CN112201970A - 一种转动焊接装置用转轴导电结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种转动焊接装置用转轴导电结构，所述转轴导电结构设置在转动焊接装置的转轴处，所述转轴导电结构包括滚动轴承，在滚动轴承的外圈设置有导电胶套和导电铜片，所述导电胶套夹装在滚动轴承的外圈和导电铜片之间，所述导电铜片为由上下两个半圆弧形片组成的环形结构，导电铜片上设置有导电接头，在导电铜片上冲压有安装孔，并在安装孔处安装定位柱，所述导电胶套由内向外依次包括管状材料层、粘结层和金属网层，在管状材料层和粘结层内分布有金属粉，该方案通过合理设计转动焊接装置的导电结构，保证了转动焊接的质量，避免缺焊漏焊。

Description

一种转动焊接装置用转轴导电结构
技术领域
本发明属于焊接设备技术领域，具体涉及一种转动焊接装置用转轴导电结构。
背景技术
众所周知，螺纹套管作为固定连接部件在很多领域得到广泛的应用，现有的螺纹套管的加工是将一个套管段的两端分别与两个螺母通过焊接连接一体。在采用电焊机焊接时，需要将工件接地，对于工件旋转环缝焊接时，如何将工件通过导线与接地线连接，是当前需要解决的问题。
焊接称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属，焊接需要肢体带动焊接装置与工件接触，焊接过程中存在安全隐患，且手动带动工件与焊接装置接触会出现焊接不均匀、气孔、未焊透的现象。焊接操作是一种均速、稳定的操作过程，只有在均速、稳定的条件下，才能获得优良的焊缝质量。在不转动状态下，只能进行全位置焊接，全位置焊接的操作难度极高，相应的对操作人员的操作水平要求极高，且焊缝质量合格率较低。
目前，现有的地线与工件的连接方式主要有两种。一种是直接用夹子连接，即用夹子直接夹住电缆与工件连接。该方法虽然简单，但是容易造成电缆绕圈损伤，且电缆的损耗非常大。再就是使用普通的接地转子，但是接地转子容易发热变形，而且随着工件的转动，工作一段时间后会使接地转子卡死，无法转动。
因此，如果直接使地线固定在工件上进行焊接的方法劳动强度大，工作效率低，电缆的使用寿命短。如果采用普通的接地转子，不仅产品的质量受到影响外，集聚的高温对生产作业人员的安全也构威胁。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种转动焊接装置用转轴导电结构，该方案通过合理设计转动焊接装置的导电结构，提高了焊接过程的导电连接的可靠性，同时保证了转动焊接的质量，避免缺焊漏焊。
为解决上述存在的技术问题，本发明采用如下制备方法：一种转动焊接装置用转轴导电结构，所述转轴导电结构设置在转动焊接装置的转轴处，所述转轴导电结构包括滚动轴承，在滚动轴承的外圈设置有导电胶套和导电铜片，所述导电胶套夹装在滚动轴承的外圈和导电铜片之间，所述导电铜片为由上下两个半圆弧形片组成的环形结构，导电铜片上设置有导电接头，在导电铜片上冲压有安装孔，并在安装孔处安装定位柱，所述导电胶套由内向外依次包括管状材料层、粘结层和金属网层，在管状材料层和粘结层内分布有金属粉末，所述导电胶套由以下步骤制备而成；将硅橡胶的原料置于烘箱中烘烤0.5-1h，去除硅橡胶原料中吸附的水分；将硅橡胶、金属粉和添加剂按照设定配比投入搅拌机中，分散搅拌后，制得所述的导电材料；将上述混合后的硅橡胶材料通过挤出机挤出为管状的材料，其中挤出压力为4-6MPA,挤出温度为185-225℃；按照一定配比混合搅拌粘结层原料，并将混合好的粘结层硅胶原料均匀涂覆在上步所得到的管状材料的内外两侧表面，备用；在上述得到的管状材料层内外表面敷设金属网，并将敷设好的管材放置烘箱中进行烘烤30-50min，烘烤温度为110-130℃，冷却后固化为导电胶套，并根据设计尺寸进行切割。
优选地，在导电铜片的外侧设置有绝缘陶瓷片，所述绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，添加剂由以下重量百分数的成分组成：硼酸52-58份，滑石8-11份，氯化铵12-15份，氟化铝15-18份，硬脂酸镁2-3份。
优选地，所述绝缘陶瓷片通过绝缘胶粘合在导电铜片的外部，绝缘陶瓷片的制备步骤如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片的定位柱，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以1.5-3℃/min升温到660-720℃保温0.4-1h脱胶；再以2-5℃/min升温到至820-980℃，烧结0.5-1.2h，制得绝缘陶瓷片。
优选地，所述管状材料层内的金属粉分布密度大于粘结层内的金属粉分布密度。
优选地，所述金属粉为铜粉。
优选地，所述绝缘陶瓷片的制备步骤中，具体操作方法如下：绝缘绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片的定位柱，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以2-3℃/min升温到680-710℃保温0.5-0.8h脱胶；再以3-4℃/min升温到至850-880℃，烧结0.8-1h，制得绝缘陶瓷片。
本方案的有益效果是：
其一、本方案通过创新，改变了导电机构的结构，提高了焊接质量，同时提供了焊接过程的安全性，具体分析如下：将导电机构分为四个部件，与转轴连接的滚动轴承、套装在滚动轴承上的导电胶套、与导电胶套外圈接触的导电铜片以及设置在导电铜片外侧的绝缘片，实现在焊接过程中，转轴通过导电机构与接地板实现导通连接，由于在转轴转动过程中，为保证滚动轴承与导电铜片之间的稳定接触，避免转轴震动影响，在滚动轴承和导电铜片之间设置导电胶套，导电胶套起到了减震作用，能够进一步加强导电效果。同时设置在导电铜片外侧的陶瓷绝缘片，能够很好地将导电铜片与支撑座之间进行绝缘隔离。
其二、优化了绝缘陶瓷片的组分和制备工艺，本方案按照上述重量分数的原料称取，将原料通过喷雾干燥的方式进行造粒，并将粉料放入高温熔制模具中以形成绝缘陶瓷片坯体，熔融后的绝缘片制成弧形状，通过车削加工得到精坯体，同时控制脱胶温度660-720℃，烧结温度820-980℃，以便于与导电铜片进行对接组装，保证绝缘片内径与导电铜片外径相同，定位柱刚好卡入安装槽中，以提高转轴导电结构与外部支撑座之间的绝缘隔离性。
附图说明
图1为本发明转轴导电结构的示意图；
图2为本发明中滚动轴承的示意图；
图3为本发明中接地机构的示意图；
图中标记：1、滚动轴承，2、导电胶套，3、导电铜片，3-1、定位柱，3-2、导电接头，4、支撑轴承，5、带轮，6、转轴，7、压板，8、导向杆，9、压簧，10、调节螺母。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
一种转动焊接装置用转轴导电结构，所述转轴导电结构设置在转动焊接装置的转轴6处，所述转轴导电结构包括滚动轴承1，在滚动轴承1的外圈设置有导电胶套2和导电铜片3，所述导电胶套2夹装在滚动轴承1的外圈和导电铜片3之间，所述导电铜片3为由上下两个半圆弧形片组成的环形结构，导电铜片3上设置有导电接头3-2，在导电铜片3上冲压有安装孔，并在安装孔处安装定位柱3-1，所述导电胶套2由内向外依次包括管状材料层、粘结层和金属网层，在管状材料层和粘结层内分布有金属粉，所述导电胶套2由以下步骤制备而成；将硅橡胶的原料置于烘箱中烘烤0.5-1h，去除硅橡胶原料中吸附的水分；将硅橡胶、金属粉和添加剂按照设定配比投入搅拌机中，分散搅拌后，制得所述的导电材料；将上述混合后的硅橡胶材料通过挤出机挤出为管状的材料，其中挤出压力为4-6MPA,挤出温度为185-225℃；按照一定配比混合搅拌粘结层原料，并将混合好的粘结层硅胶原料均匀涂覆在上步所得到的管状材料的内外两侧表面，备用；在上述得到的管状材料层内外表面敷设金属网，并将敷设好的管材放置烘箱中进行烘烤30-50min，烘烤温度为110-130℃，冷却后固化为导电胶套2，并根据设计尺寸进行切割。
本方案中，在导电铜片3的外侧设置有绝缘陶瓷片，所述绝缘陶瓷片为两个一组，两个绝缘陶瓷片围成环形结构，设置在导电铜片3外部，所述绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，添加剂由以下重量百分数的成分组成：硼酸52-58份，滑石8-11份，氯化铵12-15份，氟化铝15-18份，硬脂酸镁2-3份。
本方案中，所述绝缘陶瓷片通过绝缘胶粘合在导电铜片3的外部，绝缘陶瓷片的制备步骤如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片3的定位柱3-1，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以1.5-3℃/min升温到660-720℃保温0.4-1h脱胶；再以2-5℃/min升温到至820-980℃，烧结0.5-1.2h，制得绝缘陶瓷片。
本方案中，所述管状材料层内的金属粉分布密度大于粘结层内的金属粉分布密度。
本方案中，所述金属粉为铜粉。
绝缘陶瓷片的最优制备方案如下：所述绝缘陶瓷片的制备步骤中，具体操作方法如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片3的定位柱3-2，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以2-3℃/min升温到680-710℃保温0.5-0.8h脱胶；再以3-4℃/min升温到至850-880℃，烧结0.8-1h，制得绝缘陶瓷片。
本方案中，在转轴6上还设置有另外一处弹性接地机构，用于和转动导电结构并联设置，使得与接地板的连接效果更好，避免当一处接地机构发生接触失灵时，焊接不连续导致的漏焊缺焊现象。弹性接地机构包括与接地板导线连接的弹性压件，弹性压件与转轴6滚动接触，弹性压件包括压板7、导向杆8、压簧9和调节螺母10，导向杆8穿过压板7段固定在工作平台上，压簧9穿设在调节螺母10和压板7之间的导向杆8上，以顶紧压板7与转轴6滚动接触，压板7上形成有弧形部与转轴6外圆面相适应。
本方案中，转轴6通过支撑轴承4转动设置在平台上，在转轴6的两个支撑轴承之间还设置有带轮5，电机通过皮带带动带轮5，从而使转轴6转动，带动顶尖转轴转动，相对转轴6设置有从动转轴，从动转轴通过气缸进行顶紧工件，从而使得转轴6和从动转轴夹紧工件，进行转动焊接。
实施例一
一种转动焊接装置用转轴导电结构，所述转轴导电结构设置在转动焊接装置的转轴6处，所述转轴导电结构包括滚动轴承1，在滚动轴承1的外圈设置有导电胶套2和导电铜片3，所述导电胶套2夹装在滚动轴承1的外圈和导电铜片3之间，所述导电铜片3为由上下两个半圆弧形片组成的环形结构，导电铜片3上设置有导电接头3-2，在导电铜片3上冲压有安装孔，并在安装孔处安装定位柱3-1，所述导电胶套2由内向外依次包括管状材料层、粘结层和金属网层，在管状材料层和粘结层内分布有金属粉，所述管状材料层内的金属粉分布密度大于粘结层内的金属粉分布密度。
所述导电胶套2由以下步骤制备而成；管状材料层由以下原料制成：甲基乙烯基硅橡胶30份，铜粉6-8份，乙烯基硅油1-2份，催化剂0.1-0.2份，抑制剂0.2-0.3份。将硅橡胶、金属粉和添加剂按照设定配比投入搅拌机中，分散搅拌后，制得导电材料；将上述混合后的硅橡胶材料通过挤出机挤出为管状的材料，其中挤出压力为5MPA,挤出温度为185℃；粘结层由以下原料制成：甲基乙烯基苯基硅橡胶10-15份、天然橡胶12-18份、压敏硅胶胶水 40-70份，增粘剂3-6份，气相法白炭黑33-35份、去离子水4-7份，铜粉5-20份，导电炭黑20-25份；按照一定配比混合搅拌粘结层原料，并将混合好的粘结层硅胶原料均匀涂覆在上步所得到的管状材料的内外两侧表面，备用；在上述得到的管状材料层内外表面敷设金属网，并将敷设好的管材放置烘箱中进行烘烤45min，烘烤温度为125℃，冷却后固化为导电胶套2，并根据设计尺寸进行切割。
所述绝缘陶瓷片的制备步骤中，具体操作方法如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片3的定位柱3-1，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以2℃/min升温到680℃保温0.8h脱胶；再以3℃/min升温到至850℃，烧结1h，制得绝缘陶瓷片。
实施例二
在实施例一的基础上，本实施例主要改变了导电胶套2的配方和工艺的具体参数，具体描述如下：
所述导电胶套2由以下步骤制备而成；金属粉和添加剂按照设定配比投入搅拌机中，分散搅拌后，制得所述的导电材料；将上述混合后的硅橡胶材料通过挤出机挤出为管状的材料，其中挤出压力为4MPA,挤出温度为185℃；按照一定配比混合搅拌粘结层原料，并将混合好的粘结层硅胶原料均匀涂覆在上步所得到的管状材料的内外两侧表面，备用；在上述得到的管状材料层内外表面敷设金属网，并将敷设好的管材放置烘箱中进行烘烤30min，烘烤温度为130℃，冷却后固化为导电胶套2，并根据设计尺寸进行切割。
实施例三
在实施例一的基础上，本实施例主要改变了导电胶套2的配方和工艺的具体参数，具体描述如下：
金属粉和添加剂按照设定配比投入搅拌机中，分散搅拌后，制得所述的导电材料；将上述混合后的硅橡胶材料通过挤出机挤出为管状的材料，其中挤出压力为6MPA,挤出温度为225℃； 按照一定配比混合搅拌粘结层原料，并将混合好的粘结层硅胶原料均匀涂覆在上步所得到的管状材料的内外两侧表面，备用；在上述得到的管状材料层内外表面敷设金属网，并将敷设好的管材放置烘箱中进行烘烤50min，烘烤温度为110℃，冷却后固化为导电胶套2，并根据设计尺寸进行切割。
实施例四
在实施例一的基础上，本实施例主要改变了绝缘陶瓷片的配方和工艺的具体参数，具体描述如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片3的定位柱3-1，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以3℃/min升温到710℃保温0.5h脱胶；再以4℃/min升温到至880℃，烧结0.8h，制得绝缘陶瓷片。
实施例五
在实施例一的基础上，本实施例主要改变了绝缘陶瓷片的配方和工艺的具体参数，具体描述如下：绝缘陶瓷片通过绝缘胶粘合在导电铜片3的外部，绝缘陶瓷片的制备步骤如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片3的定位柱3-1，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以1.5℃/min升温到660℃保温1h脱胶；再以2℃/min升温到至820℃，烧结1.2h，制得绝缘陶瓷片。
实施例六
在实施例一的基础上，本实施例主要改变了绝缘陶瓷片的配方和工艺的具体参数，具体描述如下：绝缘陶瓷片通过绝缘胶粘合在导电铜片3的外部，绝缘陶瓷片的制备步骤如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片3的定位柱3-1，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以3℃/min升温到720℃保温0.4h脱胶；再以5℃/min升温到至980℃，烧结0.5h，制得绝缘陶瓷片。
以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种转动焊接装置用转轴导电结构，所述转轴导电结构设置在转动焊接装置的转轴处，其特征在于：所述转轴导电结构包括滚动轴承，在滚动轴承的外圈设置有导电胶套和导电铜片，所述导电胶套夹装在滚动轴承的外圈和导电铜片之间，所述导电铜片为由上下两个半圆弧形片组成的环形结构，导电铜片上设置有导电接头，在导电铜片上冲压有安装孔，并在安装孔处安装定位柱，所述导电胶套由内向外依次包括管状材料层、粘结层和金属网层，在管状材料层和粘结层内分布有金属粉，所述导电胶套由以下步骤制备而成；将硅橡胶的原料置于烘箱中烘烤0.5-1h，去除硅橡胶原料中吸附的水分；将硅橡胶、金属粉和添加剂按照设定配比投入搅拌机中，分散搅拌后，制得所述的导电材料；将上述混合后的硅橡胶材料通过挤出机挤出为管状的材料，其中挤出压力为4-6MPA,挤出温度为185-225℃；按照一定配比混合搅拌粘结层原料，并将混合好的粘结层硅胶原料均匀涂覆在上步所得到的管状材料的内外两侧表面，备用；在上述得到的管状材料层内外表面敷设金属网，并将敷设好的管材放置烘箱中进行烘烤30-50min，烘烤温度为110-130℃，冷却后固化为导电胶套，并根据设计尺寸进行切割。
2.如权利要求1所述的一种转动焊接装置用转轴导电结构，其特征在于：在导电铜片的外侧设置有绝缘陶瓷片，所述绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，添加剂由以下重量百分数的成分组成：硼酸52-58份，滑石8-11份，氯化铵12-15份，氟化铝15-18份，硬脂酸镁2-3份。
3.如权利要求2所述的一种转动焊接装置用转轴导电结构，其特征在于：所述绝缘陶瓷片通过绝缘胶粘合在导电铜片的外部，绝缘陶瓷片的制备步骤如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片的定位柱，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以1.5-3℃/min升温到660-720℃保温0.4-1h脱胶；再以2-5℃/min升温到至820-980℃，烧结0.5-1.2h，制得绝缘陶瓷片。
4.如权利要求3所述的一种转动焊接装置用转轴导电结构，其特征在于：所述管状材料层内的金属粉分布密度大于粘结层内的金属粉分布密度。
5.如权利要求4所述的一种转动焊接装置用转轴导电结构，其特征在于：所述金属粉为铜粉。
6.如权利要求5所述的一种转动焊接装置用转轴导电结构，其特征在于：所述绝缘陶瓷片的制备步骤中，具体操作方法如下：绝缘陶瓷片选用氧化铝原料，并加入添加剂，通过喷雾干燥的方式进行造粒，制备得到粉料，将上述粉料通过在模具中成型，以形成绝缘陶瓷片坯体，在绝缘陶瓷片的内圈形成有多个安装槽，用于安装导电铜片的定位柱，绝缘陶瓷片坯体通过车削加工，从而得到精坯体；将所述精坯体的管状坯件摆放于匣钵内，再用刚玉粉填充管坯的内部及周围空间，将管埋没；将匣钵以2-3℃/min升温到680-710℃保温0.5-0.8小时脱胶；再以3-4℃/min升温到至850-880℃，烧结0.8-1h，制得绝缘陶瓷片。
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