CN107000093B - 堆焊装置 - Google Patents
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Abstract
堆焊装置，是在圆管的外周面进行堆焊的堆焊装置，具备：使圆管（101）绕轴旋转的旋转驱动部（10）、和一边沿着圆管（101）的轴向行进一边在旋转的所述圆管（101）的外周面进行堆焊的焊接单元（20）；焊接单元（20）具有：在与圆管的外周面之间产生电弧的焊炬（23）、和将焊接材料（103）向焊接位置供给的焊接材料供给部（25），焊炬（23）以使其梢端位于从圆管（101）的顶部向与圆管（101）的旋转方向相反的逆旋转方向行进规定角度的角度位置的形式配置，并且从圆管（101）的轴向观察时，相对于通过圆管（101）的中心轴及焊炬（23）的梢端的基准线（P）向圆管（101）的旋转方向侧倾斜规定角度，以此容易进一步扩展熔池（104）。
Description
技术领域
本发明涉及堆焊装置。
背景技术
下述专利文献1中公开了一边旋转直线状的圆管一边在其外周面进行堆焊的堆焊装置。例如，若在圆管的外周面堆焊耐腐蚀性能高的材料，则能够改善外周面的耐腐蚀性。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：美国专利第6781083号说明书。
发明内容
发明要解决的问题：
若在圆管的外周面进行堆焊则形成螺旋状的焊珠，相邻焊珠之间产生沟部。若从该沟部的底至焊珠的顶部的距离（以下称为“沟部深度”）较大，则可能由于弯曲加工从沟部产生裂缝从而圆管破损。
本发明是鉴于以上情况形成的，目的在于提供能够实现将焊珠的沟部深度抑制为较小、同时能确保良好堆焊品质的堆焊的堆焊装置。
解决问题的手段：
根据本发明一形态的堆焊装置，是在圆管的外周面进行堆焊的堆焊装置，具备：使所述圆管绕轴旋转的旋转驱动部，和一边沿着所述圆管的轴向行进一边在旋转的所述圆管的外周面进行堆焊的焊接单元；所述焊接单元具有：在与所述圆管的外周面之间产生电弧的焊炬，和将焊接材料向焊接位置供给的焊接材料供给部，所述焊炬以使其梢端位于从所述圆管的顶部向与所述圆管的旋转方向相反的逆旋转方向行进规定角度的角度位置的形式配置，并且从所述圆管的轴向观察时，相对于通过所述圆管的中心轴及所述焊炬的梢端的基准线向所述圆管的旋转方向侧倾斜规定角度。
根据该结构，熔池（圆管的母材及焊接材料熔融而成的熔融金属的聚集处）位于比圆管的顶部靠近逆旋转方向侧，因此熔池因重力而欲在圆管的周方向上扩展。借助于此，形成于圆管的外周面的焊珠坡度变小，沟部深度变小。又，当作为焊接材料的供给目标的熔池变大时作业的稳定性亦提高。此外，焊炬相对于基准线向圆管的旋转方向侧倾斜，因此能够在熔池因重力而扩展的方向侧产生较多的电弧，能够辅助熔池的扩展。
在上述的堆焊装置中，也可以是，所述焊接材料供给部形成为如下结构：从所述圆管的轴向观察时，沿着相对于所述焊炬在所述圆管的旋转方向侧倾斜规定角度的供给方向供给所述焊接材料。根据该结构，熔池比焊炬走在前面，电弧热的影响难以直接波及母材，因此可以获得低稀释。
在上述的堆焊装置中，也可以是，所述焊炬相对于与所述圆管的中心轴垂直的基准面向所述焊接单元的后退方向倾斜规定角度。根据该结构，熔池比焊炬向轴向后方扩展，因此能够将焊珠的沟部深度抑制为较小。
在上述的堆焊装置中，也可以是，所述焊炬相对于与所述圆管的中心轴垂直的基准面向所述焊接单元的行进方向侧倾斜规定角度。根据该结构，从焊炬产生的电弧在圆管的轴向上延伸，因此熔池容易在圆管的轴向上扩展地形成。借助于此，能使焊珠坡度变小从而使沟部深度较小。
发明的效果：
根据上述的堆焊装置，能够将焊珠的沟部深度抑制为较小，同时能确保良好的堆焊品质。
附图说明
图1是堆焊装置的概略结构图；
图2是沿图1的II－II箭头观察的剖视概略图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施形态参照附图进行说明。以下，相同或者相当的要素在所有附图中采用相同附图标记，省略重复说明。
＜堆焊装置的概况＞
首先，说明堆焊装置100的概况。堆焊装置100是在直线状的圆管101的外周面进行堆焊的装置。本实施形态中，假定圆管101的材料（母材）为铁的情况，但圆管101的材料并不限定于此。
如图1及图2所示，堆焊装置100具备旋转驱动部10和焊接单元20。此外，焊接单元20具有：行驶部21、仿形部22、焊炬23、AVC（Arc Voltage Control；电弧电压控制）单元24、以及焊接材料供给部25。以下，依次说明这些结构要素。
旋转驱动部10是保持圆管101的一端部分并将保持的圆管101绕轴（图2中顺时针）旋转的部分，固定于堆焊装置100的台基部11。另外，虽根据施工条件有差异，但旋转驱动部10在进行堆焊时例如使圆管101以大约5rpm旋转。
行驶部21是使焊接单元20全体沿圆管101的轴向（以下简称为“轴向”）行进的部分。图1中，进行堆焊时行驶部21向着纸面右侧行进。堆焊装置100的台基部11上设置有沿轴向延伸的轨道12，行驶部21沿该轨道12行进。
仿形部22介由弹性部26可变位地支持于行驶部21，又，介由辊27与圆管101的外周面接触。因此，仿形部22在圆管101由于堆焊的热而变形的情况下，也能一边应对其变形一边追随圆管101往轴向移动。
焊炬23是在安装于梢端的钨电极28和圆管101的外周面之间产生电弧102的TIG（Tungsten Inert Gas；钨极惰性气体）焊接用焊炬。另外，焊炬23也可以是等离子弧焊（Plasma Arc Welding）用焊炬。由电弧102形成的熔池104通过从钨电极28的周边喷射的氩气或者氩气与其他气体混合而成的保护气体而被保护。
AVC单元24具备：安装有焊炬23的焊炬支架31；具有省略图示的滚珠螺杆和驱动用马达，并直线驱动焊炬支架31的驱动机构32；以及控制驱动机构的动作的省略图示的控制装置。控制装置以如下形式控制驱动机构32的驱动用马达的动作：检测堆焊时焊炬23－圆管101间的电压（焊接电压），基于检测出的焊接电压将钨电极28的梢端和圆管101的距离保持为一定。
焊接材料供给部25是向焊接位置供给焊接材料103的部分。另外，本实施形态中，焊接材料103形成为线材状，但焊接材料103亦可为粉末状。又，焊接材料供给部25具有以使焊接材料103迅速熔融的形式将焊接材料103预先加热的加热部30。本实施形态中，假定作为焊接材料103使用具有高耐腐蚀性能的“Alloy625”的情况，但焊接材料103并不限定于此。
堆焊装置100的概况如上。堆焊装置100中，一边通过旋转驱动部10使圆管101旋转，一边使焊接单元20沿轴向行进并进行堆焊，以此在圆管101的外表面形成螺旋状的焊珠105。
＜焊炬的位置＞
接下来说明焊炬23的位置。如图2所示，焊炬23以如下形式配置：其梢端E位于从圆管101的顶部T向与圆管101旋转方向相反的逆旋转方向（图2中逆时针方向）行进规定角度α的角度位置。
焊炬23如此配置，以此使熔池104形成于与圆管101的顶部T相比更靠近逆旋转方向侧，因此熔池104由于重力而欲向下方扩展。其结果是，焊珠105坡度变小从而沟部深度变小。又，作为焊接材料103的供给目标的熔池104扩展从而能够稳定地进行焊接材料103的供给作业。此外，熔池104上由于重力总是作用有同一方向的力从而形状稳定，因此，在稳定地进行焊接部材103的供给作业方面，该点也是理想的。
＜焊炬的倾斜角度（1）＞
接下来说明焊炬23的倾斜角度。如图2所示，从圆管101的轴向观察，相对于通过圆管101的中心轴C及焊炬23的梢端E的基准线L，焊炬23向圆管101的旋转方向（图2中顺时针方向）侧倾斜规定角度β。当如此倾斜焊炬23时容易进一步扩展熔池104。其结果是，能进一步减小沟部深度，也能提高作业的稳定性。
＜焊接材料的供给角度＞
接下来说明焊接材料103的供给角度。如图2所示，焊接材料供给部25形成为如下结构：从圆管101的轴向观察，沿着相对于焊炬23在圆管101的旋转方向侧倾斜规定角度γ的供给方向供给焊接材料103。通过如此构成，从旋转方向侧以高速供给的焊接材料103熔融时焊接材料103吸收电弧热能量的一部分，因此可以获得低稀释、高施工稳定性。
＜焊炬的倾斜角度（2）＞
接下来说明圆管101的轴向上焊炬23的倾斜角度。如图1所示，相对于与圆管101的中心轴C垂直的基准面P，焊炬23向焊接单元20的后退方向侧倾斜规定角度δ。当如此倾斜焊炬23时，熔池103比焊炬23走在前面，电弧热的影响难以直接波及母材，因此可获得低稀释。另外也可以是，相对于与圆管101的中心轴C垂直的基准面P，焊炬23向焊接单元20的先行方向侧倾斜。该情况下熔池104与焊炬23相比在轴向后方扩展，因此能够将焊珠105的沟部深度抑制为较小。
符号说明：
10 旋转驱动部
20 焊接单元
23 焊炬
25 焊接材料供给部
100 堆焊装置
101 圆管
102 电弧
103 焊接材料
P 基准面
L 基准线。
Claims (2)
1.一种堆焊装置，是在圆管的外周面进行堆焊的堆焊装置，其特征在于，
具备：
使所述圆管绕轴旋转的旋转驱动部，和
一边沿着所述圆管的轴向行进一边在旋转的所述圆管的外周面进行堆焊的焊接单元；
所述焊接单元具有：
在与所述圆管的外周面之间产生电弧的焊炬，和
将焊接材料向焊接位置供给的焊接材料供给部，
所述焊炬以使其梢端位于从所述圆管的顶部向与所述圆管的旋转方向相反的逆旋转方向行进规定角度的角度位置的形式配置，并且从所述圆管的轴向观察时，相对于通过所述圆管的中心轴及所述焊炬的梢端的基准线向所述圆管的旋转方向侧倾斜规定角度，所述焊炬相对于与所述圆管的中心轴垂直的基准面向所述焊接单元的后退方向侧倾斜规定角度。
2.根据权利要求1所述的堆焊装置，其特征在于，
所述焊接材料供给部形成为如下结构：从所述圆管的轴向观察时，沿着相对于所述焊炬在所述圆管的旋转方向侧倾斜规定角度的方向供给所述焊接材料。
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