CN110587082A - 一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，包括：架子、动力传输装置、锅体、进气装置、升降装置、三爪卡盘、试管和焊枪；在所述架子的上端设置锅体；在所述架子的一侧设置动力传输装置；在所述锅体的两侧分别设置有进气装置；在所述锅体内设置升降装置，且升降装置与动力传输装置之间相配合连接；在所述升降装置的上端设置三爪卡盘，且三爪卡盘与升降装置之间通过直柱连接；所述试管固定在三爪卡盘上；所述焊枪设置在试管的一侧。本发明焊接钛合金试管，气体可以有效、及时的保护焊接缝，使得钛合金隔离气体，让焊接接头的力学性能提高，使焊接质量得到满足要求。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是涉及一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置。
背景技术
钛合金具有强度高,耐腐蚀、耐低温以及高温下具有高的疲劳强度,低的膨胀系数,良好的可加工性等优点,用其建造的结构在任何自然环境中都充分发挥作用通过分析和查阅相关资料了解钛合金在大气下焊接的主要难题是保护问题,钛合金在高温下,特别是在熔融状态下与气体发生急剧的作用,钛合金与这些气体元素的作用将引起焊接接头的性能下降和脆化。因此在焊接钛合金时获得优质焊接接头的必备条件是,不仅要可靠地保护好焊接熔池免受空气的污染而且也要保护好焊缝金属的冷却段、近缝区和焊缝的反面金属,直至温度降至400℃以下。只有将空气中的氧、氢、氮等与钛有极强亲和力的气体与焊缝进行隔离才能减少其对焊缝的氧化,进而减少焊接缺陷的产生,满足设计的要求。
目前,钛合金试管焊接技术,其环缝在空气中直接焊接,无法满足项目要求。钛合金试管焊接,通常采用真空充氢箱内焊接,焊前将待焊件装入炉体内,炉体抽真空,然后冲入氢气。如此能保护钛合金试管的焊缝,焊接时免受杂质元素侵袭,但设备价格较高,专一性较强,小批量产品使用此设备不经济。通过《氩弧焊装置及应用技术讲座——第五章TIG焊焊枪使用要点》我们知道焊接时保护气体的作用在于它连续地从焊枪和喷咀中流出,把电弧周围的空气排开,保护好电极、熔化金属和处于高温下的近缝区金属,使它们不与周围空气接触和发生作用,保证焊接质量。能否完成这个任务,在很大程度上取决于保护气体流出喷咀后的状态。当然,我们希望得到的状态是平稳的层流。若气体从喷咀中喷出紊流,会使电弧周围空气卷入电弧区,破坏对焊接过程的保护作用,降低焊接接头质量。焊接时最好以层流状态流出。针对这一情况，设计一种可以混合几种气体的装置来保护焊接缝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置。
为实现上述目的，本发明采用以下内容：
一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，包括：架子、动力传输装置、锅体、进气装置、升降装置、三爪卡盘、试管和焊枪；在所述架子的上端设置锅体；在所述架子的一侧设置动力传输装置；在所述锅体的两侧分别设置有进气装置；在所述锅体内设置升降装置，且升降装置与动力传输装置之间相配合连接；在所述升降装置的上端设置三爪卡盘，且三爪卡盘与升降装置之间通过直柱连接；所述试管固定在三爪卡盘上；所述焊枪设置在试管的一侧。
优选的是，所述动力传输装置包括电机、同步带轮、同步带、轴承、小锥轮和大锥轮；所述同步带轮包括上同步带轮和下同步带轮；所述上同步带轮和下同步带轮分别设置在架体外侧的上侧两端；在所述架体的内侧底端设置电机，且电机与下同步带轮相配合使用；所述上同步带轮和下同步带轮之间通过同步带连接；在所述上同步带轮的内侧设置轴承，且轴承穿过架体；在所述轴承的末端设置小锥轮；在所述架体的底端中心设置大锥轮；所述小锥轮与大锥轮之间相配合。
优选的是，所述升降装置包括升降旋钮、转动轴、齿条、底盘、拉环和齿轮；所述升降旋钮设置在齿轮上；所述转动轴设置在锅体内部的底端中心，且穿过锅体与大锥轮连接；在所述转动轴的侧面设置齿条；在所述转动轴的上端设置底盘；在所述底盘的左侧设置拉环；在所述底盘的右侧设置齿轮，且齿轮与齿条相配合；在所述底盘的上端设置直柱，且通过直柱与三爪卡盘连接。
优选的是，所述进气装置包括压力表、压力管试节流阀、流量表、流量管试节流阀、连接管、和气接头；所述气接头设置在锅体的侧面；在所述气接头的末端设置连接管；在所述连接管上分别设置有压力表、压力管试节流阀、流量表和流量管试节流阀。
本发明具有以下优点：
本人装置把需要保护钛合金的气体通过连接管，在压力、流量的控制下，通过通风管来使气流稳定均匀流入锅体，并且打在锅体壁上，让在锅体形成很好的气氛，把需要焊接的试管放入锅体，用三抓卡盘夹紧；通过调旋转按钮可以调定试管的上下移动；焊接其他面时可以通过电机带动卡盘旋转，从而让试管转动。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置的结构示意图。
图2是本发明调整三爪卡盘上下移动的示意图。
图3是本发明固定三爪卡盘上下移动的结构示意图。
图4是本发明三爪卡盘的结构示意图。
图5是本发明焊接试管的示意图。
图中，各附图标记为：
1-电机，2-架子，3-下同步带轮，31-上同步带轮，4-同步带，5-轴承，6-小锥轮，7-大锥轮，8-转动轴，9-齿条，10-底盘，11-拉环，12-压力表，13-压力管试节流阀，14-流量表，15-流量管试节流阀，16-连接管，17-气接头，18-锅体，19-焊枪，20-试管，21-三爪卡盘，22-直柱，23-齿轮，24-升降旋钮，25-内六角螺丝，26-卡板，27-铜片。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1至5所示，一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置包括：架子2、动力传输装置、锅体18、进气装置、升降装置、三爪卡盘21、试管20和焊枪19；在所述架子2的上端设置锅体18；在所述架子2的一侧设置动力传输装置；当启动动力传输装置可以带动试管20转动。在所述锅体18的两侧分别设置有进气装置；通过设置进气装置可以往锅体18内固定的排放气体。在所述锅体18内设置升降装置，且升降装置与动力传输装置之间相配合连接；在所述升降装置的上端设置三爪卡盘21，且三爪卡盘21与升降装置之间通过直柱22连接；所述试管20固定在三爪卡盘21上；所述焊枪19设置在试管20的一侧，且与试管20相配合，用于焊接20试管。
进一步地，所述动力传输装置包括电机1、同步带轮、同步带4、轴承5、小锥轮6和大锥轮7；所述同步带轮包括上同步带轮31和下同步带轮3；所述上同步带轮31和下同步带轮3分别设置在架体2外侧的上侧两端；在所述架体2的内侧底端设置电机1，且电机1与下同步带轮3相配合使用；当电机1运行时，可以带动下同步带轮3转动。所述上同步带轮31和下同步带轮3之间通过同步带4连接；当下同步带轮3转动时，会带动上同步带轮31转动。在所述上同步带轮31的内侧设置轴承5，且轴承与上同步带轮31固定连接，并且轴承5穿过架体2；在所述轴承5的末端设置小锥轮6；当轴承5转动时，会带动小锥轮6转动。在所述架体2的底端中心设置大锥轮7；所述小锥轮6与大锥轮7之间相配合，当小锥轮6转动时，会带动大锥轮7转动。
进一步地，所述升降装置包括升降旋钮24、转动轴8、齿条9、底盘10、拉环11和齿轮23；所述升降旋钮24设置在齿轮23上；所述转动轴8设置在锅体18内部的底端中心，且穿过锅体18与大锥轮7连接；当大锥轮7转动时，可以带动转动轴7转动。在所述转动轴8的侧面设置齿条9；在所述转动轴8的上端设置底盘10；在所述底盘10的左侧设置拉环11；在所述底盘10的右侧设置齿轮23，且齿轮23与齿条9相配合；通过齿轮23和齿条9的配合运转，可以带动底盘10上下运动。在所述底盘10的上端设置直柱22，且通过直柱22与三爪卡盘21连接。当底盘10上下移动时，同时带动了三爪卡盘21上下移动。
进一步地，所述进气装置有八个，且均匀的分成四组，每组两个，分别设置在锅体18的两侧。
进一步地，所述进气装置包括压力表12、压力管试节流阀13、流量表14、流量管试节流阀15、连接管16、和气接头17；所述气接头17设置在锅体18的侧面；在所述气接头17的末端设置连接管16；在所述连接管16上分别设置有压力表12、压力管试节流阀13、流量表14和流量管试节流阀15。
进一步地，在所述三爪卡盘21的末端设置铜片27，且铜片27呈圆弧状，并且与试管20的圆周相配合。由于铜片27由铜制成导热性好，因此便于散热；同时三爪卡盘21可以根据试管20直径的大小进行更换，以便于把试管20固定爪，此时三爪卡盘通过内六角螺丝25固定。
进一步地，在所述底盘10的一侧设置卡板26；所述卡板26与拉环11之间相连接，且卡板26与齿条9相配合使用。
钛合金由于其优异的综合性能而成为航空、航天以及化学工业等特殊装备制造的重要材料，称之为“太空金属”。但是，在高温下，钛合金强烈吸收氧气、氮气和氢气，钛会从250℃开始吸收氢，从400℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮，随着温度不断升高，钛会吸收更多的气体。钛合金焊接过程中焊缝高温区气体的保护将直接影响到焊接后的材料性能，成为确定防护效果的关键。正焊接时保护气体的作用在于它连续地从焊枪和喷咀中流出,把电弧周围的空气排开,保护好电极、熔化金属和处于高温下的近缝区金属,使它们不与周围空气接触和发生作用,保证焊接质量。能否完成这个任务,在很大程度上取决于保护气体流出喷咀后的状态。当然,我们希望得到的状态是平稳的层流。若气体从喷咀中喷出紊流,会使电弧周围空气卷入电弧区,破坏对焊接过程的保护作用,降低焊接接头质量。
把需要保护钛合金的气体通过连接管，在压力、流量的控制下，通过气接头来使气流稳定均匀流入锅体，并且打在锅体壁上，让在锅体形成很好的气氛，把需要焊接的试管放入锅体，用三爪卡盘夹紧。通过调旋转按钮来调定试管的上下移动。在焊接时，气体通过上面的圆口，均匀的跑出并有效保护焊接高温区。焊接其他面是可以通过电机带动卡盘旋转，从而让试管转动。而固定的铜片为具有良好导热的紫铜，起到了很好的冷却效果。具体包括以下步骤：
(1)结合图1，将下同步带轮3装在电机1上，通过同步带4来带动大、小锥轮转动。大、小锥轮带动三爪卡盘21转动，从而达到试管20的旋转。
(2)在放入装置中前，需要将试管20点焊在一起，将点焊的试管20放入锅体18里的三爪卡盘21里，拧内六角螺栓25来带动三爪卡盘21上铜片27夹紧试管，且通过铜片27来散热夹紧的试管20。
(3)结合2，通过调升降旋钮24，让齿轮23带动在传动轴8上的齿条9，来带动底盘10上下移动，进而带动三爪卡盘21和试管20上下移动。当调到合适位置，结合图3，将拉环11旋转90度从底盘10中的卡槽中取出，然后往后一拉，让拉环11带动卡板26移动，进而卡住齿条9，然后拉环11在旋转90度，再次卡入卡槽。这样试管20上下移动被控制住。
(4)打开气瓶，打开压力管式节流阀13和流量管式节流阀15，让气体通过连接管16和气接头17让气体以层流流入，并且打到锅体18壁上，让气体更好的保护焊接，当锅体18里有害气体排除后，打开焊枪19，开始焊接。
当焊完一个面时，焊其他面时，通过电机1带动同步轮3，进而带动大、小锥轮运转，来让试管20旋转。
通过改变气氛比例来研究出不同钛合金焊接最优的气氛比例，使焊接质量达到最好。本装置将试管20放在锅体18里面，用三爪卡盘21夹紧，三爪卡盘21前面放有铜片27，通过铜片27来使试管20快速降温，使试管20达到合适温度。铜片27和三爪卡盘21为一体，铜片27利用厚度不一来适应试管20的不同直径。即焊接不同试管20时，直接换三爪卡盘21即可。三爪卡盘21通过齿轮23与齿条9的配合，让三爪卡盘21带动试管20上下移动。通过大、小锥轮与电机1的配合，使三爪卡盘21带动试管20旋转，来配合焊接不同面的需求。在本发明中重要的气体保护在下面的装置里，通过上下两层八个进气装置给锅体18放保护气，这两层是以45度交叉分开，以使得锅体18内气体达到均匀，并且八个进气装置在锅体内配有通风管，使得气体以平稳的层流流出，更好保护焊接质量。进气装置上装有压力表和流量表，并有管试节流阀阀芯，来调定锅体18里的气氛，使气体的比例达到最好效果，而且可以有效的控制锅体18里压力和流量。可以随时打开关闭气体。八个进气装置可以快速充满锅体18。排除里面的有害气体。锅体18和架子都是快拆连接，能快速组装和拆卸。
按照本发明焊接钛合金试管20，气体可以有效、及时保护焊接缝，使得钛合金隔离气体，让焊接接头的力学性能提高，使焊接质量得到满足要求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，其特征在于，包括：架子、动力传输装置、锅体、进气装置、升降装置、三爪卡盘、试管和焊枪；在所述架子的上端设置锅体；在所述架子的一侧设置动力传输装置；在所述锅体的两侧分别设置有进气装置；在所述锅体内设置升降装置，且升降装置与动力传输装置之间相配合连接；在所述升降装置的上端设置三爪卡盘，且三爪卡盘与升降装置之间通过直柱连接；所述试管固定在三爪卡盘上；所述焊枪设置在试管的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，其特征在于，所述动力传输装置包括电机、同步带轮、同步带、轴承、小锥轮和大锥轮；所述同步带轮包括上同步带轮和下同步带轮；所述上同步带轮和下同步带轮分别设置在架体外侧的上侧两端；在所述架体的内侧底端设置电机，且电机与下同步带轮相配合使用；所述上同步带轮和下同步带轮之间通过同步带连接；在所述上同步带轮的内侧设置轴承，且轴承穿过架体；在所述轴承的末端设置小锥轮；在所述架体的底端中心设置大锥轮；所述小锥轮与大锥轮之间相配合。
3.根据权利要求2所述的一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，其特征在于，所述升降装置包括升降旋钮、转动轴、齿条、底盘、拉环和齿轮；所述升降旋钮设置在齿轮上；所述转动轴设置在锅体内部的底端中心，且穿过锅体与大锥轮连接；在所述转动轴的侧面设置齿条；在所述转动轴的上端设置底盘；在所述底盘的左侧设置拉环；在所述底盘的右侧设置齿轮，且齿轮与齿条相配合；在所述底盘的上端设置直柱，且通过直柱与三爪卡盘连接。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，其特征在于，所述进气装置有八个，且均匀的分成四组，每组两个，分别设置在锅体的两侧。
5.根据权利要求4所述的一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，其特征在于，所述进气装置包括压力表、压力管试节流阀、流量表、流量管试节流阀、连接管、和气接头；所述气接头设置在锅体的侧面；在所述气接头的末端设置连接管；在所述连接管上分别设置有压力表、压力管试节流阀、流量表和流量管试节流阀。
6.根据权利要求1所述的一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，其特征在于，在所述三爪卡盘的末端设置铜片，且铜片呈圆弧状，并且与试管的圆周相配合。
7.根据权利要求1所述的一种钛合金试管焊接气氛保护调定装置，其特征在于，在所述底盘的一侧设置卡板；所述卡板与拉环之间相连接，且卡板与齿条相配合使用。
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