CN110091043A - 一种同心薄壁钢管焊接机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同心薄壁钢管焊接机，包括竖直设置且具有圆柱状外壁、用以套装两个被焊钢管的焊接柱和多个水平设置且以所述焊接柱的中心轴为中心呈环形阵列分布、以实现同时聚拢和分散的焊接头；所述焊接头和所述焊接柱分别连接于电源的正负两极。当全部焊接头以焊接柱的中心轴为中心同时聚拢直至焊接头的前端与位于外围的被焊钢管接触时，焊接头通过被焊钢管与焊接柱连接，电路闭合，利用焊接处的电阻热实现被焊钢管的电焊；上述同心薄壁钢管焊接机通过控制焊接电流的大小以及焊接头接触被焊钢管的时长能够调节焊接处产生的热量，避免被焊钢管因焊接处的热量过多而被穿透。

Description

一种同心薄壁钢管焊接机
技术领域
本发明涉及钢铁生产领域，尤其涉及一种同心薄壁钢管焊接机。
背景技术
钢管尤其是薄壁钢管在焊接时多采用焊条电弧焊，操作时工人将两个被焊接的钢管装卡至夹具，人工选取三个焊接点进行逐点焊接。这种方式一来由于分步操作，不仅耗时较多，生产效率低下，而且容易造成两个薄壁钢管的同心度出现较大偏差；二来使用此工艺焊接时焊接部位会产生很大的热量，而热量难以控制，因而极易使钢管发生穿透，造成不可逆转的质量问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种同心薄壁钢管焊接机，不仅可以避免被焊接的钢管偏心，而且使得焊接处的热量可控，有利于提高焊接的质量。
为实现上述目的，本发明提供一种同心薄壁钢管焊接机，包括：
竖直设置且具有圆柱状外壁、用以套装两个被焊钢管的焊接柱；
多个水平设置且以所述焊接柱的中心轴为中心呈环形阵列分布、以实现同时聚拢和分散的焊接头；所述焊接头和所述焊接柱分别连接于电源的正负两极、以实现当全部所述焊接头向中心聚拢至与被焊钢管接触时导通电路。
优选地，所述焊接柱的上部具有朝上设置的环状台阶面。
优选地，所述焊接柱具体为铜管。
优选地，还包括：
紧邻所述焊接柱的底部设置的活塞缸；所述活塞缸的活塞杆沿竖直方向上下移动；
水平固定于所述活塞杆的顶部、用以支撑被焊钢管且用以当两个被焊钢管焊接完成后将两个被焊钢管向上顶出的支撑部。
优选地，所述活塞缸的数目为两个，且两个所述活塞缸分别固定于所述焊接柱的两侧；
所述支撑部具体为固定于两个所述活塞杆之间的平板；所述平板的中部设有用以供所述焊接柱穿过的通孔。
优选地，还包括水平设置于全部所述焊接头的下方且位于所述环状台阶面上方的顶架和竖直固定于所述支撑部上端面且位于所述顶架的下方的限位杆。
优选地，还包括设于任一所述限位杆的顶端、用以减少所述限位杆与所述顶架的冲击的减震部。
优选地，任一所述焊接头包括与电极连接的焊杆和套设于所述焊杆外的气压活塞；全部所述气压活塞驱动全部所述焊杆同时靠近和远离所述焊接柱。
优选地，所述焊接头的数目为四个；四个所述焊杆连接于正极，所述焊接柱连接于负极。
优选地，任一所述焊杆中还设有管路；还包括与全部所述焊杆的所述管路连接、用以当所述焊杆接触被焊钢管时通过所述管路向焊接部位喷出保护气体的防氧化部。
相对于上述背景技术，本发明所提供的同心薄壁钢管焊接机包括竖直设置的焊接柱和多个水平设置且以所述焊接柱的中心轴为中心同时聚拢和分散的焊接头；所述焊接柱具有圆柱状的外壁、用于套装两个被焊钢管；所述焊接头和所述焊接柱分别连接于电源的正负两极。
当全部焊接头以焊接柱的中心轴为中心也即以两个同心套接的被焊钢管的中心轴为中心同时聚拢，直至焊接头的前端与位于外围的被焊钢管接触时，焊接头通过被焊钢管与焊接柱连接，电路闭合。由于该闭合电路中各处的电阻不同，不固定接触处也即焊接头、被焊钢管、焊接柱之间的电阻最大，产生的热量也最多，利用该热量实现被焊钢管的连接；通过控制焊接电流的大小以及焊接头接触被焊钢管的时长的方式控制该处产生的热量，以确保被焊钢管不会因焊接热量过多而被穿透。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的同心薄壁钢管焊接机的结构示意图；
图2为图1的局部示意图；
图3为图1的俯视图；
图4为图3中A处的局部放大图；
图5为本发明实施例所提供的焊接头的结构示意图；
图6图5在B-B处的剖视图；
其中，01-被焊钢管、011-第一被焊钢管、012-第二被焊钢管、1-焊接柱、101-第一焊接柱、102-第二焊接柱、11-环状台阶面、2-活塞缸、21-活塞杆、3-焊接头、31-焊杆、311-气孔柱、312-管体、32-气压活塞、321-安装部、33-管路、331-通气孔、4-平板、5-顶架、6-限位杆、61-减震部、7-底架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图6，图1为本发明实施例所提供的同心薄壁钢管焊接机的结构示意图；图2为图1的局部示意图；图3为图1的俯视图；图4为图3中A处的局部放大图；图5为本发明实施例所提供的焊接头的结构示意图；图6图5在B-B处的剖视图。
请参考图1、图3和图4，本发明提供一种同心薄壁钢管焊接机，包括竖直设置的焊接柱1和多个水平设置且以焊接柱1的中心轴为中心成环形阵列分布的焊接头3，全部焊接头3以焊接柱1的中心轴为中心同时聚拢和分散。
焊接柱1具有圆柱状外壁，被焊接的两个薄壁钢管(被焊钢管01，以下又称之为第一被焊钢管011和第二被焊钢管012)均能够套装于焊接柱1的外周，且位于内侧的第一被焊钢管011与焊接柱1接触。焊接头3和焊接柱1分别连接于电源的正负两极。
需要说明的是，套装于焊接柱1外周的第一被焊钢管011和第二被焊钢管012仅焊接处重合。举例来说，当第一被焊钢管011位于第二被焊钢管012下方时，第一被焊钢管011的上部与第二被焊钢管012的下部重合，反之第一被焊钢管011的下部与第二被焊钢管012的上部重合。实现第一被焊钢管011和第二被焊钢管012以上述局部重合的相对位置关系固定的方式不唯一，比如可以在焊接柱1的上部设置夹持装置或支撑结构以夹持或支撑位于上方的被焊钢管01，还可在焊接柱1的外周设置凸起用以支撑位于上方的被焊钢管01。
多个焊接头3水平设置于第一被焊钢管011与第二被焊钢管012重合部位的同一水平面内，当全部焊接头3以焊接柱1的中心轴为中心同时聚拢时，全部焊接头3与第二被焊钢管012直接接触并通过第一被焊钢管011与焊接柱1导通、以实现电焊。通过控制焊接电流的大小以及焊接头3接触被焊钢管01的时长的方式控制焊接处产生的热量，以确保被焊钢管01不会因焊接热量过多而被穿透。
本发明所提供的同心薄壁钢管焊接机采用电焊实现同心薄壁钢管的焊接，通过控制焊接电流可实现低压电焊，避免穿透被焊钢管01；而且被焊钢管01套接于焊接柱1，全部焊接头3向焊接柱1的中心轴也即被焊钢管01的中心轴同时施加大小相等的压力，多个焊接点的变形量相等，确保两个被焊钢管01的同心度，提高焊接质量和焊接处的美观程度。
下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的同心薄壁钢管焊接机做更进一步的说明。
请参考图2和图4，在一种具体实施例中，焊接柱1的上部具有朝上设置的环状台阶面11，位于环状台阶面11上方的部分焊接柱1为第一焊接柱101，位于环状台阶面11下方的部分焊接柱1为第二焊接柱102，更具体的，当两个被焊钢管01套装于焊接柱1时，位于外侧的第二被焊钢管012的底端与第二焊接柱102的底面平齐，第二被焊钢管012的顶端略高于环状台阶面11所在的高度；位于内侧的第一被焊钢管011的底端抵压于环状台阶面11，第一被焊钢管011的顶端高于第二被焊钢管012的顶端。这样一来，第一被焊钢管011和第二被焊钢管012在焊接柱1的环状台阶面11所在的高度处局部重合，而全部焊接头3均水平设置于环状台阶面11所在的高度处。
上述实施例所提供的同心薄壁钢管焊接机装卡被焊钢管01的操作极为便捷，将两个被焊钢管01套装于焊接柱1时仅需要先将内径较大的第二被焊钢管012穿过焊接柱1，再将内径较小的第一被焊钢管011穿过焊接柱1即可保证第一被焊钢管011的底部插入第二被焊钢管012的顶部。
为了降低成本且减少焊接电流的损失，焊接柱1可采用管状结构，且焊接柱1的材质可采用铜。
在上述实施例的基础上，为了方便在焊接完成后取出焊接好的第一被焊钢管011和第二被焊钢管012，本发明所提供的同心薄壁钢管焊接机还包括紧邻焊接柱1的底部设置、用以上下移动的活塞缸2和水平固定于活塞缸2的活塞杆21的顶部、用以支撑第一被焊钢管011和第二被焊钢管012的支撑部。
活塞缸2竖直设置以使其活塞杆21沿竖直方向上下移动，活塞缸2和第二焊接柱102均可以竖直固定于底架7的上端面；支撑部水平固定于活塞杆21的顶部，第二被焊钢管012的底端位于支撑部的上方；支撑杆在活塞杆21的推动下向上移动时，第二被焊钢管012和第一被焊钢管011均向上移动、以顶出焊接好的两个被焊钢管01。
活塞缸2的数目优选为两个，支撑部具体可采用水平固定于两个活塞缸2的活塞杆21的顶端的平板4；进一步的，两个活塞缸2分别固定于焊接柱1的两侧，平板4设置于两个活塞杆21之间，平板4的中部设有用以供焊接柱1穿过的通孔。
显而易见，前述通孔的内径大于焊接柱1的最大直径而小于第二被焊钢管012的外径，以实现平板4相对于焊接柱1上下移动而第二被焊钢管012始终位于平板4的上方。
请参考图1、图3和图4，该同心薄壁钢管焊接机可应用于自动和半自动的生产场所，考虑到大批量生产过程中被焊钢管01的长度相对固定，因此可在全部焊接头3的下方设置顶架5并且在支撑部的上端面固定限位杆6；其中，顶架5位于环状台阶面11的上方而限位杆6的顶端位于环状台阶面11的下方也即顶架5的下方。
当支撑部随活塞杆21向上运动以使第二被焊钢管012向上运动时，限位柱随第二被焊钢管012同时向上移动，直至限位杆6的顶端与顶架5的下端面接触时，顶架5限制限位杆6和支撑部的移动，活塞缸2停止运动，此时从焊接柱1取下焊接好的第一被焊钢管011和第二被焊钢管012，再启动活塞缸2使支撑杆和限位杆6向下恢复至初始位置。
其中，任一限位杆6的顶端还设有减震部61，当减震部61与顶架5接触处，减震部61吸收限位杆6与顶架5撞击所产生的能量，避免限位杆6折断或者顶架5磨损严重。
请参考图3、图4、图5和图6，在上述任一实施例的基础上，本发明所提供的同心薄壁钢管焊接机的焊接头3包括焊杆31和套设于焊杆31外的气压活塞32，焊杆31与电源相连，气压活塞32与用于控制焊接头3水平移动的气压系统及其阀门连接；全部气压活塞32在前述气压系统的控制下同时向焊接柱1的中心轴聚拢和分散，以保证全部焊接的前端所形成焊接范围的中心始终与焊接柱1的中心轴也即两个被焊钢管01的中心重合。
为了使全部焊接头3以焊接柱1的中心轴为中心呈环形阵列分布，焊接头3的数目不少于三个。在一种具体实施例中，焊接头3的数目为四个，四个焊杆31均连接于电源的正极，而焊接柱1连接于电源的负极。气压活塞32相对于顶架5固定的部分通过安装部321与顶架5的上端面固定连接，气压活塞32的活塞部分与焊杆31固定连接以推动焊杆31移动。
考虑到焊接部位产生的热量较多，容易造成被焊钢管01氧化，为此可向焊接部位通入保护气体以减少被焊钢管01的氧化。该过程可由设置于焊杆31内的管路33及其内通入的惰性气体实现。具体来说，任一焊杆31的管体312内设有气孔柱311，气孔柱311与管体312形成用于供惰性气体流通的管路33，该管路33的通气孔331通过多个软管或者硬管所连接的管道与存储有惰性气体的防氧化部相连，防氧化部内的惰性气体可通过管道进入各个焊杆31的管路33内并喷至焊接部位。
防氧化部以及管路33的通断与焊接头3的运动相关联，当焊接头3向焊接柱1的中心轴聚拢时，防氧化部的控制阀开启，惰性气体进入气孔柱311；当焊接头3远离焊接柱1时，防氧化部的控制阀关闭。
以上对本发明所提供的同心薄壁钢管焊接机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，包括：
竖直设置且具有圆柱状外壁、用以套装两个被焊钢管(01)的焊接柱(1)；
多个水平设置且以所述焊接柱(1)的中心轴为中心呈环形阵列分布、以实现同时聚拢和分散的焊接头(3)；所述焊接头(3)和所述焊接柱(1)分别连接于电源的正负两极、以实现当全部所述焊接头(3)向中心聚拢至与被焊钢管(01)接触时导通电路。
2.根据权利要求1所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，所述焊接柱(1)的上部具有朝上设置的环状台阶面(11)。
3.根据权利要求2所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，所述焊接柱(1)具体为铜管。
4.根据权利要求2所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，还包括：
紧邻所述焊接柱(1)的底部设置的活塞缸(2)；所述活塞缸(2)的活塞杆(21)沿竖直方向上下移动；
水平固定于所述活塞杆(21)的顶部、用以支撑被焊钢管(01)且用以当两个被焊钢管(01)焊接完成后将两个被焊钢管(01)向上顶出的支撑部。
5.根据权利要求4所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，
所述活塞缸(2)的数目为两个，且两个所述活塞缸(2)分别固定于所述焊接柱(1)的两侧；
所述支撑部具体为固定于两个所述活塞杆(21)之间的平板(4)；所述平板(4)的中部设有用以供所述焊接柱(1)穿过的通孔。
6.根据权利要求4所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，还包括水平设置于全部所述焊接头(3)的下方且位于所述环状台阶面(11)上方的顶架(5)和竖直固定于所述支撑部上端面且位于所述顶架(5)的下方的限位杆(6)。
7.根据权利要求6所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，还包括设于任一所述限位杆(6)的顶端、用以减少所述限位杆(6)与所述顶架(5)的冲击的减震部(61)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，任一所述焊接头(3)包括与电极连接的焊杆(31)和套设于所述焊杆(31)外的气压活塞(32)；全部所述气压活塞(32)驱动全部所述焊杆(31)同时靠近和远离所述焊接柱(1)。
9.根据权利要求8所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，所述焊接头(3)的数目为四个；四个所述焊杆(31)连接于正极，所述焊接柱(1)连接于负极。
10.根据权利要求8所述的同心薄壁钢管焊接机，其特征在于，任一所述焊杆(31)中还设有管路(33)；还包括与全部所述焊杆(31)的所述管路(33)连接、用以当所述焊杆(31)接触被焊钢管(01)时通过所述管路(33)向焊接部位喷出保护气体的防氧化部。
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郝廷玺等: "《气体保护焊工艺和设备》", 30 November 1982, 国防工业出版社 *

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