CN110340050B - 一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置，包括：驱动组件，可活动地固定在所述固定壳体上，用于可控制地为传动组件提供驱动力；传动组件，与所述驱动组件可传动的连接，用于将所述驱动力传递至所述整形清洁组件；整形清洁组件，连接所述传动组件，用于对Overlay堆焊区域的焊道进行整形和/或表面清理。本发明结构简单，便于应用，操作简易，能耗低，能有效实现支管焊缝Overlay堆焊层的焊缝质量和应力状态的改善。

Description

一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置

技术领域

本发明涉及焊接修复领域，具体涉及一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置。

背景技术

在配管设计中，支管焊缝是主管与支管常用的连接方式。其中，安放式管座支管焊缝结构(示例：BOSS头焊缝)应用广泛，其结构、制造工艺均属于成熟设计。对于小管径支管焊缝，施焊可达性和层间清理便利性较差(特别是坡口角度偏小时)，当焊接过程控制不当，很容易产生夹渣、未熔合、气孔等缺陷，成为失效源。支管焊缝的缺陷可采用Overlay堆焊方式进行修复。但支管焊缝形状尺寸多样(特别是马鞍型过渡区域形状较为复杂)，Overlay堆焊过程中容易出现焊缝成形不良，堆焊层应力峰值较大等现象，需要采取必要的措施来对Overlay堆焊层进行相应的清洁、打磨和处理，改善焊缝成形及应力状态。

现有技术中，其中一种是对焊接区域焊道/焊缝采用手工方式进行整形和清洁，其整形劳动强度大且不能及时有效对高塑性区焊道进行整形，错过了最佳处理时机，不利于焊缝质量的精准控制。另外一种是设计采用气锤为随焊冲击碾压焊缝整形提供动力，但是在相同的功率下，气锤的设备体积较大，占空间较大，锤击速度和频率进行调节时存在突变对部件运行不利。且现有技术主要针对结构简单的场合使用，均未实现对支管焊缝的自动整形和清洁。

综上分析，现有的焊道清洁及整形技术存在一些技术局限性，如：设备体积较大、对结构形状尺寸要求较高、自适用和精准性较差、没有很好实现随焊处理、自动化程度偏低、效率低等，不能有效应用于支管焊缝的Overlay堆焊实施，以改善焊缝质量。因此，急需寻求一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的设备体积较大、对结构形状尺寸要求较高、自适用和精准性较差、没有很好实现随焊处理、自动化程度偏低、效率低等技术问题，提供了一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：本发明提供了一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置，包括：固定壳体，驱动组件，传动组件和整形清洁组件；所述驱动组件，可活动地固定在所述固定壳体上，用于可控制地为传动组件提供驱动力；传动组件，与所述驱动组件可传动的连接，用于将所述驱动力传递至所述整形清洁组件；所述整形清洁组件，连接所述传动组件，用于对Overlay堆焊区域的焊道进行整形和/或表面清理。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述装置还包括：控制单元，以及用于采集所述整形组件和清洁组件位置信息的位置传感器和采集表面状态信息的状态传感器，控制单元根据所述位置传感器和状态传感器采集到的位置和状态信息，向所述驱动组件发出指令，可控制地为所述整形组件和清洁组件提供动力。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述整形清洁组件包括整形组件和清洁组件；所述整形组件，连接所述传动组件一端，用于对Overlay堆焊区域的焊道进行整形；所述清洁组件，连接所述传动组件另一端，用于可控制地对Overlay堆焊区域的焊道进行表面清理。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述驱动组件包括：伺服电机、电机转轴以及齿轮；所述伺服电机一端与所述控制单元连接，用于根据所述控制单元发出的指令，输出动力；所述电机转轴一端与所述伺服电机另一端连接，用于传递所述伺服电机输出的动力；所述齿轮套设在所述电机转轴远离所述伺服电机的一端，用于传递所述电机转轴传递的动力。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述固定壳体上部为环向导轨，所述传动组件下部带有齿形，齿形与所述齿轮啮合，所述传动组件靠近所述固定壳体一端形状与所述环向导轨相匹配，所述传动组件远离所述固定壳体一侧设有第一伸出端和第二伸出端，所述传动组件通过其下部齿形随着齿轮的转动沿着所述环向导轨移动，所述第一伸出端和第二伸出端分别连接所述整形组件和清洁组件，用于带动所述整形组件和清洁组件转动。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述整形组件包括：第一连杆、第二连杆、第三连杆、整形弹簧、换能器、第一活动轴杆和整形滚轮；所述第一连杆两端分别与所述第一伸出端和第二连杆活动连接，所述第二连杆两端分别连接所述第一连杆和第三连杆，所述第三连杆插设在所述第二连杆内，并与所述第二连杆固定连接，所述整形弹簧套设在所述第三连杆外，所述整形弹簧一端连接所述第二连杆，另一端连接所述换能器输入端，所述换能器用于产生高频震动，所述换能器输出端与所述第一活动轴杆输入端连接，所述第一活动轴杆输出端连接所述整形滚轮，所述整形滚轮用于在所述第一活动轴杆的带动下滚动和高频振动。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述整形组件还包括变压器，以及用于采集所述整形滚轮振动频率的频率传感器，所述变压器、频率传感器与所述控制单元连接，所述控制单元根据采集到的振动频率，与控制单元内部预设的振动频率进行对比，若低于预设的振动频率，则向变压器发出增压指令，变压器根据增压指令，增大其工作电压，变压器输出端通过导线与所述换能器连接，所述换能器根据所述变压器的工作电压产生相应频率的振动。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述整形滚轮中心开设一中心轴孔，其直径与所述第一活动轴杆的直径相同，所述整形滚轮的外形为波浪形，用于提高焊道质量。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述清洁组件包括：第四连杆、第五连杆、第六连杆、第二活动轴杆和清洁弹簧；所述第四连杆两端分别与所述第二伸出端和第五连杆连接，所述第五连杆两端分别于所述第四连杆和第六连杆连接，所述第六连杆插设在所述第五连杆内部，并与所述第五连杆固定连接，所述清洁弹簧套设在所述第六连杆上，所述清洁弹簧一端连接第六连杆，另一端连接第二活动轴杆，所述第二活动轴杆用于在所述驱动力的作用下旋转。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述装置还包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述传动组件与所述第一连杆连接处，所述第二电磁阀设置在所述传动组件与所述第四连杆连接处，且所述第一电磁阀和第二电磁阀均与所述控制单元连接，用于根据实际需求，通过所述第一电磁阀和第二电磁阀控制所述清洁组件和整形组件的工作状态。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述第二活动轴杆远离所述清洁弹簧的一端设置有钢丝刷毛，用于有效清洁焊道中的夹杂物。

本发明上述的随焊清洁及焊道整形装置中，所述固定壳体与所述主管或支管相适配，用于与所述主管或支管紧密配合。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的随焊清洁及焊道整形装置可以紧跟焊接设备适时处理焊后的支管焊缝的Overlay堆焊高温焊道，通过整形和清洁组件能在一定程度上改善焊道组织结构，提高熔敷金属的焊接质量，促进释放堆焊层焊道上一定量的焊接残余应力，一定程度调控接头的残余应力状态,进而在一定程度上延长支管焊缝的使用寿命。且本发明的装置易于操作，结构简单，可加控制系统实现自动化，节省人力；并且本发明设计的装置体积小，便于装夹固定拆卸，噪声也相对较小，伺服电机精准控制驱动，有利于支管焊缝Overlay堆焊随焊清洁及焊道整形装置的平稳运行，优化工作环境。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置的原理示意图；

图2是本发明实施例提供的一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置的传动组件结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置的整形组件结构示意图；

图5是本发明实施例中提供的一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置的整形齿轮结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置的清洁组件结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的设备体积较大、对结构形状尺寸要求较高、自适用和精准性较差、没有很好实现随焊处理、自动化程度偏低、效率低等技术问题，本发明旨在提供一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置，使其可以紧跟焊接设备处理焊后的支管焊缝的Overlay堆焊高温焊道，通过整形和清洁组件能在一定程度上改善焊道组织结构，提高熔敷金属的焊接质量，促进释放堆焊层焊道上一定量的焊接残余应力，一定程度调控接头的残余应力状态,进而在一定程度上延长支管焊缝的使用寿命，并保证支管焊缝Overlay堆焊随焊清洁及焊道整形装置的平稳运行。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置，包括：固定壳体400，驱动组件100、传动组件200、整形清洁组件300；驱动组件100，可活动地固定在固定壳体400上，用于可控制地为整形清洁组件300提供驱动力；传动组件200，与驱动组件100可传动的，用于将驱动力传递至整形清洁组件300；整形清洁组件300，连接传动组件200，用于对Overlay堆焊区域的焊道进行整形和/或表面清理。

需要说明的是：整形清洁组件300可单独对焊道进行整形，也可根据需求对焊道进行整形和表面清理，在实际应用中，可根据实际情况和场合，通过控制单元500控制整形清洁组件300的工作方式。

进一步的，该装置还包括：控制单元500，以及用于采集整形清洁组件300位置信息的位置传感器和采集状态信息的状态传感器，控制单元500根据位置传感器、状态传感器采集到的位置和状态信息，向驱动组件100发出指令，可控制地为整形清洁组件300提供动力。Overlay堆焊时，在焊接电弧的热作用和焊缝内部余热向外传导的作用下，焊道局部区域仍具有较高的温度，且此处的焊缝金属屈服强度较低，塑性成型能力较好，采用本发明设计对该区域的焊道进行整形和清洁可提高支管焊缝的焊接质量，进而提高支管焊缝的寿命；进一步的，通过增设控制单元500使整形和清洁过程可精准控制和适时调整，即：通过位置传感器、状态传感器和控制单元500形成闭环控制，控制精度高。需要说明的是，控制单元500还可发出控制指令，控制整形清洁组件320的工作方式，若为组合工作，则整形清洁组件300先对焊道进行整形，整形完成后进行清洁，有效提高焊道质量。进一步地，本发明提出的装置也可整合安装到Overlay堆焊设备焊接机头上，使其与Overlay堆焊设备集成度更高，消除安装过程，提高工作效率。

具体的，结合附图2可以看出：驱动组件100包括：伺服电机110、电机转轴120、齿轮130；伺服电机110一端与控制单元500连接，用于根据控制单元500发出的指令，输出动力；电机转轴120一端与伺服电机110另一端连接，用于传递伺服电机110输出的动力；齿轮130套设在电机转轴120远离伺服电机110的一端，用于传递电机转轴120传递的动力。且由图2中可以看出：固定壳体400上部为环向导轨。

需要说明的是，本申请设计的装置电机使用伺服电机110可实现精准的动力输出；同时，传动组件200包括第一伸出端210、第二伸出端220和齿形230，齿形230与齿轮130啮合，结构简单，实现动力的简单有效传递，同时，也可通过调整齿轮130和齿形230，实现不同传动比的动力传递，提高本装置的适用性。

进一步地，整形清洁组件320包括整形组件310和清洁组件320；整形组件310，连接传动组件200一端，用于对Overlay堆焊区域的焊道进行整形；清洁组件320，连接传动组件200另一端，用于对Overlay堆焊区域的焊道进行表面清理。

整形组件310包括：第一连杆311、第二连杆312、第三连杆313、整形弹簧314、换能器315、第一活动轴杆316和整形滚轮317；第一连杆311两端分别与第一伸出端210和第二连杆312活动连接，第二连杆312两端分别连接第一连杆311和第三连杆313，第三连杆313插设在第二连杆312内，并与第二连杆312固定连接，整形弹簧314套设在第三连杆313外，整形弹簧314一端连接第二连杆312，另一端连接换能器315输入端，换能器315用于产生高频震动，换能器315输出端与第一活动轴杆316输入端连接，第一活动轴杆316输出端连接整形滚轮317，整形滚轮317用于在第一活动轴杆316的带动下转动和高频振动。其中，整形滚轮317在第一连杆311、第二连杆312、第三连杆313、整形弹簧314的配合下可按控制单元500发出的控制指令紧贴堆焊后的焊道，且整形滚轮317一方面在第一活动轴杆316传递的动力带动下绕着第一活动轴杆316旋转并随着第一活动轴杆316沿着焊道做圆周运动，另一方面在换能器315的带动下高频振动，高频振动不仅能释放堆焊层焊道上一定的焊接残余应力，一定程度调控接头的残余应力分布，还能将振动传递给正在堆焊的熔融焊道，有利于焊接熔池内气体的逸出和熔融焊道微观组织的改善。

进一步地，由图2中可以看出：整形组件310还包括变压器318，以及用于采集整形滚轮317振动频率的频率传感器，变压器318、频率传感器与控制单元500连接，控制单元500根据采集到的振动频率，与控制单元500内部预设的振动频率进行对比，若低于预设的振动频率，则向变压器318发出增压指令，变压器318根据增压指令，增大其工作电压，变压器318输出端通过导线319与换能器315连接，换能器315根据变压器318的工作电压产生相应频率的振动，并可调节振动强度。通过控制单元500对变压器318进行控制，从而实现换能器315的振动频率和强度的可控性，可根据实际应用，通过控制单元500实施调节换能器315的振动频率和振动强度，进一步提高支管焊缝的焊接质量。

进一步地，清洁组件320包括：第四连杆321、第五连杆322、第六连杆323、第二活动轴杆325和清洁弹簧324；第四连杆321两端分别与第二伸出端220和第五连杆322连接，第五连杆322两端分别于第四连杆321和第六连杆323连接，第六连杆323插设在第五连杆322内部，并与第五连杆322固定连接，清洁弹簧324套设在第六连杆323上，清洁弹簧330一端抵接第六连杆323，另一端抵接第二活动轴杆325，第二活动轴杆325用于在动力的作用下旋转。需要说明的是：第二活动轴杆325一方面在驱动力的带动下沿其自身的中心旋转，另一方面在驱动力的带动下沿着支管焊缝做圆周运动；实现提高支管焊缝Overlay堆焊的工艺质量并改善接头应力状态的技术效果。

需要说明的是，整形组件310是在支管焊缝Overlay堆焊熔敷金属高温区对焊道进行整形，清洁组件320是在焊道冷却后对冷却后的焊道进行表面清理，这是由于若清洁组件320在焊道未冷却时就对焊道进行表面清理，会导致焊道表面被损坏，因此，本装置在设计时，可通过理论计算将清洁组件320安装在整形组件310的一段距离后，保证在清洁组件320进行工作时，焊道已经冷却，保证焊道质量。

进一步地，由图2还可看出：固定壳体400的内部中空，用于实现固定壳体400与主管或支管的紧密配合，且固定壳体400上部为环向导轨，用于与传动组件200连接，进一步地，固定壳体400还均布有四个螺纹孔410，用于将固定壳体400通过螺纹孔410与支管固定连接或通过支撑组件与主管固定连接。具体连接主管还是支管，可在实际应用中根据需求选择。进一步需要说明的是：本发明中也可通过电动或气动夹持、焊接机头集成等方式实现固定壳体400的固定，进一步提高固定的安全性。

进一步地，结合附图3可知：传动组件200靠近固定壳体400一侧的形状与固定壳体400的环向导轨相匹配，用于实现传动组件200与固定壳体400的环向导轨的稳定可靠连接，进一步地，传动组件200远离固定壳体400一侧设有两个伸出端，分别为第一伸出端210和第二伸出端220，且传动组件200下部设有一圈凸起，并在凸起上设置有齿形230，齿形230与齿轮130连续啮合，用于带动传动组件200沿环向导轨移动，第一伸出端210和第二伸出端220相对设置，分别对应与整形组件310和清洁组件320连接，第一伸出端210和第二伸出端220带动整形组件310和清洁组件320沿着支管焊缝移动，具体地：第一伸出端210与整形组件310活动连接，当传动组件200在齿轮140的带动下旋转时，第一伸出端210沿着环向导轨移动，同时整形组件310在第一伸出端210带动下沿支管焊缝旋转；第二伸出端220与清洁组件320活动连接，当传动组件200在齿轮140的带动下旋转时，第二伸出端220沿着环向导轨移动，同时清洁组件320在第二伸出端220带动下沿支管焊缝旋转。

进一步地：本发明设计的装置还包括第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀设置在传动组件200与第一连杆311连接处，第二电磁阀设置在传动组件200与第四连杆321连接处，且第一电磁阀和第二电磁阀均与控制单元500连接，用于根据实际需求，通过第一电磁阀和第二电磁阀控制清洁组件320和整形组件310的工作状态。具体地：当整形组件310和清洁组件320都需要工作时，则控制单元500向第一电磁阀和第二电磁阀均发出接通指令，第一伸出端210与第一连杆311连通，第二伸出端220与第四连杆321连通，实现驱动力可顺利由第一伸出端210和第二伸出端220对应传递至第一连杆311和第四连杆321，从而实现整形组件310和清洁组件320都工作；需要说明的是：第二电磁阀内设置有延时，保证清洁组件320在整形组件310工作一段时间后工作，防止损坏未冷却的焊道；当只有整形组件310工作时，则控制单元500向第一电磁阀发出接通指令，向第二电磁阀发出断开指令，则第一伸出端210与第一连杆311连通，第二伸出端220与第四连杆321断开，实现驱动力可顺利由第一伸出端210传递至第一连杆311，但无法由第二伸出端220传递至第四连杆321，从而实现仅有整形组件310工作；当只有清洁组件320工作时，则控制单元500向第二电磁阀发出接通指令，向第一电磁阀发出断开指令，则第一伸出端210与第一连杆311断开，第二伸出端220与第四连杆321连通，实现驱动力无法由第一伸出端210传递至第一连杆311，但顺利由第二伸出端220传递至第四连杆321，从而实现仅有清洁组件320工作。

需要说明的是，本发明还可设计第一伸出端210和第二伸出端220不同步运动，且其设置在不同水平高度上，第一伸出端210和第二伸出端220下部均设有齿槽，齿槽分别通过两个对应的齿轮分别连接第一伺服电机和第二伺服电机，且第一伺服电机和第二伺服电机均与控制单元500连接，控制单元500根据控制指令控制整形组件310和清洁组件320单独或协同工作。具体地：当只需要整形组件310单独工作时，控制单元500向第一伺服电机发出工作指令，向第二伺服电机发出停止工作指令，则第一伸出端210转动，第二伸出端220不动，从而实现整形组件310的单独工作；当只需要清洁组件320单独工作时，控制单元500向第二伺服电机发出工作指令，向第一伺服电机发出停止工作指令，则第一伸出端210不动，第二伸出端220转动，从而实现清洁组件320的单独工作；当需要整形组件310和清洁组件320协同工作时，控制单元500向第一伺服电机发出工作指令，向延时向第二伺服电机也发出工作指令，则第一伸出端210、第二伸出端220均转动，且第二伸出端220延时转动，从而实现整形组件310和清洁组件320协同工作。

进一步地，结合附图4，可以看出：第二连杆312内部设置有一条横梁，横梁上开设有与第三连杆313直径相匹配的通孔，第三连杆313一端设置有大于其自身直径的矩形块(也可为螺母)，在实际应用中，第三连杆313穿过通孔插入第二连杆312内部，并通过矩形块使第三连杆313固定在第二连杆312内部，实现第二连杆312和第三连杆313可活动连接；其中，整形弹簧314一端固定连接第三连杆313，另一端固定连接换能器315，第三连杆313在伺服电机110产生的动力作用下旋转，并在传动组件200、第一连杆311、第二连杆312的配合作用下沿着焊道旋转，因此，整形齿轮317在第三连杆313带动下自身旋转并沿着焊道做圆周运动，并且，整形齿轮317在整形弹簧314的作用下紧贴焊缝，并在换能器315的作用下沿着焊缝表面振动，实现释放堆焊层焊道上一定的焊接残余应力，一定程度调控接头的残余应力分布的技术效果。

进一步地，结合附图5，整形滚轮318中心开设一中心轴孔，其直径与第一活动轴杆316的直径相同，用于随着第一活动轴杆316的运动而运动，且整形滚轮317的外形为波浪形，用于提高焊道质量。具体地：当整形滚轮317经过焊道堆焊后的高温区时，高温且具有较强塑性的焊道金属被整形，整形滚轮317表面的波浪凸起随着整形滚轮317的滚动和振动会压入具有良好塑性的高温焊道金属内。一方面，波浪凸起会令焊道表面也形成一个波浪面，增大了焊道的表面积，有利于焊道吸热熔化，便于下一次堆焊焊道与之更好更快的结合；另一方面，波浪凸起会对已经进行不完全结晶的高温焊道进行深度方向“切割”有助于碎裂可能存在的树枝晶和大颗粒晶体，细化晶粒。

进一步地，结合附图6，第五连杆322内部设置有一条横梁，横梁上开设有与第六连杆323直径相匹配的通孔，第六连杆323一端设置有大于其自身直径的凸块，在实际应用中，第六连杆323穿过通孔插入第五连杆322内部，并通过凸块使第六连杆323固定在第五连杆322内部，实现第五连杆322和第六连杆323可活动连接；进一步地，由图5中还可看出：第二活动轴杆326远离清洁弹簧325的一端设置有钢丝刷毛，用于有效清洁焊道中氧化物、污物及其他杂质。钢丝刷毛在第五连杆322、第六连杆323的配合下沿着支管焊缝移动，并随着第六连杆323的旋转而旋转，并且钢丝刷毛在清洁弹簧324的作用下紧贴焊道进行清理工作，并且钢丝刷毛可以尽量减少堆焊层之间的可能杂物，进而提高支管焊缝Overlay堆焊的焊接质量。

需要说明的是，整形弹簧314的刚度大于清洁弹簧324的刚度，这是由于整形弹簧314需将整形滚轮317压至焊道高温金属内，增大焊道的表面积，实现下一次堆焊焊道与之更好更快的结合，并对已经进行不完全结晶的高温焊道进行深度方向“切割”有助于碎裂可能存在的树枝晶和大颗粒晶体，细化晶粒；而清洁弹簧324仅仅用于表面清洁，其刚度过大可能会导致焊道表面被磨损。

综上所述，本发明提供了一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置，技术关键点主要包括：提供了随焊整形组件和清洁组件，支管焊缝上Overlay堆焊时，在焊接电弧的热作用和焊缝内部余热向外传导的作用下，焊道局部区域仍具有较高的温度，且此处的焊缝金属屈服强度较低，塑性成型能力较好，采用整形组件通过整形滚轮对该区域的焊道进行整形，并且整形滚轮上带有整形弹簧，在换能器的作用下整形弹簧发生高频振动，振动随第一活动轴杆传递给整形滚轮，随着伺服电机的转动，整形滚轮沿着焊道高温区域一边公转，一边绕第一活动轴杆中心自转。当整形滚轮经过焊道焊后的高温区时，高温且具有较强塑性的焊道金属被整形，整形滚轮表面的波浪凸起随着整形滚轮的滚动和振动会压入具有良好塑性的高温焊道金属内，实现焊缝整形，并改善接头应力状态。一方面，波浪凸起会令焊道表面也形成一个波浪面，增大了焊道的表面积，有利于焊道吸热熔化，便于下一次堆焊焊道与之更好更快的结合；另一方面，波浪凸起会对已经进行不完全结晶的高温焊道进行深度方向“切割”有助于碎裂可能存在的树枝晶和大颗粒晶体，细化晶粒。另外设置清洁组件，跟在整形组件后对冷却的焊道进行表面清理，清洁组件上设置有刚度较小的弹簧，配以钢丝刷毛刷头以尽量减少堆焊层之间的可能杂物，进而提高支管焊缝Overlay堆焊的工艺质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于支管焊缝Overlay堆焊的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，包括：

驱动组件（100），可活动地固定在固定壳体（400）上，用于可控制地为传动组件（200）提供驱动力；

传动组件（200），与所述驱动组件（100）可传动地连接，用于将所述驱动力传递至整形清洁组件（300）；

所述整形清洁组件（300），连接所述传动组件（200），用于对Overlay堆焊区域的焊道进行整形和/或表面清理；

所述装置还包括：控制单元（500），以及用于采集所述整形清洁组件（300）位置信息的位置传感器和采集表面状态信息的状态传感器，控制单元（500）用于根据所述位置传感器和状态传感器采集到的位置和状态信息，向所述驱动组件（100）发出指令，可控制地为所述整形清洁组件（300）提供驱动力；所述控制单元（500）还用于发出控制指令，控制所述整形清洁组件（300）的工作方式，若为组合工作，则所述整形清洁组件（300）先对焊道进行整形，整形完成后进行清洁；

所述装置整合安装在Overlay堆焊设备焊接机头上；

所述整形清洁组件（300）包括可活动地连接所述传动组件（200）一端的用于可控制地对Overlay堆焊区域的焊道进行整形的整形组件（310）；

所述整形组件（310）包括：第一连杆（311）、第二连杆（312）、第三连杆（313）、整形弹簧（314）、换能器（315）、第一活动轴杆（316）和整形滚轮（317）；所述第一连杆（311）两端分别与所述传动组件（200）的第一伸出端（210）和第二连杆（312）活动连接，所述第二连杆（312）两端分别连接所述第一连杆（311）和第三连杆（313），所述第三连杆（313）插设在所述第二连杆（312）内，并与所述第二连杆（312）固定连接，所述整形弹簧（314）套设在所述第三连杆（313）外，所述整形弹簧（314）一端连接所述第二连杆（312），另一端连接所述换能器（315）输入端，所述换能器（315）用于产生高频震动，所述换能器（315）输出端与所述第一活动轴杆（316）输入端连接，所述第一活动轴杆（316）输出端连接所述整形滚轮（317），所述整形滚轮（317）用于在所述第一活动轴杆（316）的带动下滚动和高频振动；

所述整形组件（310）还包括变压器（318），以及用于采集所述整形滚轮（317）振动频率的频率传感器，所述变压器（318）、频率传感器与所述控制单元（500）连接，所述控制单元（500）根据采集到的振动频率，与控制单元（500）内部预设的振动频率进行对比，若低于预设的振动频率，则向变压器（318）发出增压指令，变压器（318）根据增压指令，增大其工作电压，变压器（318）输出端通过导线（319）与所述换能器（315）连接，所述换能器（315）根据所述变压器（318）的工作电压产生相应频率的振动。

2.根据权利要求1所述的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，所述整形清洁组件（300）还包括清洁组件（320）；

所述清洁组件（320），可活动地连接所述传动组件（200）另一端，用于可控制地对Overlay堆焊区域的焊道进行表面清理。

3.根据权利要求2所述的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，所述驱动组件（100）包括：伺服电机（110）、电机转轴（120）以及齿轮（130）；

所述伺服电机（110）一端与所述控制单元（500）连接，用于根据所述控制单元（500）发出的指令，输出动力；所述电机转轴（120）一端与所述伺服电机（110）另一端连接，用于传递所述伺服电机（110）输出的动力；所述齿轮（130）套设在所述电机转轴（120）远离所述伺服电机（110）的一端，用于传递所述电机转轴（120）传递的动力。

4.根据权利要求3所述的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，所述固定壳体（400）上部为环向导轨，所述传动组件（200）下部带有齿形（230），齿形（230）与所述齿轮（130）啮合，所述传动组件（200）靠近所述固定壳体（400）一端形状与所述环向导轨相匹配，所述传动组件（200）远离所述固定壳体（400）一侧设有第一伸出端（210）和第二伸出端（220），所述传动组件（200）通过其下部齿形（230）随着齿轮（130）的转动沿着所述环向导轨移动，所述第一伸出端（210）和第二伸出端（220）分别连接所述整形组件（310）和清洁组件（320 ），用于带动所述整形组件（310）和清洁组件（320）转动。

5.根据权利要求4所述的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，所述整形滚轮（317）中心开设一中心轴孔，其直径与所述第一活动轴杆（316）的直径相同，所述整形滚轮（317）的外形为波浪形，用于提高焊道质量。

6.根据权利要求5所述的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，所述清洁组件（320）包括：第四连杆（321）、第五连杆（322）、第六连杆（323）、第二活动轴杆（325）和清洁弹簧（324）；所述第四连杆（321）两端分别与所述第二伸出端（220）和第五连杆（322）连接，所述第五连杆（322）两端分别与 所述第四连杆（321）和第六连杆（323）连接，所述第六连杆（323）插设在所述第五连杆（322）内部，并与所述第五连杆（322）固定连接，所述清洁弹簧（324）套设在所述第六连杆（323）上，所述清洁弹簧（324）一端连接第六连杆（323），另一端连接第二活动轴杆（325），所述第二活动轴杆（325）用于在动力的作用下旋转。

7.根据权利要求6所述的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，所述装置还包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一电磁阀设置在所述传动组件（200）与所述第一连杆（311）连接处，所述第二电磁阀设置在所述传动组件（200）与所述第四连杆（321）连接处，且所述第一电磁阀和第二电磁阀均与所述控制单元（500）连接，用于根据实际需求，通过所述第一电磁阀和第二电磁阀控制所述清洁组件（320）和整形组件（310）的工作状态。

8.根据权利要求7所述的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，所述第二活动轴杆（325）远离所述清洁弹簧（324）的一端设置有钢丝刷毛，用于有效清洁焊缝表面的杂质。

9.根据权利要求1所述的随焊清洁及焊道整形装置，其特征在于，所述固定壳体（400）与所述支管或主管相适配，用于与所述支管或主管紧密配合。

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