弧→回转电机旋转，开始按设定的焊接程序进行摆动焊接→达到设定焊接角度后，焊接电源自动熄弧，回转电机停止旋转，关闭焊剂开关，气动退回机头，清除焊渣→重新气动进给机头，手动调整焊枪高度→打开焊剂开关，按启动钮进行第二层焊接，以此类推，直至完成全部焊缝→气动退回机头，启动电动小车上的气动卡爪固定工件，电动小车退回下料处，气动升起接料叉，到位后启动下料气缸，工件利用重力自动滚入接料架。

以上实施例，仅是对本发明的技术做更详细的说明，并不是对本发明的限制，在不脱离上述技术方案的总体思路下，未经创造性劳动或直接进行等同替换亦属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种管弯头环缝自动焊接装置，其特征在于包括翻转主体、传动电机、辅助托架、夹持机构、焊接机和控制系统；所述传动电机、辅助托架、焊接机和控制系统安装在底架上；所述焊接机上安装有气缸，所述翻转主体安装在传动电机上方，传动电机通过齿轮或链条与翻转主体连接，所述夹持机构安装在翻转主体端头且与翻转主体为一体结构，所述翻转主体上端为开口。

2.根据权利要求1所述的管弯头环缝自动焊接装置，其特征在于：所述夹持机构为两组，分别安装在翻转主体的两端头；每组夹持机构由两个相向安装的三爪卡盘构成，所述三爪卡盘上安装有手动调节机构。

3.根据权利要求2所述的管弯头环缝自动焊接装置，其特征在于：所述手动调节机构为丝杠。

4.根据权利要求1所述的管弯头环缝自动焊接装置，其特征在于：所述翻转主体上还安装有立板。

5.根据权利要求4所述的管弯头环缝自动焊接装置，其特征在于：所述立板上端设有连接梁。

6.一种管弯头环缝自动焊接方法，其特征在于：

首先夹持机构固定TIG打底合格的工件，

然后气缸推动焊接机进给，调整焊枪对准焊缝，采用45度焊枪并倾斜10-20度以保证和180度弯头工件在整个焊接回转过程中不干涉从而使得焊枪姿态满足焊接质量的要求；

打开焊剂开关施放焊剂采用自动埋弧焊接工艺焊接，同时工件在翻转主体和夹持机构的带动下旋转，

按开始设定的焊接程序焊接，达到设置的焊接角度后，传动电机停止旋转，关闭焊剂开关，气动退回焊接机，清除焊渣，

再重新气动进给焊接机，手动调整焊枪高度对准焊接缝，

同时45度焊枪并倾斜10-20度以保证和180度弯头在整个焊接回转过程中不干涉从而使得焊枪姿态满足焊接质量的要求；

进行第二层焊接，以此类推，直至多道多层质量焊接全部完成。