CN112620874B - 一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，将待焊接的多个母材通过送料装置向具有自动焊接装置的箱式预热装置中进行输送，送料装置驱动待焊接的多个母材在箱式预热装置中相互靠近，直至待焊接的多个母材在箱式预热装置中对接，并在至少两个母材的对接处形成至少一个待焊点，箱式预热装置以待焊点为中心来划分预热区，并对预热区同时进行加热，自动焊接装置在每个预热区被预热后对相应的待焊点进行焊接，以使多个母材被焊接成整体，送料装置将整体从箱式预热中输送出。实现了对母材进行输送的过程中对母材进行预热和焊接，不仅有利于提高预热和焊接的精度，且有利于简化生产线的结构和生产流程。

Description

一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺。

背景技术

焊接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。现代焊接一般通过熔焊、压焊和钎焊三种途径来达到使工件接合的目的。其中，熔焊和钎焊最为常用，熔焊是加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，而钎焊采用比母材熔点低的金属材料做钎料，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现链接焊。

由于高原高寒地区的气温低、气压低、昼夜温差大、空气中氧含量低，使得焊接物理化学过程更为复杂，尤其是进行熔焊和钎焊时，低温会造成熔池和液态钎料的流动性差，以及造成熔池和液态钎料因退火过快而导致焊接接头的强度降低。

因此，在低温环境中进行焊接时，需要对工件的焊接处及周围进行预热，以避免因工件温度过低而导致焊接接头的强度降低，目前，在对工件进行焊接前的预热时，需要焊接人员移动预热设备和焊接设备来对不同工件及同个工件的不同部位进行预热和焊接，不仅导致焊接人员的劳动强度大，且存在预热和焊接精度低的弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，以解决现有技术中，预热和焊接的精度低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，包括：

S100、将待焊接的多个母材通过送料装置向具有自动焊接装置的箱式预热装置中进行输送；

S200、所述送料装置驱动待焊接的多个母材在所述箱式预热装置中相互靠近，直至待焊接的多个母材在所述箱式预热装置中对接，并在至少两个母材的对接处形成至少一个待焊点；

S300、所述箱式预热装置以所述待焊点为中心来划分预热区，并对所述预热区同时进行加热和温度监测，直至所述预热区的温度达到设定的预热温度；

S400、所述自动焊接装置在每个所述预热区内的温度达到预热温度后，立即对相应所述预热区内的所述待焊点进行焊接，以使多个母材被焊接成整体；

S500、所述送料装置将所述整体从所述箱式预热中输送出。

作为本发明的一种优选方案，所述送料装置包括具有机架的多个输送带，多个所述输送带以端部与端部间隙配合以及端部与侧面间隙配合的两种组合形式来组成所述送料装置，所述箱式预热装置包括安装在所述输送带上的保温箱及安装在所述保温箱内壁上的定向加热器，且所述保温箱的内壁上安装有自动焊接装置。

作为本发明的一种优选方案，所述输送带的两侧机架上均安装有侧部支架，两侧所述侧部支架相向的内侧均安装有安装板，两侧所述安装板相向的内侧均安装有多个沿所述输送带输送方向转动和分布的转辊，两侧所述转辊之间形成有用于对所述母材进行导向的导向通道。

作为本发明的一种优选方案，所述保温箱的两侧以及两端开设有进料口，相邻所述输送带上的两个所述母材通过两端所述进料口插入所述保温箱中，两侧所述进料口用于外部的所述母材插入所述保温箱中以满足多种工艺需求；

且所述进料口中安装有用于减少所述保温箱内热量流失的开度调节机构，所述开度调节机构在所述母材穿入所述保温箱后对位于所述母材与所述保温箱内壁之间的所述进料口进行封堵。

作为本发明的一种优选方案，所述开度调节机构包括一对正相对设置的侧闸板、竖向运动的上闸板，以及用于驱动一对所述侧闸板和所述上闸板的驱动器，一对所述侧闸板在所述驱动器的驱动下相互靠近或远离以调节所述进料口打开的宽度，所述上闸板滑动安装在一对所述侧闸板上，并在所述驱动器的驱动下沿一对所述侧闸板进行升降以调节所述进料口打开的高度。

作为本发明的一种优选方案，所述保温箱的位于所述进料口两侧的箱壁中均开设有连通所述进料口的水平插孔，所述侧闸板滑动插接在相应所述水平插孔中，所述侧闸板中开设有用于安装所述上闸板的竖向插孔，所述插孔贯穿所述侧闸板朝向所述进料口的一侧。

作为本发明的一种优选方案，所述箱式预热装置沿所述输送带的输送方向设置有多个，以满足在多个所述母材上同时进行预热和焊接以及在同个所述母材上同时进行多处预热和焊接的工艺需求，且所述保温箱滑动安装在所述输送带的机架上，以调节所述箱式预热装置和所述自动焊接装置的位置来进一步满足预热和焊接的工艺需求。

作为本发明的一种优选方案，所述保温箱通过多功能调节装置安装在所述输送带的机架上，所述输送带的机架两侧均安装有所述多功能调节装置；

所述多功能调节装置包括无杆气缸和升降油缸，所述保温箱底部的两侧均通过延伸载板支撑在相应所述无杆气缸的滑块上，所述保温箱的侧壁上安装有三角支撑板，所述三角支撑板位于侧面所述进料口朝向所述输送带输入端的一侧，所述延伸载板的外侧开设有贯穿其顶部和底部的活塞杆孔，安装在所述延伸载板底部的所述升降油缸通过贯穿所述活塞杆孔的活塞杆与所述三角支撑板固定连接。

作为本发明的一种优选方案，所述保温箱的底部安装有多个联动修正锥，所述延伸载板的顶部开设有与所述联动修正锥一一对应的多个锥孔。

作为本发明的一种优选方案，所述升降油缸通过油缸保护套安装在所述延伸载板上，且所述油缸保护套的底部转动安装有导向支撑滚轮，所述输送带的机架上安装有位于所述升降油缸正下方的水平支撑板，所述水平支撑板上开设有与所述导向支撑滚轮相配合的轮槽，所述轮槽沿所述延伸载板的运动方向设置。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明通过送料装置将待焊接的多个母材向箱式预热装置中进行输送，多个母材在送料装置的输送下在箱式预热装置中进行对接，通过箱式预热装置对多个母材的对接处进行预热，并通过箱式预热装置中的自动焊接装置对预热后对接处进行焊接，而多个母材焊接而成的整体再由送料装置从箱式预热装置中输出，实现了对母材进行输送的过程中对母材进行预热和焊接，不仅有利于提高预热和焊接的精度，且有利于简化生产线的结构和生产流程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的图1的侧视图；

图3为本发明实施例的保温箱结构示意图；

图4为本发明实施例的侧闸板结构示意图；

图5为本发明实施例的安装板结构示意图；

图6为本发明实施例的轮槽结构示意图；

图7为本发明实施例的联动修正锥结构示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-送料装置；2-箱式预热装置；3-自动焊接装置；4-侧部支架；5-安装板；6-转辊；7-开度调节机构；8-多功能调节装置；9-联动修正锥；10-油缸保护套；11-导向支撑滚轮；12-水平支撑板；

101-输送带；102-机架；

201-保温箱；202-定向加热器；2011-进料口；2012-水平插孔；

701-侧闸板；702-上闸板；703-驱动器；7011-竖向插孔；

801-无杆气缸；802-升降油缸；803-延伸载板；804-三角支撑板；8031-锥孔；

1201-轮槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图7所示，本发明提供了一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，包括：

S100、将待焊接的多个母材通过送料装置向具有自动焊接装置的箱式预热装置中进行输送；

S200、送料装置驱动待焊接的多个母材在箱式预热装置中相互靠近，直至待焊接的多个母材在箱式预热装置中对接，并在至少两个母材的对接处形成至少一个待焊点；

S300、箱式预热装置以待焊点为中心来划分预热区，并对预热区同时进行加热和温度监测，直至预热区的温度达到设定的预热温度；

S400、自动焊接装置在每个预热区内的温度达到预热温度后，立即对相应预热区内的待焊点进行焊接，以使多个母材被焊接成整体；

S500、送料装置将整体从箱式预热中输送出。

通过送料装置1将待焊接的多个母材向箱式预热装置2中进行输送，多个母材在送料装置1的输送下在箱式预热装置2中进行对接，通过箱式预热装置2对多个母材的对接处进行预热，并通过箱式预热装置2中的自动焊接装置3对预热后对接处进行焊接，而多个母材焊接而成的整体再由送料装置1从箱式预热装置2中输出，实现了对母材进行输送的过程中对母材进行预热和焊接，不仅有利于提高预热和焊接的精度，且有利于简化生产线的结构和生产流程。

送料装置1包括具有机架102的多个输送带101，多个输送带101以端部与端部间隙配合以及端部与侧面间隙配合的两种组合形式来组成送料装置1，箱式预热装置2包括安装在输送带101上的保温箱201及安装在保温箱201内壁上的定向加热器202，且保温箱201的内壁上安装有自动焊接装置3。

例如，当两个母材的端部需进行焊接时，两个母材分别由两个端部对接的输送带101进行对向输送或差速输送，以使两个母材的端部相互对接。当而一个沿主线方向被输送的母材的侧面需要与其它的母材进行焊接时，位于侧面的输送带101将需要焊接在侧面的母材向沿主线方向运动的母材进行输送，通过对侧面的输送带101进行平移调节，或使沿主线运动的母材的停止位置适应侧面的母材位置，从而使多个母材以设定的姿态和相对位置进行对接。

保温箱201跨接在相邻输送带101上，通过保温箱201内的定向加热器202对多个母材对接后的待焊部进行预热，并通过自动焊接装置3对多个母材对接并焊接后的待焊部焊接，从而实现在多个母材输送过程中对多个母材进行预热焊接，不仅保证了在低温环境中焊接的焊接接头的强度，且有利于简化生产线和提高生产效率，从而达到节约生产成本和提高生产效益的目的。

其中，定向加热器202为热鼓风机、火焰喷枪等具有同等功能的部件，自动焊接装置3依据焊接方式进行选择，例如电弧焊设备、摩擦焊设备等。

在上述实施例上进一步优化的是，输送带101的两侧机架102上均安装有侧部支架4，两侧侧部支架4相向的内侧均安装有安装板5，两侧安装板5相向的内侧均安装有多个沿输送带101输送方向转动和分布的转辊6，两侧转辊6之间形成有用于对母材进行导向的导向通道，多个母材经导向以利于待焊部的吻合对接。

安装板5通过的螺栓等紧固件安装在侧部支架4上，两侧转辊6之间的间距略大于待焊接母材的宽度，通过两侧转辊6对母材的夹持限位来对母材焊接时的位置和姿态进行限定，从而确保母材焊接时姿态的可控。另外，安装板5通过螺栓等紧固件可拆卸安装在侧部支架4上，并通过调节螺栓、移动侧部支架4等方式来调节两侧转辊6之间的间距，以确保导向通道的宽度与待焊接母材的宽度相匹配，从而达到适应对多种尺寸的母材进行夹持限位的目的。

在上述实施例上进一步优化的是，保温箱201的两侧以及两端开设有进料口2011，相邻输送带101上的两个母材通过两端进料口2011插入保温箱201中，两侧进料口2011用于外部的母材插入保温箱201中以满足多种工艺需求。

当输送带101上的母材的侧面需进行焊接时，当母材的待焊部进入保温箱201中后，外部的母材通过人工或机械等方式由侧面的进料口2011插入保温箱201中，从而满足了在母材侧面进行焊接的工艺需求。

并且，为避免进料口2011不必要的打开而导致保温箱201内热量的流失，进料口2011中安装有用于减少保温箱201内热量流失的开度调节机构7，开度调节机构7在母材穿入保温箱201后对位于母材与保温箱201内壁之间的进料口2011进行封堵。

开度调节机构7包括一对正相对设置的侧闸板701、竖向运动的上闸板702，以及用于驱动一对侧闸板701和上闸板702的驱动器703，一对侧闸板701在驱动器703的驱动下相互靠近或远离以调节进料口2011打开的宽度，上闸板702滑动安装在一对侧闸板701上，并在驱动器703的驱动下沿一对侧闸板701进行升降以调节进料口2011的高度。

上闸板702的宽度大于进料口2011的宽度，且上闸板702滑动并贴合安装在一对侧闸板701的表面，以保证对进料口2011的封堵效果，驱动器703为独立连接多个侧闸板701和上闸板702的多个无杆气缸801或其它具有同等功能的部件，侧闸板701和上闸板702的行程依据待焊接母材的尺寸来进行设定，即依据母材的尺寸来驱动侧闸板701和上闸板702以调节进料口2011的大小，使进料口2011的大小满足母材的进出，从而减少因进料口2011不必要的开启而导致热量的浪费。

在上述实施例上进一步优化的是，保温箱201的位于进料口2011两侧的箱壁中均开设有连通进料口2011的水平插孔2012，侧闸板701滑动插接在相应水平插孔2012中，侧闸板701中开设有用于安装上闸板702的竖向插孔7011，插孔贯穿侧闸板701朝向进料口2011的一侧。

水平插孔2012用于对侧闸板701进行导向，且避免侧闸板701突出于保温箱201壁而影响整体的美观。竖向插孔7011用于对上闸板702进行导向，且有利于开度调节机构7整体结构的集中和美观。

在上述实施例上进一步优化的是，箱式预热装置2沿输送带101的输送方向设置有多个，以满足在多个母材上同时进行预热和焊接以及在同个母材上同时进行多处预热和焊接的工艺需求，且保温箱201滑动安装在输送带101的机架102上，以调节箱式预热装置2和自动焊接装置3的位置来满足相应的工艺需求。

保温箱201通过多功能调节装置8安装在输送带101的机架102上，输送带101的机架102两侧均安装有多功能调节装置8。多功能调节装置8包括无杆气缸801和升降油缸802，保温箱201底部的两侧均通过延伸载板803支撑在相应无杆气缸801的滑块上，保温箱201的侧壁上安装有三角支撑板804，三角支撑板804位于侧面进料口2011朝向输送带101输入端的一侧，延伸载板803的外侧开设有贯穿其顶部和底部的活塞杆孔，安装在延伸载板803底部的升降油缸802通过贯穿活塞杆孔的活塞杆与三角支撑板804固定连接。

无杆气缸801通过滑块来驱动延伸载板803沿输送带101的机架102进行往复运动，且优选的，无杆气缸801安装在相邻输送带101的机架102上，从而使保温箱201在无杆气缸801的驱动下向相邻输送带101的对接处移动，依次使保温箱201内定向加热器202和自动焊接装置3依次对多个母材对接后的待焊部进行的预热和焊接。

另外，箱式预热装置2设置为可移动式且设置有多个的目的有，当两个母材分别由相邻输送带101进行相向输送时，保温箱201在相应无杆气缸801的驱动下跟随相应的母材进行运动，以此来在母材输送的过程中对母材的待焊接部分进行预热，从而进一步提高生产效率。并且，当多个母材以多种方式进行焊接时，例如相邻输送带101上的两个母材的端部进行焊接，且需要对位于输送带101上的母材的侧面进行多处焊接时，通过无杆气缸801驱动保温箱201移动，以此来调节进料口2011、定向加热器202和自动焊接装置3的位置，依次来满足多种工艺需求。

而通过升降油缸802驱动保温箱201进行升降的作用在于，当输送带101上的母材的侧面焊接有母材时，通过升降油缸802驱动保温箱201升起使进料口2011的底部被打开，并使保证箱的底部上升至母材顶部的上方，以避免保温箱201因侧面的母材阻挡而无法移动，或焊接后的多个母材因侧面插入保温箱201而无法进行移动、脱离保温箱201和输送带101的问题。

并且，由于升降油缸802连接在保温箱201的输入端，因此，当需要在输送带101上的母材的侧面进行多处焊接时，需将保温箱201移动至相邻输送带101的对接处后，依据焊接次数来逐渐驱动保温箱201远离相邻输送带101的对接处，以避免升降油缸802与侧面延伸的母材相互阻碍。

在上述实施例上进一步优化的是，保温箱201的底部安装有多个联动修正锥9，延伸载板803的顶部开设有与联动修正锥9一一对应的多个锥孔8031，当保温箱201支撑在延伸载板803上时，底部呈尖角的联动修正锥9插入与之轮廓相匹配的锥孔8031，以此来对保温箱201和延伸载板803在水平方向上进行绑定，避免因保温箱201在移动时因惯性而对升降气缸造成水平方向的冲击，有利于延长升降气缸的使用寿命。并且。呈锥形的联动修正锥9在插入锥孔8031时，由于相匹配的锥形件与锥形孔的自动对准轴线的特性，可自动修正保温箱201因惯性等原因而与延伸载板803在水平方向上发生的相对位移，从而确保的定向加热器202和自动焊接装置3能够准确地对待焊部进行预热和焊接。

在上述实施例上进一步优化的是，升降油缸802通过油缸保护套10安装在延伸载板803上，且油缸保护套10的底部转动安装有导向支撑滚轮11，输送带101的机架102上安装有位于升降油缸802正下方的水平支撑板12，水平支撑板12上开设有与导向支撑滚轮11相配合的轮槽1201，轮槽1201沿延伸载板803的运动方向设置。

升降油缸802通过油缸保护套10及导向支撑滚轮11支撑在水平支撑板12上，一方面，避免升降油缸802在驱动保温箱201升起时因重量增加而导致延伸载板803、无杆气缸801发生变形甚至损坏，且满足了升降油缸802跟随延伸载板803和保温箱201移动运动的要求，另一方面，通过导向支撑滚轮11与轮槽1201的配合，避免了升降油缸802发生摆动和侧面偏移的情况发生，利于延长升降油缸802、延伸载板803和无杆气缸801的使用寿命。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，其特征在于，包括：

S100、将待焊接的多个母材通过送料装置向具有自动焊接装置的箱式预热装置中进行输送；

S200、送料装置驱动待焊接的多个母材在所述箱式预热装置中相互靠近，直至待焊接的多个母材在所述箱式预热装置中对接，并在至少两个母材的对接处形成至少一个待焊点；

S300、所述箱式预热装置以所述待焊点为中心来划分预热区，并对所述预热区同时进行加热和温度监测，直至所述预热区的温度达到设定的预热温度；

S400、所述自动焊接装置在每个所述预热区内的温度达到预热温度后，立即对相应所述预热区内的所述待焊点进行焊接，以使多个母材被焊接成整体；

S500、所述送料装置将所述整体从所述箱式预热中输送出；

在步骤200中，所述送料装置包括具有机架的多个输送带，多个所述输送带以端部与端部间隙配合以及端部与侧面间隙配合的两种组合形式来组成所述送料装置，所述箱式预热装置包括安装在所述输送带上的保温箱及安装在所述保温箱内壁上的定向加热器，且所述保温箱的内壁上安装有自动焊接装置；

所述保温箱的两侧以及两端开设有进料口，相邻所述输送带上的两个所述母材通过两端所述进料口插入所述保温箱中，两侧所述进料口用于外部的所述母材插入所述保温箱中以满足多种工艺需求；

且所述进料口中安装有用于减少所述保温箱内热量流失的开度调节机构，所述开度调节机构在所述母材穿入所述保温箱后对位于所述母材与所述保温箱内壁之间的所述进料口进行封堵；

所述开度调节机构包括一对正相对设置的侧闸板、竖向运动的上闸板，以及用于驱动一对所述侧闸板和所述上闸板的驱动器，一对所述侧闸板在所述驱动器的驱动下相互靠近或远离以调节所述进料口打开的宽度，所述上闸板滑动安装在一对所述侧闸板上，并在所述驱动器的驱动下沿一对所述侧闸板进行升降以调节所述进料口打开的高度。

2.根据权利要求1所述的一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，其特征在于，所述输送带的两侧机架上均安装有侧部支架，两侧所述侧部支架相向的内侧均安装有安装板，两侧所述安装板相向的内侧均安装有多个沿所述输送带输送方向转动和分布的转辊，两侧所述转辊之间形成有用于对所述母材进行导向的导向通道。

3.根据权利要求1所述的一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，其特征在于，所述保温箱的位于所述进料口两侧的箱壁中均开设有连通所述进料口的水平插孔，所述侧闸板滑动插接在相应所述水平插孔中，所述侧闸板中开设有用于安装所述上闸板的竖向插孔，所述插孔贯穿所述侧闸板朝向所述进料口的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，其特征在于，所述箱式预热装置沿所述输送带的输送方向设置有多个，以满足在多个所述母材上同时进行预热和焊接以及在同个所述母材上同时进行多处预热和焊接的工艺需求，且所述保温箱滑动安装在所述输送带的机架上，以调节所述箱式预热装置和所述自动焊接装置的位置来进一步满足预热和焊接的工艺需求。

5.根据权利要求1所述的一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，其特征在于，所述保温箱通过多功能调节装置安装在所述输送带的机架上，所述输送带的机架两侧均安装有所述多功能调节装置；

所述多功能调节装置包括无杆气缸和升降油缸，所述保温箱底部的两侧均通过延伸载板支撑在相应所述无杆气缸的滑块上，所述保温箱的侧壁上安装有三角支撑板，所述三角支撑板位于侧面所述进料口朝向所述输送带输入端的一侧，所述延伸载板的外侧开设有贯穿其顶部和底部的活塞杆孔，安装在所述延伸载板底部的所述升降油缸通过贯穿所述活塞杆孔的活塞杆与所述三角支撑板固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，其特征在于，所述保温箱的底部安装有多个联动修正锥，所述延伸载板的顶部开设有与所述联动修正锥一一对应的多个锥孔。

7.根据权利要求5所述的一种应用于低温缺氧环境下的钢结构焊接工艺，其特征在于，所述升降油缸通过油缸保护套安装在所述延伸载板上，且所述油缸保护套的底部转动安装有导向支撑滚轮，所述输送带的机架上安装有位于所述升降油缸正下方的水平支撑板，所述水平支撑板上开设有与所述导向支撑滚轮相配合的轮槽，所述轮槽沿所述延伸载板的运动方向设置。

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