CN107009005B - 一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，主要包括：焊枪，焊枪包括弯丝窄间隙埋弧焊枪本体、焊丝套管、导电块，在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体底部的端部具有向一侧弯曲的弯曲部，在弯曲部的内侧面设有开口卡槽，导电块内设有第二通孔固定在开口卡槽内，管状焊丝套管卡合在开口卡槽内，弯丝窄间隙埋弧焊枪本体内纵向设有第二通孔，第二通孔一端穿过连接固定件，另一端与开口卡槽内的焊丝套管、第一通孔相通。本发明取消了传统窄间隙埋弧焊中的复杂跟踪装置，使焊接机头更为简便，焊接过程中通过转动开关控制焊枪转动带动焊丝的左右摆动，实现厚壁工件焊缝每层两道的窄间隙埋弧焊接，结构简单，操作容易，制造成本低廉。

Description

一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统

技术领域：

本发明属于焊接设备领域，具体涉及一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统。

背景技术：

目前，随着经济的发展，对于大口径管环的焊接需求越来越大，同时对焊接的制造技术和工艺要求也越来越高，当采用传统埋弧焊接方式时，对于外径为200-800mm的大口径管环缝焊接，仍未实现真正意义上的窄间隙焊接，目前现有设备及工艺均采用普通焊接坡口技术，但随着工件口径的增大、壁厚的增加，焊接坡口宽度不断增大，当工件的壁厚大于40mm时，一般每层需焊接3道或更多道，焊缝截面积大，焊材消耗量大，焊接机头结构复杂，生产效率低，生产成本高。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种埋弧焊缝质量更优良，焊接坡口两侧熔合效果更好，降低焊缝产生未熔合等焊接缺陷产生概率的大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统。

本发明采用的技术方案在于：一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，主要包括：焊接机头和送丝机，送丝机位于焊接机头上部，所述焊接机头包括焊枪，还包括转角装置、激光指示灯；所述转角装置包括传动机构、减速电机和驱动电机，所述传动机构位于转角装置内部，在传动机构的底部设有连接固定件，所述连接固定件与焊枪连接，所述传动机构可带动焊枪转动，所述激光指示灯位于转角装置的底部，且位于连接固定件的两侧；所述焊枪包括弯丝窄间隙埋弧焊枪本体、焊丝套管、导电块，在所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体顶部与连接固定件连接，在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体底部的端部具有向一侧弯曲的弯曲部，在弯曲部产生的弯曲夹角的内侧面设有开口卡槽，所述导电块设有第一通孔，导电块固定在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体的开口卡槽内，且导电块的底部与弯丝窄间隙埋弧焊枪本体的末端齐平，所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体内沿弯丝窄间隙埋弧焊枪本体的纵向设有第二通孔，所述焊丝套管的上部穿设于第二通孔内，其下部穿设于第一通孔内，送丝机上的焊丝穿设于焊丝套管内。

优选地，所述弯曲部的水平轴线与竖直轴线形成的锐角角度为10°～20°。

优选地，所述传动机构为蜗轮蜗杆结构，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆的一端与减速电机的输出端连接，蜗轮的中间与连接固定件连接，减速电机的输入端与驱动电机连接。

优选地，所述转角装置上设有标尺，在连接固定件上还固定有与标尺配套使用的角度指示指针。

优选地，所述减速电机可输出转动速度为0～1转/每分钟，且无极可调。

优选地，所述第一通孔、第二通孔和焊丝套管的直径不大于3.2mm。

优选地，所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体与连接固定件、导电块与弯丝窄间隙埋弧焊枪本体均是通过固定螺丝进行固定。

优选地，所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体由黄铜制成，在其表面喷涂有绝缘材料。

优选地，所述导电块由铬锆铜材料制成。

本发明的有益效果是：本发明取消了传统窄间隙埋弧焊中的复杂跟踪装置，使焊接机头更为简便，焊接过程中通过控制器控制焊枪转动带动焊丝的左右摆动，实现厚壁工件焊缝每层两道的窄间隙埋弧焊接，特别是适用于直径小于800mm，最小可对直径为200mm的筒体环缝焊接，解决了常规窄间隙埋弧焊无法跟踪的大曲率坡口的问题。本设备系统焊缝截面积小，焊材消耗量少，焊接坡口两侧熔合效果佳，而且采用窄间隙埋弧焊接降低焊接热输入，减小焊接接头的残余应力，结构简单，操作容易，制造成本低廉。

附图说明：

图1为本发明焊枪机头的结构示意图；

图2为焊枪旋转换道的对比结构示意图；

图3为焊枪的结构示意图；

图4为图3的右视图；

图5为弯丝窄间隙埋弧焊枪本体的结构示意图；

图6为图5的右视图；

图7为焊丝套管的结构示意图；

图8为导电块的结构示意图；

图9为导电块的右视图；

图10为传动机构结构示意图；

其中：送丝机1、转角装置2、减速电机3、驱动电机4、连接固定件5、角度指示指针6、标尺7、激光指示灯8、焊枪9、弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10、焊丝11、焊丝套管12、导电块13、固定螺丝14、开口卡槽15、第一通孔16-1、第二通孔16-2、弯曲部17、蜗轮18-1、蜗杆18-2。

具体实施方式：

实施例一：

参照图1至图4所示，本发明是一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，主要包括：埋弧焊电源、焊接操作机或小车、焊接控制器和焊接机头，其中焊接电源、焊接操作机或小车以及焊接控制器与常规埋弧焊系统相同且可互用。在焊接机头上部设有送丝机1，焊接机头主要包括焊枪9、转角装置2、激光指示灯8；所述转角装置2内包括驱动电机4、减速电机3、传动机构，减速电机3的输入端与驱动电机4连接，传动机构与减速电机3输出端连接，在传动机构下面还设有连接固定件5，所述连接固定件5固定在传动机构的中心位置，连接固定件5跟随着传动机构同步转动，所述连接固定件5与焊枪9连接，所述传动机构通过连接固定件5带动焊枪9沿送丝轴做左右转动，在焊接过程中可通过转角装置2内的传动机构带动焊枪9转动，保证坡口侧壁熔合和更换焊道。所述激光指示灯8垂直位于转角装置2的底部，并且在连接固定件5的两侧各设有一个激光指示灯8，激光指示灯8可以方便在焊接前找正工件，便于焊工在焊接过程中跟踪焊缝位置。

所述转角装置2上可以设有标尺7，在连接固定件5上固定有与标尺7配套使用的角度指示指针6，可以便于焊接过程中掌握转动角度。

参照图5至图9所示，所述焊枪9包括弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10、焊丝套管12、导电块13，所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10为长方体，在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10顶部通过连接固定件5与传动机构固定连接，弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10和连接固定5块均由黄铜制成，在其表面喷涂有绝缘材料，进行绝缘处理后，可以防止在与工件进行接触引弧造成损伤。在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10底部的端部为向一侧弯曲的弯曲部17，在弯曲部17产生的弯曲夹角的内侧面设有开口卡槽15，所述导电块13上设有一个通透的第一通孔16-1，所述导电块13固定在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10的开口卡槽15内，且导电块13的底部与弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10的末端齐平，导电块13由铬锆铜材料制成，起送丝与导电作用，并具有良好的耐磨性，且方便更换。

所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10内沿弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10的纵向设有第二通孔16-2，所述焊丝套管12为管状，焊丝套管12卡合在开口卡槽15内，焊丝套管12与开口卡槽15的内槽相匹配，焊丝套管12的上部穿设于第二通孔16-2内，其下部穿设于第一通孔16-1内，送丝机1上的焊丝纵向贯穿于转角装置2、连接固定件5、焊丝套管12、导电块13，焊丝套管12通过开口卡槽15固定在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10和导电块13之间，保证焊丝11在送进过程中不发生折弯、卡丝。为了便于日后的更新替换，所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10与连接固定件5、导电块13与弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10均可以采用固定螺丝14进行固定。

激光灯指示灯8的电源和转角装置2中的减速电机3和驱动电机4可以集中放置在设备控制柜中。所述焊接控制器包括转角开关，所述转角开关可以与驱动电机进行连接，来实现控制焊枪9的转动角度，所述转角开关为自复位式扭合开关，安装于设备操作面板恰当位置，便于焊接操作，且可防止操作者误操作，造成设备损坏。

实施例二

在实施例一的基础上，在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10底部的端部的水平轴线与竖直轴线形成的锐角的角度为10°～20°，通过操作面板上的转角开关使传动机构内的蜗轮18-1带动焊枪9沿第二通孔16-2的送丝轴线做左右转动，可实现转动角度为±20°，而且可以在转角范围内任意位置停止，在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体10水平方向固定不动的情况下，在窄间隙坡口内可进行换道焊接。

实施例三

在实施例二的基础上，如图10所示，所述传动机构可以采用蜗轮蜗杆结构，蜗轮蜗杆结构包括蜗轮18-1、蜗杆18-2，蜗轮18-1和蜗杆18-2的两轴是相互交叉垂直，蜗轮18-1水平设置，蜗杆18-2的一端与减速电机3的输出端连接，蜗轮18-1与蜗杆18-2啮合，所述蜗轮18-1下端还设有连接固定件5，所述连接固定件5固定在蜗轮18-1的中心位置，连接固定件5跟随着蜗轮18-1同步转动。

实施例四

在实施例三的基础上，所述驱动电机4与减速电机3相连，驱动传动机构的蜗轮18-1带动焊枪9转动，通过所述减速电机3可输出转动速度为0～1转/每分钟，且无极可调，可以在保证焊枪9转角速度满足焊接换道的要求，并且在焊枪9转动时无惯性。

工作过程：

焊接机头使用时，当直径为1.6～3.2mm焊丝11被送丝机1送出时，焊丝11通过第二通孔16-2穿过传动机构和连接固定件5进入焊丝套管12内，从导电块13的末端穿出来。当焊枪9通电后，焊枪9开始工作。在焊接过程中通过控制转角开关来控制焊枪9转动，使焊丝11先在坡口内靠近一侧坡口侧壁起弧焊接一道，然后通过转动转角开关，使焊枪9旋转到坡口另一侧焊接下一道，依此类推，另外，当转角为0°时，焊枪9就可居中进行焊接。换道过程中不熄弧，可连续焊接，可焊最大窄间隙坡口深度为200mm，坡口宽度可控制在18-22mm范围内。

Claims (8)

1.一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，主要包括：焊接机头和送丝机（1），送丝机（1）位于焊接机头上部，所述焊接机头包括焊枪（9），所述焊接机头还包括转角装置（2）、激光指示灯（8）；

所述转角装置（2）包括传动机构、减速电机（3）和驱动电机（4），所述传动机构位于转角装置（2）内部，在传动机构的底部设有连接固定件(5)，所述连接固定件(5)与焊枪(9)连接，所述传动机构带动焊枪（9）转动，所述激光指示灯（8）位于转角装置（2）的底部，且位于连接固定件（5）的两侧；

其特征在于：所述焊枪（9）包括弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）、焊丝套管（12）、导电块（13），在所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）顶部与连接固定件（5）连接，在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）底部的端部具有向一侧弯曲的弯曲部（17），在弯曲部（17）产生的弯曲夹角的内侧面设有开口卡槽（15），所述导电块（13）设有第一通孔（16-1），导电块（13）固定在弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）的开口卡槽（15）内，且导电块（13）的底部与弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）的末端齐平，所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）内沿弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）的纵向设有第二通孔（16-2），所述焊丝套管（12）卡合在开口卡槽（15）内，且焊丝套管（12）的上部穿设于第二通孔（16-2）内，其下部穿设于第一通孔（16-1）内，送丝机（1）上的焊丝(11)穿设于焊丝套管（12）内；所述转角装置（2）上设有标尺（7），在连接固定件（5）上还固定有与标尺（7）配套使用的角度指示指针（6），激光指示灯（8）可以方便在焊接前找正工件，便于焊工在焊接过程中跟踪焊缝位置。

2.如权利要求1所述的一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，其特征在于：所述弯曲部（17）的水平轴线与竖直轴线形成的锐角角度为10º～20º。

3.如权利要求2所述的一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，其特征在于：所述传动机构为蜗轮蜗杆结构，蜗轮(18-1)与蜗杆(18-2)啮合，蜗杆(18-2)的一端与减速电机(3)的输出端连接，蜗轮（18-1）的中间与连接固定件（5）连接，减速电机（3）的输入端与驱动电机（4）连接。

4.如权利要求1所述的一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，其特征在于：所述减速电机（3）输出转动速度为0～1转/每分钟，且无极可调。

5.如权利要求4所述的一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，其特征在于：所述第一通孔(16-1)、第二通孔(16-2)和焊丝套管（12）的直径不大于3.2mm。

6.如权利要求1～5任一所述的一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，其特征在于：所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）与连接固定件（5）、导电块（13）与弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）均是通过固定螺丝（14）进行固定。

7.如权利要求6所述的一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，其特征在于：所述弯丝窄间隙埋弧焊枪本体（10）由黄铜制成，在其表面喷涂有绝缘材料。

8.如权利要求7所述的一种大口径管环缝窄间隙埋弧焊接系统，其特征在于：所述导电块（13）由铬锆铜材料制成。