CN110405323A - 一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具及其熔覆工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具及其熔覆工艺。所述夹具包括用于夹持焊枪的夹持部和用于调节和固定送丝嘴的固定部，所述夹持部可拆卸的连接于所述固定部，且所述固定部可相对于所述夹持部滑动或/和转动；所述固定部包括固定板一和固定板二，且所述固定板一和所述固定板二之间滑动或/和转动连接；所述固定板二上开设有用于调节所述送丝嘴位置的调节槽二。本发明还提供了一种利用所述夹具的熔覆工艺。本发明的基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具既满足双丝或者单丝之间切换的协调送丝，双丝焊具有焊接速度高，焊丝熔覆率高、焊缝质量好等优点；而且送丝嘴的送丝角度、送丝位置调整方便，有利于与焊枪配合使用。

Description

一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具及其熔覆工艺

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具及其熔覆工艺。

背景技术

氩弧焊，是使用氩气作为保护气体的一种电弧熔覆焊接技术。与手工焊相比，电弧和熔池可见，操作方便。氩弧焊可焊接活性金属的薄板结构，焊缝质量好，其具有电流密度大，热量集中，熔敷率高，焊接速度快、容易引弧的特点。单丝焊接与双丝焊接的区别，顾名思义，单丝焊接是使用一种焊丝在基板上进行熔覆焊接，而双丝是使用两种焊丝同时焊在一个基板上熔覆两种材料。双丝焊具有焊接速度高，焊丝熔覆率高、焊缝质量好等优点。

氩弧焊小车分焊接形式而定，分带轨道式和无轨道式，焊接小车适合直线式的焊缝焊接，有利于提高焊接效率和提高焊接质量，减少人工劳动强度。在使用机器人机械臂全自动焊接前，一般情况下需要使用焊接小车进行正交实验，对比焊道宏观质量，寻找最优的焊接工艺参数。

然而，现有氩弧焊焊接小车上无法方便的夹持焊枪与送丝嘴，且现有的焊枪与送丝嘴夹具技术中，目前在进行半自动送丝氩弧焊焊接时,无法满足双丝或者单丝之间切换的协调送丝，而且送丝嘴的送丝角度、送丝位置调整不便，不能满足多种工艺条件下对送丝调整的要求，不利于与焊枪配合使用，且夹紧不可靠。

发明内容

为了解决现有技术中存在的送丝嘴的送丝角度和送丝位置调整不便的缺陷，本发明在于提供一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具及其熔覆工艺。

本发明的技术方案是按照如下实现的：

一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，包括用于夹持焊枪的夹持部和用于调节和固定送丝嘴的固定部，所述夹持部可拆卸的连接于所述固定部，且所述固定部可相对于所述夹持部滑动或/和转动；

所述固定部包括固定板一和固定板二，且所述固定板一和所述固定板二之间滑动或/和转动连接；所述固定板二上开设有用于调节所述送丝嘴位置的调节槽二。

优选地，所述夹持部包括用于夹持所述焊枪的夹持块和固定连接于所述夹持块的其中一侧的连接板，所述夹持块上开设有用于容纳焊枪的通孔，所述夹持块侧壁开设有螺纹孔，并通过紧锁螺钉来固定所述焊枪。

优选地，所述连接板上开设有长条形连接槽，所述连接槽用于连接固定部。

优选地，所述固定板一为L型，所述固定板一的一端通过螺母滑动连接于所述连接槽内，另一端开设有调节槽一，所述固定板二滑动或/和转动连接于所述调节槽一，且所述调节槽一与所述连接槽相互垂直。

优选地，所述固定部还包括两个调节螺母，所述送丝嘴设置有外螺纹，并穿过所述固定板二的调节槽二，两个所述调节螺母通过所述外螺纹将所述送丝嘴固定在所述调节槽二内。

优选地，所述固定部(9)有两个，分别位于所述夹持部(3)的两侧。

本发明的另一个目的在于提供一种利用所述夹具的熔覆工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)熔覆准备：将装有焊丝的送丝嘴固定在所述夹具的调节槽内，将焊枪夹持在所述夹持部的通孔内，并调节到合适位置；

(2)预处理：对待熔覆基板进行表面处理，去除表面的氧化层和脱碳层等杂物，并进行预热处理；

(3)熔覆：对上述预处理后的待熔覆基板进行氩弧熔覆；

(4)焊后处理：去除氩弧熔覆后的基板的熔覆层表面毛刺杂质，冷却后打磨，直至其表面具有金属光泽。

优选地，步骤(3)中所述氩弧熔覆的工艺参数如下：

电压为15-20V；

电流为140-220A；

送丝速度为120-180cm/min；

焊接速度为140-170mm/min；

保护气体为体积分数为99.99％的氩气；

气体流量15-20L/min。

本发明的有益效果：本发明提供的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，设置两个用于调节及固定送丝嘴的固定部，既满足双丝或者单丝之间切换的协调送丝，双丝焊具有焊接速度高，焊丝熔覆率高、焊缝质量好等优点。而且送丝嘴的送丝角度、送丝位置调整方便，满足多种工艺条件下对送丝调整的要求，有利于与焊枪配合使用，且夹紧可靠，有利于提高焊接效率和提高焊接质量，减少人工劳动强度。为在使用机器人机械臂全自动焊接前寻找最优的焊接工艺参数提供有利条件。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具的示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具中的夹持部的示意图；

图3为本发明实施例1提供的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具中，固定部中的L型固定板的示意图；

图4为本发明实施例1提供的一种将送丝嘴和焊枪装在基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具后的示意图；

图5为实施例1提供的一种实现双丝的基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具的示意图；

图中，1-焊枪；2-送丝嘴；3-夹持部；4-夹持块；5-连接板；6-固定板一；7-紧锁螺钉；8-固定板二；9-固定部；41-通孔；42-螺纹孔；51-连接槽；61-调节槽一；62-调节螺母；81-调节槽二。

图6为实施例2中正交实验组1～8组的焊道宏观形貌图；

图7为实施例2中焊道的显微硬度相对于低碳钢板表面的距离的变化趋势图；

图8为实施例2中焊道拉伸断口的SEM形貌图；

图9为实施例2中焊道表面的SEM形貌图。

具体实施方式

为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例1

如图1～3所示，一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，包括用于夹持焊枪1的夹持部3和用于固定送丝嘴2的固定部9，所述夹持部3可拆卸的连接于所述固定部9，且所述固定部9可相对于所述夹持部3滑动或/和转动，更有利于调节所述送丝嘴2与所述焊枪1的相对位置；

所述夹持部3包括用于夹持所述焊枪1的夹持块4和固定连接于所述夹持块4的其中一侧的连接板5，所述夹持块4上开设有用于容纳焊枪1的通孔41，所述夹持块4的侧壁开设有螺纹孔42，并通过紧锁螺钉7来固定所述焊枪1。

所述固定部9包括固定板一6和固定板二8，且所述固定板一6和所述固定板二8通过螺栓连接，并可以实现滑动或/和转动；所述固定板二8上开设有用于调节所述送丝嘴2的调节槽二81。

所述连接板5上开设有长条形连接槽51，所述连接槽51用于连接所述固定板一6；所述固定板一6为L型，其一端通过螺母滑动连接于所述连接槽51内，另一端开设有调节槽一61，所述固定板二8通过螺母滑动或/和转动连接与所述调节槽一61，且所述调节槽一61与所述连接槽51相互垂直，以实现送丝嘴2相对于焊枪1的全方位的角度和位置调节。

如图4所示，所述固定部9还包括两个调节螺母62，所述送丝嘴2设置有外螺纹，并穿过所述固定板二8的调节槽二81，两个所述调节螺母62通过所述外螺纹将所述送丝嘴2固定于所述调节槽二81内，并可以实现调节所述送丝嘴2的伸出的长度以及离焊枪1的距离。

如图5所示，所述固定部9和连接板5有两个，分别位于所述固定块4的两侧，以实现双丝或单丝协调送丝的效果，以满足焊接速率快和熔覆效率高的优点。

工作原理：先将焊枪1放入所述固定块4的通孔41内，调整好所需要的位置，将所述紧锁螺钉7拧入所述螺纹孔42内，以将焊枪1固定在所述固定块4内；然后将所述固定板一6一端的调节槽一61和固定板二8上的调节槽二81通过螺母进行连接，并调整到所需要的位置后进行固定，然后将送丝嘴2放入所述固定板二8的调节槽二81内，调整到所需要的位置后，再将设置在所述调节槽二81的两侧的两个调节螺母62拧入具有外螺纹的所述送丝嘴2上，并夹住所述调节槽二81，从而将送丝嘴2固定在所述调节槽二81内；然后将所述固定板一6的另一端通过螺栓安装在所述连接板5的连接槽51内，并调整到所需要的位置，此时，整个熔覆装置安装完成，可以再通过微调送丝嘴2和焊枪1的位置进行精确调整。

实施例2

本实施例采用实施例1安装完成后的熔覆装置，对低碳钢板进行氩弧熔覆工艺，具体包括如下步骤：

(1)焊前准备

对型号为Q235的低碳钢板进行预处理，去除其表面的氧化层或脱碳层等杂物，使用装有砂轮片的角向磨光机打磨表面15min，去除较为厚的氧化层或脱碳层，表面呈现条纹型的金属光泽；再用240#的砂纸打磨表面至将表面的条纹型金属光泽打磨掉，低碳钢板表面呈均匀金属光泽；最后清洗、烘干、备用。

(2)焊前处理

对上述得到的预处理后的低碳钢板预热，将低碳钢板放入DHG-202型电热鼓风干燥箱预热至80℃，预热时间3h，使低碳钢板达到电弧熔覆的最佳温度，这样的熔覆出来的焊道性能更为优良。

(3)寻找熔覆最优参数

选取直径为1.2mm的ER49-1焊丝，所述电弧熔覆工艺参数如下：

电压为15-20V；

电流为160-220A；

送丝速度为130-180cm/min；

焊接速度为140-170mm/min；

保护气体为99.99％的纯氩气；

气体流量15L/min；

使用上述的工艺参数范围进行正交实验，观察焊道成形的宏观形貌，选择出最优的氩弧焊焊接工艺。正交实验参数如表1所示：

表1

(4)后处理：

对熔覆后的低碳钢板表面的熔覆层使用钢刷刷去表面毛刺杂质，等待其冷却后用砂纸打磨，直至看到金属光泽，正交实验组1～8组的焊道宏观形貌如图6所示，可以看出，使用本发明的送丝嘴夹具用于电弧熔覆合适，且实验组6组的电弧熔覆工艺：电流为200A，送丝速度为150cm/min，保护气体为99.99％的纯氩气，气体流量15L/min时，其电弧熔覆焊道成形的宏观形貌余高、余宽最为合适且焊道表面无缺陷，无明显的弧坑、缩孔、裂纹、缺肉等。

选择出最优的氩弧焊熔覆工艺参数(即实验组6组的工艺参数)，进行力学性能测试，使用HVS-1000B数显转塔显微硬度仪测量低碳钢板基体与焊道的硬度，其结果如图7所示。使用WDIV3200电子万能试验机进行室温拉伸试验，其结果如图8所示。使用Sigma500场发射扫描电子显微镜观察断口形貌，其结果如图9所示。

图7为焊道的显微硬度相对于低碳钢板表面的距离的变化趋势图，可以看出，随距离低碳钢板表面的距离的增加，焊道的显微硬度总体呈上升趋势，由此可知根据此最优参数焊接成形出来的焊道表面硬度大于基体部分，佐证了此低碳钢板氩弧焊的最优熔覆参数。

图8为焊道拉伸断口的SEM形貌图，可以看出，拉伸断口有韧窝出现，焊道与低碳钢板基体的结合件呈韧性断裂，且抗拉强度优异。

图9为焊道表面的SEM形貌图，可以看出，焊道表面材料组织晶粒致密，晶粒与晶粒之间均匀且结合度好。

Claims (8)

1.一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，其特征在于，包括用于夹持焊枪(1)的夹持部(3)和用于调节和固定送丝嘴(2)的固定部(9)，所述夹持部(3)可拆卸的连接于所述固定部(9)，且所述固定部(9)可相对于所述夹持部(3)滑动或/和转动；

所述固定部(9)包括固定板一(6)和固定板二(8)，且所述固定板一(6)和所述固定板二(8)之间滑动或/和转动连接；所述固定板二(8)上开设有用于调节所述送丝嘴(2)位置的调节槽二(81)。

2.根据权利要求1所述的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，其特征在于，所述夹持部(3)包括用于夹持所述焊枪(1)的夹持块(4)和固定连接于所述夹持块(4)的其中一侧的连接板(5)，所述夹持块(4)上开设有用于容纳焊枪(1)的通孔(41)，所述夹持块(4)侧壁开设有螺纹孔(42)，并通过紧锁螺钉(7)来固定所述焊枪(1)。

3.根据权利要求2所述的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，其特征在于，所述连接板(5)上开设有长条形连接槽(51)，所述连接槽(51)用于连接固定部(9)。

4.根据权利要求3所述的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，其特征在于，所述固定板一(6)为L型，所述固定板一(6)的一端通过螺母滑动连接于所述连接槽(51)内，另一端开设有调节槽一(61)，所述固定板二(8)滑动或/和转动连接于所述调节槽一(61)，且所述调节槽一(61)与所述连接槽(51)相互垂直。

5.根据权利要求1所述的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，其特征在于，所述固定部(9)还包括两个调节螺母(62)，所述送丝嘴(2)设置有外螺纹，并穿过所述固定板二(8)的调节槽二(81)，两个所述调节螺母(62)通过所述外螺纹将所述送丝嘴(2)固定在所述调节槽二(81)内。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于氩弧焊小车上用送丝嘴夹具，其特征在于，所述固定部(9)有两个，分别位于所述夹持部(3)的两侧。

7.一种利用权利要求1～6任一项所述夹具的熔覆工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)熔覆准备：将装有焊丝的送丝嘴(2)固定在所述夹具的调节槽二(81)内，将焊枪(1)夹持在所述夹持部(3)的通孔(41)内，并调节到合适位置；

(2)预处理：对待熔覆基板进行表面处理，去除表面的氧化层和脱碳层等杂物，并进行预热处理；

(3)熔覆：对上述预处理后的待熔覆基板进行氩弧熔覆；

(4)焊后处理：去除氩弧熔覆后的基板的熔覆层表面毛刺杂质，冷却后打磨，直至其表面具有金属光泽。

8.根据权利要求7所述的熔覆工艺，其特征在于，步骤(3)中所述氩弧熔覆的工艺参数如下：

电压为15-20V；

电流为140-220A；

送丝速度为120-180cm/min；

焊接速度为140-170mm/min；

保护气体为体积分数为99.99％的氩气；

气体流量15-20L/min。