CN113333912A - 前盾螺旋机套筒堆焊工装、自动堆焊设备以及堆焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种前盾螺旋机套筒堆焊工装、自动堆焊设备以及堆焊方法，其中，前盾螺旋机套筒堆焊工装，该螺旋机套筒包括筒体和设置在筒体一端并与筒体固定连接的法兰，筒体和法兰的内部共同焊接有堆焊层，筒体未设置法兰的一端具有斜切截面，两个所述螺旋机套筒通过设置在筒体一端的斜切截面相互配合形成圆筒状结构，两个筒体的斜切截面之间具有间隙且两个筒体之间通过多个连接板连接。本发明通过将两个螺旋机套筒合料制作、制定合理的焊接工艺以及采用特定的自动堆焊设备，解决了在斜切圆筒上实现自动连续焊接、大厚度堆焊层防剥落等技术难题，且降低了生产、工艺成本，缩短了生产周期，形成了一套成熟的前盾螺旋机套筒制作工艺。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种前盾螺旋机套筒堆焊工装、自动堆焊设备以及堆焊方法。
背景技术
土压平衡盾构的基本原理是用一件有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。土压平衡盾构属封闭式盾构。盾构另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流砂的入侵。
目前，土压平衡盾构机的盾体系统主要由前盾、中盾、尾盾三段组成，其制作的关键点在于前盾螺旋机套筒的制作，该套筒需要在斜截圆筒内壁上堆焊20-25mm厚的堆焊层，但是，在进行大面积、大厚度堆焊时，如何保证自动连续焊接、如何保证斜截圆筒连续回转、如何避免大厚度堆焊层焊后剥落等都是制作的关键。另外，套筒一端为斜切截面，如何展开下料和卷制成型也需要进行精心的策划。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种前盾螺旋机套筒堆焊工装、自动堆焊设备以及堆焊方法，以解决在斜切圆筒上实现自动连续焊接、大厚度堆焊层防剥落等技术难题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：前盾螺旋机套筒堆焊工装，该螺旋机套筒包括筒体和设置在筒体一端并与筒体固定连接的法兰，筒体和法兰的内部共同焊接有堆焊层，筒体未设置法兰的一端具有斜切截面，两个所述螺旋机套筒通过设置在筒体一端的斜切截面相互配合形成圆筒状结构，两个筒体的斜切截面之间具有间隙且两个筒体之间通过多个连接板连接。
进一步的，所述堆焊层的厚度为20-25mm，两个筒体的斜切截面之间的间隙为20-30mm。
进一步的，所述的多个连接板沿圆筒状结构的周向间隔设置。
自动堆焊设备，包括CO2焊机送丝机构、CO2焊枪、焊接臂和焊接操作机，焊接臂沿水平方向设置并安装在焊接操作机上，焊接操作机用于带动焊接臂做轴向的伸缩运动以及沿轴向做旋转运动，焊接臂的自由端沿竖直方向设置有安装板，安装板上安装有CO2焊机送丝机构，CO2焊机送丝机构上安装有所述的CO2焊枪且CO2焊枪的焊接端正对筒体的内壁，CO2焊枪与CO2焊机送丝机构之间设置有加长导杆，焊接臂的顶部还设置有焊丝盘，焊丝盘上缠绕的焊丝依次经过CO2焊机送丝机构、加长导杆后进入CO2焊枪。
进一步的，所述CO2焊枪的最底端低于安装板的最底端。
一种堆焊方法，包括以下步骤：
步骤1）、下料后在方板上画出切割线，然后进行卷圆，卷圆时，切割线位于外圆；
步骤2）、卷圆后修矫圆度，然后按所画的切割线进行切割，切开后形成两个螺旋机套筒的筒体，两个筒体的接触面为相互配合的斜切截面；将两个筒体的斜切截面之间拉开20-30mm间隙，通过若干个连接板将两个筒体连接；
步骤3）、在两个筒体的两侧整体组对法兰后吊上转台，实现活件连续自动旋转，进而实现法兰与圆筒间焊缝的连续自动焊接。
进一步的，连接板与两个筒体之间采用点焊连接。
进一步的，步骤3）在对法兰与圆筒间焊缝进行连续自动焊接时，采用如权利要求4-5任一项所述的自动堆焊设备进行焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将两个螺旋机套筒合料制作、制定合理的焊接工艺以及采用特定的自动堆焊设备，解决了在斜切圆筒上实现自动连续焊接、大厚度堆焊层防剥落等技术难题，且降低了生产、工艺成本，缩短了生产周期，形成了一套成熟的前盾螺旋机套筒制作工艺。
附图说明
图1是现有前盾螺旋机套筒的结构示意图；
图2是本发明前盾螺旋机套筒堆焊工装的结构示意图；
图3是现有前盾螺旋机套筒下料后在方板上所画切割线的示意图；
图4是本发明下料后在方板上所画切割线的示意图；
图5是本发明中自动堆焊设备的结构示意图；
图中标记：1、筒体，2、法兰，3、堆焊层，4、斜切截面，5、连接板，6、CO2焊机送丝机构，7、CO2焊枪，8、焊接臂，9、焊接操作机，10、安装板，11、加长导杆，12、焊丝盘。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，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作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。
现有前盾螺旋机套筒的结构如图1所示，包括筒体1和设置在筒体一端并与筒体固定连接的法兰2，筒体1和法兰2的内部共同焊接有堆焊层3，筒体1未设置法兰2的一端具有斜切截面4，堆焊层3的厚度为20-25mm，硬层要求HRC53～58。该活件的制作难点在于：1、筒体1一端为斜切截面，无法直接进行滚圆；2、无现成的自动堆焊设备，无法实现自动堆焊，若手工堆焊，内部需要加热过程中焊接，无法操作；3、堆焊层后，极易产生剥落现象。
本发明创新性的采用跨台份制作，两台进行合料，一方面解决了单件无法直接进行滚圆的问题，一方面省去了卷制后切割余料的时间，最重要的是法兰2与圆筒1间焊缝能够实现自动焊接，即节约了用料，又提高生产效率，还保证了法兰与圆筒间的焊缝质量，现有前盾螺旋机套筒下料后在方板上所画切割线的示意图如图3所示。
本发明提供一种前盾螺旋机套筒堆焊工装，如图2所示，两个所述螺旋机套筒通过设置在筒体1一端的斜切截面4相互配合形成圆筒状结构，两个筒体1的斜切截面4之间具有间隙且两个筒体之间通过多个连接板5连接。进一步的，两个筒体1的斜切截面之间的间隙为20-30mm。
该堆焊工装的堆焊方法，包括以下步骤：
步骤1）、下料后在方板上画出切割线，本发明下料后在方板上所画切割线的示意图如图4所示，然后进行卷圆，卷圆时切割线位于外圆；
步骤2）、卷圆后修矫圆度，然后按所画的切割线进行切割，切开后形成两个螺旋机套筒的筒体，两个筒体1的接触面为相互配合的斜切截面4；将两个筒体1的斜切截面之间拉开20-30mm间隙，通过若干个连接板5将两个筒体1连接；
步骤3）、在两个筒体1的两侧整体组对法兰2后吊上转台，实现活件连续自动旋转，进而实现法兰2与圆筒1间焊缝的连续自动焊接。
本发明在对法兰2与圆筒1间焊缝进行连续自动焊接时，采用如下自动堆焊设备，如图5所示，包括CO2焊机送丝机构6、CO2焊枪7、焊接臂8和焊接操作机9，焊接臂8沿水平方向设置并安装在焊接操作机9上，焊接操作机9用于带动焊接臂做轴向的伸缩运动以及沿轴向做旋转运动，焊接臂8的自由端沿竖直方向设置有安装板10， 安装板10上安装有CO2焊机送丝机构6，CO2焊机送丝机构6上安装有所述的CO2焊枪7且CO2焊枪7的焊接端正对筒体1的内壁，CO2焊枪7与CO2焊机送丝机构6之间设置有加长导杆11，焊接臂8的顶部还设置有焊丝盘12，焊丝盘12上缠绕的焊丝依次经过CO2焊机送丝机构6、加长导杆11后进入CO2焊枪7。进一步的，所述CO2焊枪7的最底端低于安装板10的最底端。
本实施例中，CO2焊机送丝机构6可从现有的CO2焊机上拆下使用，然后将现有焊接操作机上的送丝机构拆下，并将两者组合使用；加长导杆11为中空结构，其可由现有的CO2焊枪改造而成，具体如下，将CO2焊枪从枪把处割开，并将弯管烤红后曲直，然后作为加长导杆直接连接在送丝机构上，做为自动堆焊操作机的焊枪。
本实施例中所采用的焊接操作机型号为：焊研威达CZ22-4.5×5。安装板10为δ=12*200*400（材质：Q235B）的钢板，钢板上钻4-Φ12的连接孔，其中孔的大小和孔距位置根据CO2焊机和操作机上送丝机构连接螺栓孔的尺寸和位置而定。通过螺栓把合的方式，将CO2焊机的送丝机构把合在安装板10上，然后连接在焊接操作机的机头上，即用CO2焊机的送丝机构充当操作机的送丝机构，实现CO2堆焊连续焊接。
此外，本发明在连续自动焊接时，创新性的采用“夹过渡层”法，既保证了堆焊层的耐磨性，又保证了堆焊层的韧性，从而解决了大厚度堆焊层容易剥落的问题。套筒内壁堆焊层厚度20-25mm，每层厚度3-4mm：第1-2层采用LQ556—Φ1.6 ，第3-4层采用ER50-6—Φ1.2，第5-6层采用LQ556—Φ1.6 。具体堆焊工艺参数见下表。
本发明通过将两个螺旋机套筒合料制作、制定合理的焊接工艺以及采用特定的自动堆焊设备，解决了在斜切圆筒上实现自动连续焊接、大厚度堆焊层防剥落等技术难题，且降低了生产、工艺成本，缩短了生产周期，形成了一套成熟的前盾螺旋机套筒制作工艺。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.前盾螺旋机套筒堆焊工装，该螺旋机套筒包括筒体和设置在筒体一端并与筒体固定连接的法兰，筒体和法兰的内部共同焊接有堆焊层，筒体未设置法兰的一端具有斜切截面，其特征在于：两个所述螺旋机套筒通过设置在筒体一端的斜切截面相互配合形成圆筒状结构，两个筒体的斜切截面之间具有间隙且两个筒体之间通过多个连接板连接。
2.根据权利要求1所述的一种前盾螺旋机套筒堆焊工装，其特征在于：所述堆焊层的厚度为20-25mm，两个筒体的斜切截面之间的间隙为20-30mm。
3.根据权利要求1所述的一种前盾螺旋机套筒堆焊工装，其特征在于：所述的多个连接板沿圆筒状结构的周向间隔设置。
4.自动堆焊设备，包括CO2焊机送丝机构、CO2焊枪、焊接臂和焊接操作机，焊接臂沿水平方向设置并安装在焊接操作机上，焊接操作机用于带动焊接臂做轴向的伸缩运动以及沿轴向做旋转运动，其特征在于：
焊接臂的自由端沿竖直方向设置有安装板，安装板上安装有CO2焊机送丝机构，CO2焊机送丝机构上安装有所述的CO2焊枪且CO2焊枪的焊接端正对筒体的内壁，CO2焊枪与CO2焊机送丝机构之间设置有加长导杆，焊接臂的顶部还设置有焊丝盘，焊丝盘上缠绕的焊丝依次经过CO2焊机送丝机构、加长导杆后进入CO2焊枪。
5.根据权利要求4所述的自动堆焊设备，其特征在于：所述CO2焊枪的最底端低于安装板的最底端。
6.一种堆焊方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）、下料后在方板上画出切割线，然后进行卷圆，卷圆时切割线位于外圆；
步骤2）、卷圆后修矫圆度，然后按所画的切割线进行切割，切开后形成两个螺旋机套筒的筒体，两个筒体的接触面为相互配合的斜切截面；将两个筒体的斜切截面之间拉开20-30mm间隙，通过若干个连接板将两个筒体连接；
步骤3）、在两个筒体的两侧整体组对法兰后吊上转台，实现活件连续自动旋转，进而实现法兰与圆筒间焊缝的连续自动焊接。
7.根据权利要求6所述的一种堆焊方法，其特征在于，连接板与两个筒体之间采用点焊连接。
8.根据权利要求6所述的一种堆焊方法，其特征在于，步骤3）在对法兰与圆筒间焊缝进行连续自动焊接时，采用如权利要求4-5任一项所述的自动堆焊设备进行焊接。
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|---|---|---|---|---|
| CN116727998A (zh) * | 2023-08-14 | 2023-09-12 | 河北宾宏石化设备有限公司 | 一种斜三通管件定位焊接设备 |
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| CN116727998B (zh) * | 2023-08-14 | 2023-10-13 | 河北宾宏石化设备有限公司 | 一种斜三通管件定位焊接设备 |
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