CN112045290A - 用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头及堆焊装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头及堆焊装置，包括堆焊头本体，所述堆焊头本体为多层套管结构，所述堆焊头本体从内到外依次包括同轴设置的离子气管、冷却水管、送粉管和外保护管，所述离子气管中心设有钨极，所述离子气管的一端形成锥形的等离子弧出口，所述冷却水管在等离子弧出口外周形成封闭端部，所述送粉管在等离子弧出口外周设有送粉喷嘴。本发明将堆焊枪的堆焊头进行分离设置，堆焊头采用多层套管结构，减小堆焊头的体积，以适用于小孔堆焊；配置深孔堆焊头和小孔侧壁堆焊头以适用于不同场合，应用范围广；通过行走机构和堆焊摆动器实现自动堆焊，降低人工劳动强度，保证产品堆焊的一致性，提高产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种堆焊头及堆焊装置，尤其涉及一种用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头及堆焊装置。
背景技术
现有的各类密封性能要求较高的高温、高压阀门密封面均采用钴基合金（STELLITE）堆焊，由于等离子粉末堆焊的堆焊枪体积较大，对于直径小于50mm的小口径阀门的大深径比的深孔和小孔无法实现自动堆焊；目前阀门的小口径阀座、小口径阀门的阀体、套筒深孔堆焊均采用手工电弧焊、手工氩弧焊等堆焊工艺方法。
手工堆焊的缺点：一是操作工劳动强度大、生产效率低，且堆焊层质量受操作工人为因素影响大，由于密封面堆焊工艺不稳定，而造成阀门产品上的硬质合金密封面开裂、气孔，在核级项目上不允许补焊，从而直接造成阀门铸锻件的报废；二是焊接废品率高，手工焊接能量大，堆焊合金层易受母材稀释，从而造成堆焊层的硬度值、耐腐蚀性能、高温力学性能等设计指标不稳定；三是钴基硬质合金的堆焊，母材在焊前都需经350℃的预热处理，经预热后的小口径阀门的阀体、套筒不便于焊工近距离深入施焊，焊接时容易灼伤操作工。因此，现有技术还有待改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头及堆焊装置，采用多层套管结构的堆焊头，减小堆焊头的尺寸，使其适用于小口径阀门。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，包括堆焊头本体，所述堆焊头本体为多层套管结构，所述堆焊头本体从内到外依次包括同轴设置的离子气管、冷却水管、送粉管和外保护管，所述离子气管中心设有钨极，所述离子气管的一端形成锥形的等离子弧出口，所述冷却水管在等离子弧出口外周形成封闭端部，所述送粉管在等离子弧出口外周设有送粉喷嘴。
进一步地，所述钨极在等离子弧出口处的端部呈锥形，所述钨极连接到非转移弧电源从等离子弧出口喷出等离子弧；所述离子气管输送离子气；所述冷却水管连通到冷却循环水箱，对堆焊头本体进行水冷却。
进一步地，所述送粉管连接到送粉器，所述送粉管将送粉器通过送粉气输送的等离子粉末经由送粉喷嘴喷出到焊接面。
进一步地，所述堆焊头本体的等离子弧出口与焊接面的距离范围为3mm-12mm，所述堆焊头本体一次堆焊的厚度范围为0.5mm-3mm，一次堆焊的宽度范围为2mm-10mm。
进一步地，所述堆焊头本体包括深孔端面堆焊头和小孔侧壁堆焊头，对深度与内径比例范围在5：1-10:1且内径在30mm-50mm的深孔的端面进行堆焊时，采用深孔端面堆焊头；对孔径在30mm-50mm的小孔的侧壁进行堆焊时，采用小孔侧壁堆焊头。
进一步地，所述深孔端面堆焊头呈长圆柱形，所述深孔端面堆焊头直径范围为15mm-30mm，所述深孔端面堆焊头的等离子弧出口设置在端面；所述小孔侧壁焊头呈圆柱形，所述小孔侧壁堆焊头直径范围为15mm-30mm，所述小孔侧壁堆焊头的等离子弧出口设置在靠近端部的侧面。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊装置，包括堆焊机、堆焊枪、焊枪驱动机构和焊粉输送机构；所述堆焊机包括焊接主机和焊接控制器；所述堆焊头设置在堆焊枪上；所述堆焊枪设置在焊枪驱动机构上；所述焊接控制器与焊接主机、堆焊枪、焊枪驱动机构和焊粉输送机构电连接，所述焊枪驱动机构带动堆焊枪移动到焊接位置，所述控制器控制焊接主机和焊粉输送机构进行工作。
进一步地，所述焊枪驱动机构包括行走机构和堆焊摆动器，所述行走机构带动堆焊枪移动到焊接位置，所述堆焊摆动器带动堆焊枪摆动，实现熔覆焊接焊点的移动。
进一步地，所述焊粉输送机构包括送粉器和送粉管道，所述送粉器通过送粉管道连接到堆焊头的送粉管；所述送粉器为叶轮送粉器，所述送粉器送粉量为0-50g/min，所述送粉器输送的合金粉末的粒度为50-200目。
进一步地，还包括冷却循环机构，所述冷却循环机构包括冷却循环水箱，所述冷却循环水箱连接到堆焊头的冷却水管。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头及堆焊装置，将堆焊枪的堆焊头进行分离设置，堆焊头采用多层套管结构，减小堆焊头的体积，以适用于小孔堆焊；配置深孔端面堆焊头和小孔侧壁焊头以适用于不同场合，应用范围广；通过行走机构和焊枪摆动器实现自动堆焊，降低人工劳动强度，保证产品堆焊的一致性，提高产品质量。
附图说明
图1为本发明实施例中用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头结构示意图；
图2为本发明实施例中深孔端面堆焊头的堆焊示意图；
图3为本发明实施例中小孔侧壁堆焊头的堆焊示意图。
图中：
1、钨极；2、离子气管；3、冷却水管；4、送粉管；5、送粉喷嘴；6、外保护管；7、等离子弧出口；8、等离子弧；9、工件；11、深孔端面堆焊头；12、小孔侧壁堆焊头；13、焊接面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明实施例中用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头结构示意图。
请参见图1，本发明实施例的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，包括堆焊头本体，所述堆焊头本体为多层套管结构，所述堆焊头本体从内到外依次包括同轴设置的离子气管2、冷却水管3、送粉管4和外保护管6，所述离子气管2中心设有钨极1，所述离子气管2的一端形成锥形的等离子弧出口7，所述冷却水管3在等离子弧出口7外周形成封闭端部，所述送粉管4在等离子弧出口7外周设有送粉喷嘴5。
具体地，钨极1在等离子弧出口处的端部呈锥形，所述钨极1连接到非转移弧电源从等离子弧出口7喷出等离子弧8到工件9的焊接面13；所述离子气管2输送离子气；所述冷却水管3连通到冷却循环水箱，对堆焊头本体进行水冷却；送粉管4连接到送粉器，所述送粉管4将送粉器通过送粉气输送的等离子粉末经由送粉喷嘴5喷出到焊接面13。
具体地，堆焊头本体的等离子弧出口7与焊接面13的距离范围为3mm-12mm，所述堆焊头本体一次堆焊的厚度范围为0.5mm-3mm，一次堆焊的宽度范围为2mm-10mm。
请参见图2和图3，本发明实施例的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，堆焊头本体包括深孔端面堆焊头11和小孔侧壁堆焊头12，对深度与内径比例范围在5：1-10:1且内径在30mm-50mm的深孔的端面进行堆焊时，采用深孔端面堆焊头11；对孔径在30mm-50mm的小孔的侧壁进行堆焊时，采用小孔侧壁堆焊头12。
具体地，深孔端面堆焊头11呈长圆柱形，所述深孔端面堆焊头11直径范围为15mm-30mm，所述深孔端面堆焊头11的等离子弧出口7设置在端面；所述小孔侧壁焊头12呈圆柱形，所述小孔侧壁堆焊头12直径范围为15mm-30mm，所述小孔侧壁堆焊头12的等离子弧出口7设置在靠近端部的侧面。
本发明实施例的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊装置，包括堆焊机、堆焊枪、焊枪驱动机构和焊粉输送机构；所述堆焊机包括焊接主机和焊接控制器；所述堆焊头设置在堆焊枪上；所述堆焊枪设置在焊枪驱动机构上；所述焊接控制器与焊接主机、堆焊枪、焊枪驱动机构和焊粉输送机构电连接，所述焊枪驱动机构带动堆焊枪移动到焊接位置，所述控制器控制焊接主机和焊粉输送机构进行工作。
具体地，焊枪驱动机构包括行走机构和堆焊摆动器，所述行走机构带动堆焊枪移动到焊接位置，所述堆焊摆动器带动堆焊枪摆动，实现熔覆焊接焊点的移动。
优选地，焊粉输送机构包括送粉器和送粉管道，所述送粉器通过送粉管道连接到堆焊头的送粉管4；所述送粉器为叶轮送粉器，所述送粉器送粉量为0-50g/min，所述送粉器输送的合金粉末的粒度为50-200目。
优选地，还包括冷却循环机构，所述冷却循环机构包括冷却循环水箱，所述冷却循环水箱连接到堆焊头的冷却水管3。
综上所述，本发明实施例的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头及堆焊装置，将堆焊枪的堆焊头进行分离设置，堆焊头采用多层套管结构，减小堆焊头的体积，以适用于小孔堆焊；配置深孔端面堆焊头11和小孔侧壁堆焊头12以适用于不同场合，应用范围广；通过行走机构和堆焊摆动器实现自动堆焊，降低人工劳动强度，保证产品堆焊的一致性，提高产品质量。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，其特征在于，包括堆焊头本体，所述堆焊头本体为多层套管结构，所述堆焊头本体从内到外依次包括同轴设置的离子气管、冷却水管、送粉管和外保护管，所述离子气管中心设有钨极，所述离子气管的一端形成锥形的等离子弧出口，所述冷却水管在等离子弧出口外周形成封闭端部，所述送粉管在等离子弧出口外周设有送粉喷嘴。
2.如权利要求1所述的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，其特征在于，所述钨极在等离子弧出口处的端部呈锥形，所述钨极连接到非转移弧电源从等离子弧出口喷出等离子弧；所述离子气管输送离子气；所述冷却水管连通到冷却循环水箱，对堆焊头本体进行水冷却。
3.如权利要求1所述的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，其特征在于，所述送粉管连接到送粉器，所述送粉管将送粉器通过送粉气输送的等离子粉末经由送粉喷嘴喷出到焊接面。
4.如权利要求1所述的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，其特征在于，所述堆焊头本体的等离子弧出口与焊接面的距离范围为3mm-12mm，所述堆焊头本体一次堆焊的厚度范围为0.5mm-3mm，一次堆焊的宽度范围为2mm-10mm。
5.如权利要求1所述的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，其特征在于，所述堆焊头本体包括深孔端面堆焊头和小孔侧壁堆焊头，对深度与内径比例范围在5：1-10:1且内径在30mm-50mm的深孔的端面进行堆焊时，采用深孔端面堆焊头；对孔径在30mm-50mm的小孔的侧壁进行堆焊时，采用小孔侧壁堆焊头。
6.如权利要求5所述的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊头，其特征在于，所述深孔端面堆焊头呈长圆柱形，所述深孔端面堆焊头直径范围为15mm-30mm，所述深孔端面堆焊头的等离子弧出口设置在端面；所述小孔侧壁焊头呈圆柱形，所述小孔侧壁堆焊头直径范围为15mm-30mm，所述小孔侧壁堆焊头的等离子弧出口设置在靠近端部的侧面。
7.一种用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊装置，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的堆焊头，包括堆焊机、堆焊枪、焊枪驱动机构和焊粉输送机构；所述堆焊机包括焊接主机和焊接控制器；所述堆焊头设置在堆焊枪上；所述堆焊枪设置在焊枪驱动机构上；所述焊接控制器与焊接主机、堆焊枪、焊枪驱动机构和焊粉输送机构电连接，所述焊枪驱动机构带动堆焊枪移动到焊接位置，所述控制器控制焊接主机和焊粉输送机构进行工作。
8.如权利要求7所述的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊装置，其特征在于，所述焊枪驱动机构包括行走机构和堆焊摆动器，所述行走机构带动堆焊枪移动到焊接位置，所述堆焊摆动器带动堆焊枪摆动，实现熔覆焊接焊点的移动。
9.如权利要求7所述的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊装置，其特征在于，所述焊粉输送机构包括送粉器和送粉管道，所述送粉器通过送粉管道连接到堆焊头的送粉管；所述送粉器为叶轮送粉器，所述送粉器送粉量为0-50g/min，所述送粉器输送的合金粉末的粒度为50-200目。
10.如权利要求7所述的用于小口径阀门熔覆堆焊的堆焊装置，其特征在于，还包括冷却循环机构，所述冷却循环机构包括冷却循环水箱，所述冷却循环水箱连接到堆焊头的冷却水管。
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