CN112705826A - 一种焊接冷却保护罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种焊接冷却保护罩，包括保护罩外壳、焊接枪头夹具、聚气板、挡板、保护气管、冷却气管、两个喷淋板和螺栓夹具，保护罩为双送丝的焊接保护罩，故焊接枪头夹具考虑到双枪头而设计，只需夹住第一焊接枪头的下侧部分，上侧及枪头连接管留给第二焊接枪头的夹具；保护罩前段内焊有一块聚气板，保护罩外壳内设有挡板，左侧紧贴挡板后方开了一个插槽。本发明通过焊接枪头夹具夹紧在枪头处，在焊接时与焊接枪头同步运动，罩住熔池以及部分焊缝，通过聚气板提高保护效果，通保护气以及冷却气提高焊缝质量。

Description

一种焊接冷却保护罩
技术领域
本发明涉及焊接设备领域，尤其涉及一种焊接冷却保护罩。
背景技术
增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动，采用材料逐层累加的方法制造实体零件的快速成形技术。该成形方法最大优势是无需刀具即可成形、降低工序、缩短产品制造周期，尤其适于低成本小批量产品制造，而且越是结构复杂、原材料附加值高的产品，其快速高效成形的优势越显著，在汽车、船舶和航空航天等领域具有广阔应用前景。近年来，增材制造技术获得了快速的发展，其中电弧增材制造技术和等离子增材制造技术获得了很大的进步，但一般采用的焊接机器人的焊接枪头结构对已经凝固的高温焊缝和热影响区的保护效果不好。
目前，自动焊接设备的焊接枪头结构对焊缝的保护是在枪头处连接一根通保护气管，通氩气或者混合气体进行焊缝保护，但这样的保护效果还不够。很多材料，像是高强钢的焊缝的表面会形成一层黑色的氧化膜，而且焊接过程中产生的烟尘也会对焊缝质量产生不利的影响，而且双丝融合焊接对焊接过程中的保护要求更高，现在的保护罩大部分只考虑了单送丝的情况。而且，焊缝冷却速度过慢，需要较长的冷却等待时间，降低了焊接的效率。如若焊缝没有较好的冷却，也会影响下一层焊缝的质量，累加之后，整个所焊接的零件的质量便会大打折扣。
发明内容
本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种焊接冷却保护罩，可以同时接入保护气和冷却气对焊缝的分别进行保护和冷却，提高焊缝质量。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：所述保护罩外壳为底部和后端开口的长方形盒子结构，所述保护罩外壳前端设有焊接枪头夹具，焊接枪头夹具上固定有穿入到所述保护罩外壳内部的焊接枪头，所述保护罩外壳前段的内部设置有倾斜的聚气板，聚气板下端偏向焊接枪头方向倾斜延伸，聚气板的前侧与保护罩外壳之间形成聚气腔，所述保护罩外壳后段的内部设有挡板，挡板的左右两侧分别形成保护腔和冷却腔，所述保护腔上连接有通入保护气的保护气管，所述保护腔内固定有向前倾斜的第一喷淋板，第一喷淋板位于保护气管的正下方，所述冷却腔上连接有通入冷却气的冷却气管，所述冷却腔内水平固定有第二喷淋板，第二喷淋板位于冷却气管的正下方，所述保护罩外壳在冷却腔的一侧外壁上高于第二喷淋板的位置上开设有插槽，所述插槽上安插有可调节遮挡第二喷淋板面积大小的插片。所述第一喷淋板和第二喷淋板上均设有若干个喷孔。插片通过遮挡不同面积的喷孔，可实时实现对冷却效果的调节。
另外，此保护罩可作为双送丝的焊接保护罩，故焊接枪头夹具考虑到双枪头而设计，只需夹住送丝机第一焊接枪头的下侧部分，第一焊接枪头的上侧及枪头连接管留给第二焊接枪头的夹具，保护罩外壳的前端可以增加开口，用于通过第二焊接枪头。保护罩外壳的后端开口可以方便冷却气继续向后方排出，持续对焊缝进行冷却。所述第一喷淋板向前倾斜可以将大部分保护气向前引导，提高对焊缝的保护效果。
为进一步完善，所述第一喷淋板和所述第二喷淋板各自通过三个螺栓夹具进行固定；所述螺栓夹具由一个焊在保护罩外壳一侧内的支撑圆柱和在另一侧开螺孔后拧入的螺栓组成，三个所述螺栓夹具中的左右两个在喷淋板下方，中间的在喷淋板上方，用来固定喷淋板。支撑圆柱直径为4mm，拧入的螺丝采用M4的六角螺丝，前三个支撑圆柱斜着焊接在保护罩外壳前侧上，前后两个支撑圆柱在第一喷淋板下方，中间的支撑圆柱在第一喷淋板上方，前三个螺孔分别与前三个支撑圆柱对齐，拧入的螺丝两侧的在第一喷淋板下方，中间的在第一喷淋板上方，以此固定前侧的第一喷淋板；后三个支撑圆柱水平焊接在保护罩外壳后侧上，前后两个支撑圆柱在第二喷淋板下方，中间的支撑圆柱在第二喷淋板上方，后三个螺孔分别与后三个支撑圆柱对齐，拧入的螺丝两侧的在第二喷淋板下方，中间的在第二喷淋板上方，以此固定后侧的第二喷淋板。
进一步完善，所述第一喷淋板为多层铜丝网结构，前半部分为200目铜丝网，后半部分为100目铜丝网。所述第二喷淋板为多层铜丝网结构，前半部分为200目铜丝网，后半部分为100目铜丝网。
进一步完善，所述焊接枪头夹具包括圆管状的夹具外壳和夹具外壳上的四个周向分布的螺栓，所述夹具外壳侧壁上对应螺栓位置设有四等分开槽，可以上下调节螺栓夹在枪头的位置，使保护罩外壳按照需求可以调节到不同的位置，所述夹具外壳的材质为不锈钢或铁。
进一步完善，所述冷却气管通入的冷却气为制冷剂(R-134a1，1，1，2-四氟乙烷)产生的低温气体。
进一步完善，所述挡板的材质为铜，厚度为2mm，焊在保护罩外壳内，与保护罩外壳上壁成90度，挡板的底部高于保护罩外壳的底部。
进一步完善，所述冷却气管和保护气管用直径10-16mm，壁厚为2mm的铜管子制成。
进一步完善，所述插槽为长方形槽，紧贴于挡板后方设置，槽的厚度为1mm，所述插片为不同长度的不锈钢板或者铜板。
进一步完善，所述聚气板的材料是铁，厚度为2mm，斜着焊接在保护罩外壳内，与保护罩外壳上壁呈60度。
本发明有益的效果是：本发明的保护罩外壳通过焊接枪头夹具与焊接枪头固定在一起，焊接时随着焊接枪头移动，罩住焊接枪头前进方向后侧的部分焊缝，聚气板让保护气向着焊接枪头吹去，可以更好的保护熔池后的高温焊缝，保护气管通入的保护气可以进一步降低焊缝的温度并且防止焊缝被氧化，保护气管产生的低温气体使焊缝的温度降低到会被氧化之下，而且会使焊缝更快的冷却，提高焊缝的质量，更快的成型，使之达到继续焊接的要求，提高了焊接的效率。
附图说明
图1为本发明保护罩的结构示意图；
图2为本发明保护罩使用时的示意图；
附图标记说明：1、保护罩外壳，2、冷却气管，3、保护气管，4、焊接枪头夹具，5、聚气板，6、第一喷淋板，7、挡板，8、螺栓夹具，9、第二喷淋板，10、插槽，11、第一焊接枪头，12、第二焊接枪头，13、第一焊丝，14、第二焊丝，15、焊件，16、熔池，17、焊缝，18、焊后保护气，19、冷却气，20、枪头保护气。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如附图1所示：本实施例中的一种焊接冷却保护罩，包括保护罩外壳1、冷却气管2、保护气管3、焊接枪头夹具4、聚气板5、第一喷淋板6、挡板7、螺栓夹具8、第二喷淋板9和插槽10；
保护罩外壳1为一个材质为铜或不锈钢，厚度为3mm，底部开口，前端封口(单送丝时前端封口的聚气效果会比较好)的长方形盒子，前侧的聚气板5能更好的汇集由焊接枪头喷出的枪头保护气20，保护罩外壳1左侧外壁开了6个直径为4mm的螺孔。保护罩外壳1的长宽高等尺寸可以由实际中的焊缝大小来决定，保护罩外壳1左侧紧贴挡板7后方开了一个插槽10，槽的厚度为1mm，长度由实际情况确定，可放置不同长度的不锈钢板或者铜板作为插片(附图中未示出)来调节冷却气的冷却效果，放置较短的插片则冷却气的效果减少的较小，放置较长的插片则冷却气的效果减少的比较大。
冷却气管2和保护气管3的材质为铜，一般可用直径10-16mm，壁厚为2mm的铜管子制成，其长度可由焊接枪头的尺寸来确定。保护气管3在聚气板5的后方，一般越靠近聚气板5越好，保护气管3通入的焊后保护气18可以进一步降低焊缝的温度并且防止焊缝被氧化；冷却气管2在挡板7的后方，一般越靠近挡板7越好，通的低温冷却气19由制冷剂R-134a(1，1，1，2-四氟乙烷)产生，低温气体18使焊缝的温度降低到会被氧化之下，而且会使焊缝更快的冷却，提高焊缝的质量，更快的成型，使之达到继续焊接的要求，提高了焊接的效率。保护气管3和冷却气管2均作为保护罩外壳1与焊接枪头连接的辅助工具。
焊接枪头夹具4的材质为不锈钢或者铁，可由壁厚为5mm的圆管制成，圆管侧面四等分开同样的长槽，槽用来装配螺栓，螺栓用来夹紧焊接枪头，槽和螺栓的尺寸可由焊接枪头的尺寸来确定。焊接枪头夹具4焊在保护罩外壳1的上表面前端，是保护罩外壳1与焊接枪头连接的主要工具，并且夹紧焊接枪头时，正好使焊接枪头在保护罩外壳1前侧聚气板5的一侧。
聚气板5的材料为铁，厚度为2mm，尺寸由保护罩外壳1决定，不过聚气板5底部需高于保护罩外壳1，具体尺寸由焊缝确定。斜着焊接在保护罩外壳1内，与外壳上壁呈60度，聚气板5下端偏向枪头。聚气板5让焊接枪头的枪头吹出的枪头保护气20更好的保护熔池后方、焊缝前端的高温焊缝，原理如附图2所示。
挡板7的材质为铜，厚度为2mm，与保护罩外壳1上壁成90度焊在保护罩外壳1上壁上，尺寸由保护罩外壳1决定，不过挡板7底部需高于保护罩外壳1底部，具体尺寸由焊缝确定。挡板7的作用是隔离大部分保护气与冷却气。
第一喷淋板6和第二喷淋板9的前半部分采用200目铜丝，后半部分采用100目铜丝，都为多层铜丝网，都使铜丝网前侧通气量大，后侧通气量小，较好的达到保护和冷却的效果。原理如图2所示。
螺栓夹具8由焊接在保护罩外壳1内部的6个支撑圆柱和6个M4的六角螺丝组成，支撑圆柱的材质为铜或者不锈钢，直径为4mm，高度由保护罩外壳1的尺寸决定。前三个支撑圆柱斜着焊接在保护罩外壳1前侧上，前后两个支撑圆柱在第一喷淋板6下方，中间的支撑圆柱在第一喷淋板6上方，前三个螺孔分别与前三个支撑圆柱对齐，拧入的螺丝两侧的在第一喷淋板6下方，中间的在第一喷淋板6上方，以此固定前侧的第一喷淋板6；后三个支撑圆柱水平焊接在保护罩外壳1后侧上，前后两个支撑圆柱在第二喷淋板9下方，中间的支撑圆柱在第二喷淋板9上方，后三个螺孔分别与后三个支撑圆柱对齐，拧入的螺丝两侧的在第二喷淋板9下方，中间的在第二喷淋板9上方，以此固定后侧的第二喷淋板9。
如附图2所示，本保护罩的工作场景：采用发那科焊接CMT机器人，外配一个送丝机，由第一焊接枪头11和第二焊接枪头12进行焊接，第一焊丝13和第二焊丝14在焊件15上焊接形成熔池16和焊缝17，保护罩外壳1通过焊接枪头夹具4与第一焊接枪头11固定在一起，保护罩外壳1的前端增加有用于通过第二焊接枪头12的开口。焊接时保护罩随着第一焊接枪头11移动，保护罩外壳1罩住第一焊接枪头11与第二焊接枪头12前进方向后侧的部分焊缝17，聚气板5让第一焊接枪头11枪头吹出的枪头保护气20往焊缝头部，熔池后方聚集，更好的保护熔池16后的高温焊缝17，保护气管3通入的焊后保护气18进一步降低焊缝17的温度并且防止焊缝17被氧化，冷却气管2产生的低温冷却气19使焊缝17的温度降低到会被氧化之下，而且会使焊缝17更快的冷却，提高焊缝17的质量，更快的成型，使之达到继续焊接的要求，提高了焊接的效率。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (10)

1.一种焊接冷却保护罩，包括保护罩外壳(1)，其特征是：所述保护罩外壳(1)为底部和后端开口的长方形盒子结构，所述保护罩外壳(1)前端设有焊接枪头夹具(4)，焊接枪头夹具(4)上固定有穿入到所述保护罩外壳(1)内部的焊接枪头，所述保护罩外壳(1)前段的内部设置有倾斜的聚气板(5)，聚气板(5)下端偏向焊接枪头方向倾斜延伸，聚气板(5)的前侧与保护罩外壳(1)之间形成聚气腔，所述保护罩外壳(1)后段的内部设有挡板(7)，挡板(7)的左右两侧分别形成保护腔和冷却腔，所述保护腔上连接有通入保护气的保护气管(3)，所述保护腔内固定有向前倾斜的第一喷淋板(6)，第一喷淋板(6)位于保护气管(3)的正下方，所述冷却腔上连接有通入冷却气的冷却气管(2)，所述冷却腔内水平固定有第二喷淋板(9)，第二喷淋板(9)位于冷却气管(2)的正下方，所述保护罩外壳(1)在冷却腔的一侧外壁上高于第二喷淋板(9)的位置上开设有插槽(10)，所述插槽(10)上安插有可调节遮挡第二喷淋板(9)面积大小的插片。
2.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述第一喷淋板(6)和所述第二喷淋板(9)各自通过三个螺栓夹具(8)进行固定；所述螺栓夹具(8)由一个焊在保护罩外壳(1)一侧内的支撑圆柱和在另一侧开螺孔后拧入的螺栓组成，三个所述螺栓夹具(8)中的左右两个在喷淋板下方，中间的在喷淋板上方，用来固定喷淋板。
3.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述第一喷淋板(6)为多层铜丝网结构，前半部分为200目铜丝网，后半部分为100目铜丝网，所述第二喷淋板(9)为多层铜丝网结构，前半部分为200目铜丝网，后半部分为100目铜丝网。
4.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述焊接枪头夹具(4)包括圆管状的夹具外壳和夹具外壳上的四个周向分布的螺栓，所述夹具外壳侧壁上对应螺栓位置设有四等分开槽。
5.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述冷却气管(2)通入的冷却气为制冷剂R-134a(1，1，1，2-四氟乙烷)产生的低温气体。
6.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述挡板(7)的材质为铜，厚度为2mm，焊在保护罩外壳(1)内，与保护罩外壳(1)上壁成90度，挡板(7)的底部高于保护罩外壳(1)的底部。
7.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述冷却气管(2)和保护气管(3)用直径10-16mm，壁厚为2mm的铜管子制成。
8.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述插槽(10)为长方形槽，紧贴于挡板(7)后方设置，槽的厚度为1mm，所述插片为不同长度的不锈钢板或者铜板。
9.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述聚气板(5)的材料是铁，厚度为2mm，斜着焊接在保护罩外壳(1)内，与保护罩外壳(1)上壁呈60度。
10.根据权利要求1所述的一种焊接冷却保护罩，其特征是：所述保护罩外壳(1)的前端开口。
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