CN110587169A - 一种boss头修复焊接装置及修复焊接方法 - Google Patents

一种boss头修复焊接装置及修复焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及BOSS头修复焊接技术领域，具体涉及为一种BOSS头修复焊接装置及修复焊接方法，包括，支管夹具，设于支管；干管夹具，设于干管；预拉力机构，一端与支管夹具连接，另一端与干管夹具连接；预拉力机构为支管夹具提供沿支管轴线并远离BOSS头的预拉力；预拉力通过支管夹具传递给支管。整个BOSS头堆焊完成2/3时，停止焊接，安装BOSS头修复焊接装置，使支管在预拉力的情况下完成BOSS头缺陷区域剩下部分的堆焊。本发明焊接修复的区域表面压应力峰值增大，压应力区域增宽，有效的改善了焊接修复区域的表面应力状况，提高了焊接修复区域的整体力学性能，减少工件更换或者修复的次数，延长了工件的使用寿命。

Description

一种BOSS头修复焊接装置及修复焊接方法
技术领域
本发明涉及BOSS头修复焊接技术领域，具体涉及为一种BOSS头修复焊接装置及修复焊接方法。
背景技术
焊接是工程建设的一项基本工艺，也是应用非常广泛的一种工程技术，但是焊接接头和焊缝也常常伴随一些缺陷，或者说有的焊接接头开始没有问题，在使用一段时间后出现了缺陷，但是有些工件是应用在比较重要的场合，焊接接头出现问题后也不能把整个工件直接丢掉，因为重新制作一个工件可能需要一定的时间或者比较贵重的材料，或者工艺流程比较复杂，又或者工件接头本身的缺陷很小，这样我们只需要对出现问题的区域进行修复即可。修复工艺节省了大量时间和材料。
现有的对焊接区域出现缺陷问题进行修复的方法和装置多是对缺陷表面进行一定处理后直接进行修复焊接。比如公开号为CN109290708A的中国专利公开了BOSS头修复的自动焊接机器人系统及控制方法，包括视觉系统、4轴焊接机器人、母管夹紧机构、支管夹紧机构、2轴平台、AGV 移动平台和控制机箱。其中，视觉系统、4轴焊接机器人、控制机箱、2 轴平台、支管夹紧机构与母管夹紧机构均设置在AGV移动平台上，AGV移动平台按照预先规划路径移动到达支管焊缝位置。
虽然上述专利BOSS头修复的自动焊接机器人系统及控制方法中的机器人能够代替人工焊接，解决了BOSS头表面焊缝缺陷问题，但是，直接进行修复焊接的效果不佳，导致修复完的BOSS头工作一段时间后又出现缺陷，需再次进行修复，BOSS头每修复一次的损失比较大。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的BOSS头表面焊缝缺陷直接修复焊接效果不佳，需多次进行修复的问题，提出了一种BOSS头修复焊接装置及修复焊接方法。
为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种BOSS头修复焊接装置，包括，支管夹具，设于支管；干管夹具，设于干管；预拉力机构，一端与支管夹具连接，另一端与干管夹具连接；预拉力机构为支管夹具提供沿支管轴线并远离BOSS头的预拉力；预拉力通过支管夹具传递给支管。
进一步地，所述预拉力机构包括第一顶杆、第二顶杆与松紧螺旋扣；第一顶杆与第二顶杆通过松紧螺旋扣连接，第一顶杆远离松紧螺旋扣的一端与所述支管夹具连接，第二顶杆远离松紧螺旋扣的一端与所述干管夹具连接。
进一步地，所述支管夹具套设于支管外并与支管可拆卸连接；所述干管夹具套设于干管外并与干管可拆卸连接。
进一步地，所述支管夹具由左右两个围绕支管的夹板通过螺栓连接而成；所述支管夹具整体为十字形状，中心为矩形状，四周为突出状。
进一步地，还包括应变式测力传感器与显示器，应变式测力传感器对称分布在所述支管夹具的突出状部位并与显示器电性连接；所述支管夹具的突出状部位还设有缺口。
进一步地，所述干管夹为圆形卡箍，卡箍通过螺栓与干管可拆卸连接；卡箍外表面设有与支管夹具突出状部位相对应的支撑耳片。
进一步地，第一顶杆远离松紧螺旋扣的一端位于缺口内，第二顶杆远离松紧螺旋扣的一端位于支撑耳片内。
进一步地，所述第一顶杆与所述第二顶杆的两端均设有螺纹；第一顶杆、第二顶杆均与松紧螺旋扣螺纹连接；第一顶杆远离松紧螺旋扣的一端通过螺母固定于缺口内；支撑耳片设有螺纹孔，第二顶杆远离松紧螺旋扣的一端与支撑耳片内的螺纹孔相配合。
本发明还提供一种BOSS头修复焊接方法，包括以下步骤：
S1：BOSS头缺陷区域的堆焊完成2/3时，停止焊接；
S2：安装BOSS头修复焊接装置；
S3：旋转松紧螺旋扣，使支管夹具整体受到一个沿支管轴线并远离干管的预拉力，预拉力通过支管夹具传递给支管；
S4：在支管受预拉力的状态下，完成BOSS头缺陷区域剩下部分的堆焊；
S5：BOSS头冷却后卸载预拉力，拆除BOSS头修复焊接装置。
进一步地，步骤S3中，通过显示器观察应变式测力传感器测得的数据调节不同位置处的松紧螺旋扣。
相比于现有技术，本发明具有以下优点和有益效果：BOSS头在保持预拉力的状态下进行焊接，焊接修复的区域表面压应力峰值增大，压应力区域增宽，有效的改善了焊接修复区域的表面应力状况，提高了焊接修复区域的整体力学性能，降低BOSS头使用过程中受腐蚀或者其他原因产生缺陷的概率，减少工件更换或者修复的次数，在一定程度上延长了工件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例整体结构图。
图中：2支管夹具、3应变式测力传感器、4上紧固螺母、5缺口、6 下紧固螺母、7第一顶杆、8松紧螺旋扣、10第二顶杆、11支撑耳片、13 干管夹具、14第一紧固螺纹孔、15第二紧固螺纹孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例一
本实施例提供一种BOSS头修复焊接装置，如图1所示，包括支管夹具2、干管夹具13与预拉力机构。其中，支管夹具2设于支管，干管夹具13设于干管。预拉力机构的一端与支管夹具2连接，另一端与干管夹具13连接。预拉力机构为支管夹具2提供沿支管轴线并远离BOSS头的预拉力，预拉力通过支管夹具2传递给支管。本实施例通过支管夹具2固定支管，并通过固定于干管上的干管夹具13为支撑，调整预拉力机构使支管受到一个与其轴线平行并远离BOSS头的预拉力，在预拉力的状态下对 BOSS头表面焊缝缺陷进行焊接，焊接修复的区域表面压应力峰值增大，压应力区域增宽，有效的改善了焊接修复区域的表面应力状况，提高了焊接修复区域的整体力学性能，降低BOSS头使用过程中受腐蚀或者其他原因产生缺陷的概率，减少工件更换或者修复的次数，在一定程度上延长了工件的使用寿命。
所述预拉力机构包括第一顶杆7、第二顶杆10与松紧螺旋扣8。第一顶杆7与第二顶杆10通过松紧螺旋扣8连接，第一顶杆7远离松紧螺旋扣8的一端与所述支管夹具2连接，第二顶杆10远离松紧螺旋扣8的一端与所述干管夹具13连接。转动松紧螺旋扣8时，第一顶杆7与第二顶杆10能同时相对松紧螺旋扣8伸出或缩进，依此调整支管受到的预拉力大小。
为便于支管夹具2的拆卸与安装，所述支管夹具2套设于支管外并与支管可拆卸连接。为便于干管夹具13的拆卸与安装，所述干管夹具13 套设于干管外并与干管可拆卸连接。所述支管夹具2由左右两个围绕支管的夹板通过螺栓连接而成。所述支管夹具2整体为十字形状，中心为矩形状，四周为突出状，整个支管夹具2材质均匀，厚度均匀，刚度较大。本实施例通过调整松紧螺旋扣8来调整第一顶杆7与第二顶杆10，进而对支管上的十字形支管夹具2的四个突出部位施加一个向上的力，均布的四个突出部位把这四个均布向上的力传递给被支管夹具2夹紧的支管，使支管受到一个与其轴线平行并远离BOSS头的预拉力，在保持预拉力的状态下进行焊接，焊接完成冷却后拆除BOSS头修复焊接装置，卸载预拉力。
本实施例还包括应变式测力传感器3与显示器，应变式测力传感器3 对称分布在所述支管夹具2的突出状部位并与显示器电性连接。应变式测力传感监测预拉力机构提供预拉力的大小，并将测得的数据在显示器中显示，通过显示器观察测得的数据。本实施例支管夹具2突出状部位均匀对称设置四个应变式测力传感器3，通过显示器显示的数据进而调节四个松紧螺旋扣8，使支管夹具2十字突出部位受力相等。
为便于支管夹具2与预拉力机构连接，所述支管夹具2的突出状部位还设有缺口5，缺口5为条形状。所述干管夹为圆形卡箍，卡箍通过螺栓与干管可拆卸连接。卡箍外表面设有与支管夹具2突出状部位相对应的支撑耳片11。支撑耳片11位于干管夹具13的两侧。支撑耳片11所在平面与支管轴线垂直，且具有较大的刚度。第一顶杆7远离松紧螺旋扣8的一端位于缺口5内，第二顶杆10远离松紧螺旋扣8的一端位于支撑耳片11 内。
所述第一顶杆7与所述第二顶杆10的两端均设有螺纹。第一顶杆7、第二顶杆10均与松紧螺旋扣8螺纹连接。第一顶杆7远离松紧螺旋扣8 的一端通过上紧固螺母4与下紧固螺母6固定在缺口5的合适位置处。支撑耳片11设有螺纹孔，第二顶杆10远离松紧螺旋扣8的一端与支撑耳片 11内的螺纹孔相配合。第一顶杆7远离松紧螺旋扣8的一端螺纹与第二顶杆10远离松紧螺旋扣8的一端螺纹相反，松紧螺旋扣8内部两段的螺纹相反。转动松紧螺旋扣8时，第一顶杆7与第二顶杆10能同时伸出或缩进，依此调整支管受到的预拉力大小。
本实施例的具体安装过程为：首先，把干管夹具13固定到干管上合适的位置，接着用螺栓和螺母穿过干管夹具13的第一紧固螺纹孔14；然后，把第二顶杆10安装在支撑耳片11上，旋紧松紧螺旋扣8；之后，螺栓和螺母穿过支管夹具2的第二紧固螺纹孔15，使支管夹具2安装在合适位置，并用上紧固螺母4与下紧固螺母6把第一顶杆7固定在支管夹具2的十字突出部位上的条形状缺口5内；最后，反方向旋转松紧螺旋扣8，使支管夹具2整体受到一个沿支管轴线并远离BOSS头的预拉力，传递到支管上就是一个与支管轴线平行的预拉力。在支管受预拉力的状态下对 BOSS头Overlay堆焊工件的缺陷区域进行修复焊接，等冷却后卸载预拉力，拆除BOSS头修复焊接装置。预拉力状态下的修复焊接区域表面压应力峰值增大，压应力区域增宽，修复焊接表面应力状态有了很大改善，工件更耐用。
实施例二
对应于上述BOSS头修复焊接装置，本发明实施例还提供一种BOSS头修复焊接方法，包括以下步骤：
S1：BOSS头缺陷区域的堆焊完成2/3时，停止焊接；
S2：安装BOSS头修复焊接装置；
S3：旋转松紧螺旋扣，使支管夹具整体受到一个沿支管轴线并远离 BOSS头的预拉力，预拉力通过支管夹具传递给支管；
S4：在支管受预拉力的状态下，完成BOSS头缺陷区域剩下部分的堆焊；
S5：BOSS头冷却后卸载预拉力，拆除BOSS头修复焊接装置。
其中，步骤S3中，通过显示器观察应变式测力传感器测得的数据调节不同位置处的松紧螺旋扣，使支管夹具十字突出的四个部位受力相等。
本实施例针对BOSS头Overlay堆焊工件在制造时，当整个BOSS头堆焊完成2/3时，停止焊接，安装实施例一所述的BOSS头修复焊接装置完成BOSS头缺陷区域剩下部分的堆焊。按照本实施例的方法进行操作，整个工件的表面应力状态均有所改善，降低使用过程中受腐蚀或者其他原因产生缺陷的概率，减少工件更换或者修复的次数，在一定程度上延长了工件的使用寿命。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种BOSS头修复焊接装置，其特征在于：包括，
支管夹具(2)，设于支管；
干管夹具(13)，设于干管；
预拉力机构，一端与支管夹具(2)连接，另一端与干管夹具(13)连接；
预拉力机构为支管夹具(2)提供沿支管轴线并远离BOSS头的预拉力；预拉力通过支管夹具(2)传递给支管。
2.根据权利要求1所述的BOSS头修复焊接装置，其特征在于：所述预拉力机构包括第一顶杆(7)、第二顶杆(10)与松紧螺旋扣(8)；第一顶杆(7)与第二顶杆(10)通过松紧螺旋扣(8)连接，第一顶杆(7)远离松紧螺旋扣(8)的一端与所述支管夹具(2)连接，第二顶杆(10)远离松紧螺旋扣(8)的一端与所述干管夹具(13)连接。
3.根据权利要求1所述的BOSS头修复焊接装置，其特征在于：所述支管夹具(2)套设于支管外并与支管可拆卸连接；所述干管夹具(13)套设于干管外并与干管可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的BOSS头修复焊接装置，其特征在于：所述支管夹具(2)由左右两个围绕支管的夹板通过螺栓连接而成；所述支管夹具(2)整体为十字形状，中心为矩形状，四周为突出状。
5.根据权利要求4所述的BOSS头修复焊接装置，其特征在于：还包括应变式测力传感器(3)与显示器，应变式测力传感器(3)对称分布在所述支管夹具(2)的突出状部位并与显示器电性连接；所述支管夹具(2)的突出状部位还设有缺口(5)。
6.根据权利要求5所述的BOSS头修复焊接装置，其特征在于：所述干管夹为圆形卡箍，卡箍通过螺栓与干管可拆卸连接；卡箍外表面设有与支管夹具(2)突出状部位相对应的支撑耳片(11)。
7.根据权利要求6所述的BOSS头修复焊接装置，其特征在于：第一顶杆(7)远离松紧螺旋扣(8)的一端位于缺口(5)内，第二顶杆(10)远离松紧螺旋扣(8)的一端位于支撑耳片(11)内。
8.根据权利要求7所述的BOSS头修复焊接装置，其特征在于：所述第一顶杆(7)与所述第二顶杆(10)的两端均设有螺纹；第一顶杆(7)、第二顶杆(10)均与松紧螺旋扣(8)螺纹连接；第一顶杆(7)远离松紧螺旋扣(8)的一端通过螺母固定于缺口(5)内；支撑耳片(11)设有螺纹孔，第二顶杆(10)远离松紧螺旋扣(8)的一端与支撑耳片(11)内的螺纹孔相配合。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的BOSS头修复焊接装置的BOSS头修复焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：BOSS头缺陷区域的堆焊完成2/3时，停止焊接；
S2：安装BOSS头修复焊接装置；
S3：旋转松紧螺旋扣，使支管夹具整体受到一个沿支管轴线并远离干管的预拉力，预拉力通过支管夹具传递给支管；
S4：在支管受预拉力的状态下，完成BOSS头缺陷区域剩下部分的堆焊；
S5：BOSS头冷却后卸载预拉力，拆除BOSS头修复焊接装置。
10.根据权利要求9所述的BOSS头修复焊接方法，其特征在于：步骤S3中，通过显示器观察应变式测力传感器(3)测得的数据调节不同位置处的松紧螺旋扣(8)。
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