CN109986248B - 用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及厚壁容器焊接加工设备技术领域；用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置，包括焊接工作端、工作端导轨、工作端驱动装置、高频线圈组、焊缝电桥和屏蔽罩，工作端导轨安装在卷板焊件容腔内，与卷板焊件轴向平行，焊接工作端位于卷板焊件容腔内，安装在工作端导轨上，工作端驱动装置安装在焊接工作端的一侧；高频线圈组缠绕安装在卷板焊件外，屏蔽罩为柔性筒状，套装在工作端导轨与焊接工作端上；本发明提供了一种采用高频电炉原理替代乙炔焰灼烧焊件实现厚壁焊件预热的设备，可以完全杜绝乙炔焰灼烧对焊缝质量的不利影响，同时其电磁屏蔽装置可以同时实现对焊接机器人装置的热屏蔽，提高焊接机器人在该领域内的工艺质量。

Description

用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置

技术领域：

本发明涉及厚壁容器焊接加工设备技术领域。

背景技术：

高等级压力容器、管路有广泛的工业应用，尤其在化工行业中，由于化工工艺的压力要求，缺乏高等级压力容器往往意味着生产无法实现。

用于化工工业的高等级压力容器除抗压要求外，还会涉及耐腐蚀、磨损要求，因此其设计时需要为容器壁厚预留较大尺寸的腐蚀磨损余量，以保证设备在设计寿命范围内不会因腐蚀磨损导致抗压性能低于工艺需求。所以该领域的容器普遍有厚壁特征。

在对钢制厚壁容器进行焊接生产加工时，通常的加工流程采用厚钢材卷板加工为筒状，通过焊接使其两端连接成型，在焊接时需要对焊件进行预热以防止焊接过程中热变形造成废品。

上述预热焊接过程中，目前多采用乙炔焰灼烧加热。由于乙炔焰直接灼烧钢材会在钢材表面留下炭黑层，而该炭黑层如混入焊接熔池易导致焊缝缺陷，对于高等级压力容器而言这是必须避免的，因此对焊件的预热点需要远离焊缝区域，而对于尺寸较小的容器，该炭黑污浊在焊缝区域很难避免，同时，在采用焊接机器人自动焊接方式时，焊件整体加热会对焊接机器人产生局部温度变化，影响加工定位精度，严重时会导致焊接机器人机架出现弯曲变形问题，在机架较长时其累加误差会使焊接工作无法进行。

发明内容：

鉴于此，有必要设计一种新的厚壁压力容器焊接预热装置，杜绝炭黑对焊缝影响，并且降低工作在焊件内容腔中的焊接机器人所受的热变化影响。

用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置，包括焊接工作端、工作端导轨、工作端驱动装置、高频线圈组、焊缝电桥和屏蔽罩。

其中，工作端导轨安装在卷板焊件容腔内，与卷板焊件轴向平行，焊接工作端位于卷板焊件容腔内，安装在工作端导轨上，工作端驱动装置安装在焊接工作端的一侧；高频线圈组缠绕安装在卷板焊件外，屏蔽罩为柔性筒状，套装在工作端导轨与焊接工作端上，位于焊件与工作端导轨、焊接工作端之间，屏蔽罩上开有孔，焊接工作端热端由该孔伸出加工焊缝。

屏蔽罩包括双层罩体、罩体填充物、气环和气环连接管，双层罩体为筒状双层膜结构，由橡胶制成，其夹层中填充液态导电的罩体填充物，气环为塑料薄膜制成的密封环状物，有多个，依次贴附安装在双层罩体内侧，相邻的气环之间有间隔，气环连接管有多个，分别安装在相邻的两个气环之间，并导通气路。

焊缝电桥为铜制瓦状板，有多个，贴附在焊件焊缝下方，连接焊缝左右两侧并导电。

工作时，高频线圈组通高频交流电，在焊件内激发涡流电动势，该过程中，焊缝两端通过预焊点和焊缝电桥导通使涡流形成，对焊件进行加热，由于焊件上的涡流路径在预焊点、焊缝电桥处电阻最大，发热较集中，因此会在焊件上呈现明显的温度梯度，利于后续焊接工作的进行。

气环由气环连接管充气鼓胀形成柔性支架，双层罩体通过该柔性支架套挂在焊接工作端、工作端导轨和工作端驱动装置上，双层罩体间的罩体填充物在该结构下遮罩全部工作端导轨、工作端驱动装置和部分焊接工作端，屏蔽焊件的热辐射和磁场影响，防止焊接工作端、工作端导轨和工作端驱动装置受热发生变形。

在焊接时，工作端驱动装置驱动焊接工作端在工作端导轨上移动定位，屏蔽罩通过套在焊接工作端上的开孔与焊接工作端随动，气环之间的双层罩体随动舒展或折叠，防止对焊接工作端的动作造成影响。

优选的，罩体填充物为按重量比含食盐2至5％的水溶液，该方案成本低廉，比热容大，无毒无污染，可配用循环散热装置，或在散热要求较低的场合不配用循环、散热装置使用。

优选的，罩体填充物为液态汞，该方案导热性好，可用于受环境限制只能使用非循环散热装置的场合。

优选的，为减少罩体填充物的涡流发热，双层罩体由多块条状双层膜结构沿屏蔽罩周向拼接组成，相邻双层膜结构内的罩体填充物相互不联通。

优选的，气环连接管为弯曲的橡胶管，防止气环连接管阻碍焊接工作端动作。

由于预焊点、焊缝电桥与焊件连接处导电面积较小，焊缝电桥与焊缝坡口边缘处易发生点接触，导致大量发热，严重时会造成接触点处的焊件与焊缝电桥熔融，产生焊接瑕疵，为解决该问题，优选的，焊缝电桥朝向焊件一面设置有凹槽，该凹槽为纵槽，宽度大于焊缝宽度，用于避免焊缝电桥接触焊缝坡口边缘。

优选的，双层罩体外表面敷设有铝膜，降低焊件热辐射对屏蔽罩的影响。

本发明提供了一种采用高频电炉原理替代乙炔焰灼烧焊件实现厚壁焊件预热的设备，可以完全杜绝乙炔焰灼烧对焊缝质量的不利影响，同时其电磁屏蔽装置可以同时实现对焊接机器人装置的热屏蔽，提高焊接机器人在该领域内的工艺质量。

附图说明：

附图1是本发明用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置具体实施例结构示意图；

附图2是本发明用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置具体实施例侧视结构示意图；

附图3是本发明用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置具体实施例焊缝电桥局部结构示意图。

图中：焊接工作端1、工作端导轨2、工作端驱动装置3、高频线圈组4、双层罩体5、气环6、气环连接管7、焊缝电桥8、焊件9、预焊点10。

具体实施方式：

用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置，包括焊接工作端1、工作端导轨2、工作端驱动装置3、高频线圈组4、焊缝电桥8和屏蔽罩。

其中，工作端导轨2安装在卷板焊件9容腔内，与卷板焊件9轴向平行，焊接工作端1位于卷板焊件9容腔内，安装在工作端导轨2上，工作端驱动装置3安装在焊接工作端1的一侧；高频线圈组4缠绕安装在卷板焊件9外，屏蔽罩为柔性筒状，套装在工作端导轨2与焊接工作端1上，位于焊件9与工作端导轨2、焊接工作端1之间，屏蔽罩上开有孔，焊接工作端1热端由该孔伸出加工焊缝。

屏蔽罩包括双层罩体5、罩体填充物、气环6和气环6连接管7，双层罩体5为筒状双层膜结构，外表面敷设有铝膜，双层罩体5由多块条状双层膜结构沿屏蔽罩周向拼接组成，相邻双层膜结构内的罩体填充物相互不联通，由橡胶制成，其夹层中填充按重量比含食盐2至5％的水溶液，气环6为塑料薄膜制成的密封环状物，有多个，依次贴附安装在双层罩体5内侧，相邻的气环6之间有间隔，气环6连接管7为弯曲的橡胶管，气环6连接管7有多个，分别安装在相邻的两个气环6之间，并导通气路。

焊缝电桥8为铜制瓦状板，焊缝电桥8有多个，贴附在焊件9焊缝下方，连接焊缝左右两侧并导电，朝向焊件9一面设置有凹槽，该凹槽为纵槽，宽度大于焊缝宽度，用于避免焊缝电桥8接触焊缝坡口边缘。

Claims (5)

1.用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置，其特征在于，包括焊接工作端、工作端导轨、工作端驱动装置、高频线圈组、焊缝电桥和屏蔽罩；

其中，工作端导轨安装在卷板焊件容腔内，与卷板焊件轴向平行，焊接工作端位于卷板焊件容腔内，安装在工作端导轨上，工作端驱动装置安装在焊接工作端的一侧；高频线圈组缠绕安装在卷板焊件外，屏蔽罩为柔性筒状，套装在工作端导轨与焊接工作端上，位于焊件与工作端导轨、焊接工作端之间，屏蔽罩上开有孔，焊接工作端热端由该孔伸出加工焊缝；

屏蔽罩包括双层罩体、罩体填充物、气环和气环连接管，双层罩体为筒状双层膜结构，由橡胶制成，其夹层中填充液态导电的罩体填充物，气环为塑料薄膜制成的密封环状物，有多个，依次贴附安装在双层罩体内侧，相邻的气环之间有间隔，气环连接管有多个，分别安装在相邻的两个气环之间，并导通气路；

焊缝电桥为铜制瓦状板，有多个，贴附在焊件焊缝下方，连接焊缝左右两侧并导电；

罩体填充物为按重量比含食盐2至5％的水溶液。

2.如权利要求1所述的用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置，其特征在于，所述双层罩体由多块条状双层膜结构沿屏蔽罩周向拼接组成，相邻双层膜结构内的罩体填充物相互不联通。

3.如权利要求1所述的用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置，其特征在于，所述气环连接管为弯曲的橡胶管。

4.如权利要求1所述的用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置，其特征在于，所述焊缝电桥朝向焊件一面设置有凹槽，该凹槽为纵槽，宽度大于焊缝宽度，用于避免焊缝电桥接触焊缝坡口边缘。

5.如权利要求1所述的用于厚壁容器焊接的焊接机器人配套高频电炉预热装置，

其特征在于，所述双层罩体外表面敷设有铝膜。