CN108971717A - 一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置及其使用方法，解决了现有技术在深水环境进行焊接时由于压强较大导致的电弧气囊体积较小，对电弧区域保护效果较差的技术问题。本发明提供一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其包括装夹系统和气囊稳定系统，气囊稳定系统设有气囊保护罩和供气系统，供气系统通过气体补充管与气囊保护罩贯穿固定连接；气囊保护罩上端面分别设有第一通孔和第二通孔，第一通孔位于上端面的中心且药芯焊丝贯穿其中，气体补充管贯穿第二通孔；装夹系统的下端面与气囊保护罩的上端面固定连接，用于将焊枪管装夹固定于气囊保护罩上。本发明广泛应用于水下湿法焊接领域。

Description

一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及水下湿法焊接领域，具体涉及一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置及其使用方法。

背景技术

随着我国对海洋资源开发的大力发展，由于水下湿法焊接技术的低成本、设备简单、易操作、容易实现自动化等优点，其应用领域日益广泛，如海上石油钻井平台的建造与修复、海底石油管道铺设、船只舰艇的应急修复等。

水下湿法焊接过程中，工件焊丝与水直接接触，紧靠起弧时的热量与电离产生的电弧气囊隔开周围的水，形成一个相对稳定的空间维持电弧的稳定燃烧。电弧气囊的尺寸大小与电弧稳定程度密切相关，一般说来，气囊尺寸越大，保护区域越大，电弧稳定性越好。然而，随着水深的增加，水下压强增大，相同物质量的气体形成的气囊体积变小，对电弧的保护作用降低，电弧稳定性变差，易出现断弧等问题，造成焊缝不连续，成形质量差等缺陷。现阶段关于针对水下湿法焊接技术的研究主要集中在对焊接材料及工艺的改进及优化，对于电弧气囊与焊接过程稳定性之间关系的研究较少，这不利于未来水下湿法焊接技术的推广及应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，依据水下湿法焊接技术的原理及特点，提供一种用于稳定气囊形态、显著增加电弧稳定性，提高接头焊接质量的湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置及其使用方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其包括装夹系统和气囊稳定系统，气囊稳定系统设有气囊保护罩和供气系统，供气系统通过气体补充管与气囊保护罩贯穿固定连接；气囊保护罩上端面分别设有第一通孔和第二通孔，第一通孔位于上端面的中心且药芯焊丝贯穿其中，气体补充管贯穿第二通孔；装夹系统的下端面与气囊保护罩的上端面固定连接，用于将焊枪管装夹固定于气囊保护罩上。

优选的，装夹系统的下端面与气囊保护罩的上端面通过固定螺丝固定连接。

优选的，装夹系统和气囊保护罩均由聚四氟乙烯材料制成。

优选的，装夹系统与焊枪管通过螺纹固定连接；装夹系统为中空的圆柱体结构，圆柱体的内壁上设有内螺纹，焊枪管外壁设有与其配合使用的外螺纹。

优选的，气体补充管设有相互连接的供气软管和气体注射头，气体注射头贯穿且固定于第二通孔内。

优选的，供气软管的材质为聚酯型PU管，气体注射头的材质为紫铜。

优选的，气囊保护罩的下端面为内凹面或平面。

优选的，内凹面为球面或椭球面。

优选的，供气系统由多台空气压缩机构成。

上述任何一项的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置的使用方法，依次包括以下步骤：

步骤一：水箱内部固定连接设有工作台，将待焊接工件置于所述工作台上后，再将所述湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置固定安装于置于所述待焊接工件的上方，调整装置高度，使所述气囊保护罩下端面的高度高于所述待焊接工件上的焊缝余高的高度；

步骤二：向步骤一所述水箱中开始注水，至水面高度高于所述待焊接工件的焊缝高度为30cm以上后，停止注水；

步骤三：连接供气软管与供气系统，打开供气系统，调整气体流量，观察在水下气体注射头出口处是否形成连续稳定的气囊；

步骤四：待步骤三所述气体注射头出口处形成连续稳定的气囊后，打开焊接电源，进行水下湿法焊接；

步骤五：焊接过程结束后，先关闭步骤四中所述焊接电源，再关闭步骤三中所述供气系统后，完成对所述待焊接工件的焊接。

本发明的有益效果：

(1)本发明的湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，结构简单巧妙，通过外接供气系统对电弧气囊的气体进行补充，有效避免在深水条件下的因为外界压强的增大而是电弧气囊体积减小情况发生：一方面，可有效避免焊接过程中发生气囊破裂情况，有效防止因气囊保护区域减小造成的电弧断弧现象，保证整个焊接过程的连续性；另一方面，可维持气囊形态稳定，阻止电弧气囊的扩张，显著提高水下湿法焊接焊缝质量，使焊缝美观且机械性能好。

(2)本发明的湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，使用操作简便，用于稳定气囊形态效果显著，同时显著增加电弧稳定性和提高接头焊接质量，适于0-200m水深环境的湿法药芯焊丝电弧焊的电弧气囊辅助稳定实验装置。

附图说明

图1是本发明模拟深水湿法焊接过程的结构示意图。

图中标记：

附图标记：1.工作台，2.待焊接工件，3.水箱，4.电弧气囊，5.电弧，6.气囊保护罩，7.装夹系统，8.焊枪管，9.药芯焊丝，10.固定螺丝，11.气体注射头，12.焊缝，13.供气软管，14.供气系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。本发明中所使用的方法如无特殊规定，均为常规的生产方法；所使用的原料，如无特殊规定，均为常规的市售产品。

如图1所示，本发明的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其包括装夹系统7和气囊稳定系统，气囊稳定系统设有气囊保护罩6和供气系统14，供气系统14通过气体补充管与气囊保护罩6贯穿固定连接。气囊保护罩6上端面分别设有第一通孔和第二通孔，第一通孔位于气囊保护罩6上端面的中心且药芯焊丝9贯穿其中，气体补充管设有相互连接的供气软管13和气体注射头11，气体注射头11贯穿且固定于第二通孔内。供气软管13的材质为聚酯型PU管，便于水下使用且使用寿命长；气体注射头11的材质为紫铜，可以耐高温，使用寿命长。供气系统14由多台空气压缩机构成，气体注射头11通过供气系统14实现可调节的连续供气，实时根据情况补充电弧气囊4内部气体，在深水条件下维持电弧气囊4体积稳定，对电弧5起显著的保护作用，显著提高焊接质量。

装夹系统7的下端面与气囊保护罩6的上端面通过固定螺丝10固定连接，用于将焊枪管8装夹固定于气囊保护罩6上。装夹系统7为中空的圆柱体结构，圆柱体的内壁上设有内螺纹，焊枪管8外壁设有与其配合使用的外螺纹，装夹系统7与焊枪管8的前端外壁通过螺纹固定连接，药芯焊丝9安装在焊枪管8内部，可以保证焊接过程中药芯焊丝9位置准确定位。气囊保护罩6的下端面为内凹面，根据电弧气囊4的形状内凹面相应的选择为球面。气囊保护罩6一方面，可有效避免焊接过程中发生电弧气囊4破裂情况，有效防止因电弧气囊4保护区域减小造成的电弧5断弧现象，保证整个焊接过程的连续性；另一方面，可维持电弧气囊4形态稳定，阻止电弧气囊4的扩张，显著提高焊接质量，使焊缝12美观且机械性能好。

装夹系统7和气囊保护罩6均由聚四氟乙烯材料制成，耐热且易于加工，湿法焊接过程不变形，气囊保护罩6不变形更进一步保护深水湿法焊接的电弧气囊4稳定。

本发明的湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置的使用方法，依次包括以下步骤：

步骤一：水箱3内部固定连接设有工作台1，将待焊接工件2置于工作台1上后，再将电弧气囊辅助稳定实验装置固定安装于置于待焊接工件2的上方，调整装置高度，使气囊保护罩6下端面高度高于待焊接工件2上的焊缝12余高的高度，高度为8mm；

步骤二：向水箱3中开始注水，至水面高度高于待焊接工件2的焊缝高度为30cm以上后，停止注水；

步骤三：连接供气软管与供气系统14，打开供气系统14，调整气体流量，观察气体注射头11出口处在水下是否形成连续稳定的气囊；

步骤四：待形成连续稳定的气囊后，再选取焊接电流180A，电弧电压28V，焊接速度2mm/s，打开焊接电源，进行水下湿法焊接；

步骤五：焊接过程结束后，先关闭焊接电源，再关闭供气系统14后，取出工件。

整个焊接过程在独立水箱3中完成操作，水面高度应高于待焊接工件2上表面高度30cm以上；气囊保护罩6下端平行于待焊接工件2的上表面，高度大于焊缝12的余高，优选的，高于待焊接工件2上表面5-8mm；供气系统14可根据需要提供干燥供气或者氮气、氩气等惰性气体；适于0-200m水深环境的湿法药芯焊丝电弧焊的电弧气囊辅助稳定实验装置。

本发明的湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，尤其适于在深水环境进行焊接时，弥补由于压强较大导致的电弧气囊4体积较小，对电弧5区域保护效果显著提高，使焊接过程中电弧气囊4形态保持稳定，显著提高焊接质量，使焊缝12美观且机械性能好。

以上仅是本发明的实施例而已，例如装夹系统的下端面与气囊保护罩的上端面通过焊接、螺纹等固定连接方式；气囊保护罩的上端面为可根据实际情况加工为为平面，或球面、椭球面等内凹面，均可以实现本发明的湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”、“外”、“中间”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具备特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，其包括装夹系统和气囊稳定系统，所述气囊稳定系统设有气囊保护罩和供气系统，所述供气系统通过气体补充管与所述气囊保护罩贯穿固定连接；所述气囊保护罩上端面分别设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔位于上端面的中心且药芯焊丝贯穿其中，所述气体补充管贯穿所述第二通孔；所述装夹系统的下端面与所述气囊保护罩的上端面固定连接，用于将焊枪管装夹固定于所述气囊保护罩上。

2.根据权利要求1所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，所述装夹系统的下端面与所述气囊保护罩的上端面通过固定螺丝固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，所述装夹系统和所述气囊保护罩均由聚四氟乙烯材料制成。

4.根据权利要求3所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，所述装夹系统与所述焊枪管通过螺纹固定连接；所述装夹系统为中空的圆柱体结构，所述圆柱体的内壁上设有内螺纹，所述焊枪管外壁设有与其配合使用的外螺纹。

5.根据权利要求1所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，所述气体补充管设有相互连接的供气软管和气体注射头，所述气体注射头贯穿且固定于所述第二通孔内。

6.根据权利要求5所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，所述供气软管的材质为聚酯型PU管，所述气体注射头的材质为紫铜。

7.根据权利要求1所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，所述气囊保护罩的下端面为内凹面或平面。

8.根据权利要求7所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，所述内凹面为球面或椭球面。

9.根据权利要求1所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置，其特征在于，所述供气系统由多台空气压缩机构成。

10.根据权利要求1-9任何一项所述的一种湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置的使用方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

步骤一：水箱内部固定连接设有工作台，将待焊接工件置于所述工作台上后，再将所述湿法焊接的电弧气囊辅助稳定实验装置固定安装于置于所述待焊接工件的上方，调整装置高度，使所述气囊保护罩下端面的高度高于所述待焊接工件上的焊缝余高的高度；

步骤二：向步骤一所述水箱中开始注水，至水面高度高于所述待焊接工件的焊缝高度为30cm以上后，停止注水；

步骤三：连接供气软管与供气系统，打开供气系统，调整气体流量，观察在水下气体注射头出口处是否形成连续稳定的气囊；

步骤四：待步骤三所述气体注射头出口处形成连续稳定的气囊后，打开焊接电源，进行水下湿法焊接；

步骤五：焊接过程结束后，先关闭步骤四中所述焊接电源，再关闭步骤三中所述供气系统后，完成对所述待焊接工件的焊接。