CN113523514A - 一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，公开了一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置及其应用，所述装置包括成型底座以及环形设置在其外侧的衬垫，其中成型底座包括若干间隔圆形设置弧形座体，其内侧连接有升降调节机构，可实现成型底座径向范围内的缩放；衬垫包括上下连接的成型槽和垫体，其中成型槽呈两侧V型、底部圆弧倒角设置，垫体为中空结构，成型槽底部间隔穿设有与垫体中空部相通的气孔；衬垫端部穿过通孔向内延伸形成进气口，本发明解决焊缝背面气体保护与焊缝成型的问题，同时降低焊工施焊难度提高生产效率，减少焊缝背面保护气量降低生产成本，具有切实意义上的实用价值。

Description

一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置及其应用

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置及其应用。

背景技术

随着不锈钢管道在化工，供水系统，食品，核工业，压力容器等领域的大规模应用，不锈钢管道焊接接头的质量直接影响到产品的安全服役。因焊缝背面保护不佳，焊缝背面成型不良造成已成为造成焊接返工率高，焊接生产效率低以及焊接接头失效的重要原因。尤其是在一些承压或有腐蚀介质的长管线焊接，弯头与直管对接焊以及一些“S”形弯管的焊接中，气体保护及焊缝背面成型至关重要。

目前，已公开的专利多以拖罩或将焊缝两端封住形成一个保护区域，此类保护工装有一定保护效果，但是依然需要消耗大量的惰性气体尤其是在大管道的焊接中，并不能兼顾焊缝背面成型，尤其在有错位的直管对接中，另外也不能降低焊工的施焊难度，直接影响了焊接效率、焊接质量和生产成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置、物联网设备系统及信息接入与传输的方法，解决了现有技术中无法兼顾焊缝背面成型以及气体保护的问题，实现了提高焊接效果，降低施焊难度的技术效果。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，包括成型底座以及环形设置在其外侧的衬垫；

所述成型底座包括若干弧形座体，所述弧形座体间隔圆形设置，所述弧形座体内侧连接有升降调节机构，所述弧形座体通过升降调节机构实现成型底座径向范围内的缩放；

所述衬垫包括上下连接的成型槽和垫体，所述成型槽呈两侧V型、底部圆弧倒角设置，所述垫体为中空结构，所述成型槽底部间隔穿设有与垫体中空部相通的气孔；

所述弧形底座穿设有通孔，所述衬垫端部穿过通孔向内延伸形成进气口。

优选地，所述升降调节机构包括丝杆，所述丝杆上固定套设有螺母，其一端与所述弧形座体连接，另一端与设置在成型底座环形中心位置处的连接块转动连接。

优选地，所述连接块上均匀间隔设置有盲孔，所述盲孔内设置有与丝杆匹配的螺纹，所述丝杆螺纹连接盲孔。

优选地，所述成型槽夹角为120-135度、深度2-3mm，其底部圆弧半径为4-6mm。

优选地，所述弧形底座截面与所述衬垫截面匹配设置，相互紧配合。

优选地，所述衬垫为铜衬垫。

优选地，所述弧形座体为4个。

优选地，所述气孔直径1-1.5mm，相邻气孔间距8-10mm。

优选地，所述盲孔以连接块中心对称设置。

本发明还提供一种采用前述气体保护与成型装置进行管道焊接的方法，包括以下步骤：

将装置放置在管道坡口下方，焊接坡口间隙置于成型槽中间；

调节螺母，通过丝杆转动上升推动弧形底座向外挤压，使得衬垫与管背面贴合；

将通气软管插到置于工装下方的进气口；

根据管道长短，选择在装置上缠绕牵引绳；

打开惰性气体阀门，进行气体保护，开始焊接；

焊接完成后取出气体保护与成型装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，简易易拆卸，减少焊接装配过程中装配和拆卸的时间，提高生产效率，其创新采用的多个弧形座体构成的成型底座，可在升降调节机构作用下进行上下调节，使得装置具有柔性调节空间，同时采用的特殊的成型槽设计使得焊缝凝固成型呈圆滑过渡，有利于焊缝背面成型和工装的拆卸，此外衬垫穿过有通孔的弧形底座，从而使得围着四瓣底座形成一个整环，可完整的对焊缝背面进行保护，另外也减少因通气占用的空间，其设置的气孔有效实现了背部的气体保护，同时减少了使用气量，降低了成本。

本发明一种新的背面保护工装，解决焊缝背面气体保护与焊缝成型的问题，同时降低焊工施焊难度提高生产效率，减少焊缝背面保护气量降低生产成本，此外本发明具有结构简单、合理的特点，尤其是具有生产效率高、焊接质量稳定，简单易操作，可使管道焊接后单面焊双面成型的效果。

关于本发明相对于现有技术，其他突出的实质性特点和显著的进步在实施例部分进一步详细介绍。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实施例1中用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置的结构示意图；

图2为实施例1中连接块的侧视图；

图3为实施例1中衬垫的结构剖面图；

图4为实施例1中衬垫展开时的俯视图。

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。

需要说明的是，在说明书及权利要求书当中使用了某些名称来指称特定组件。应当理解，本领域普通技术人员可能会用不同名称来指称同一个组件。本申请说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的实质性差异作为区分组件的准则。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的“包含”或“包括”为一开放式用语，其应解释为“包含但不限定于”或“包括但不限定于”。具体实施方式部分所描述的实施例为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。

此外，所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为软硬件结合的形式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个微控制器可读介质中的计算机程序产品的形式，该微控制器可读介质中包含微控制器可读的程序代码。

本申请实施例通过提供一种可实现一体实现焊缝背面气体保护与成型的装置，能够适用于各种长短管线焊接，其不需要消耗大量的惰性气体，并且兼顾的焊缝背面成型，能有容忍一定的错位直观对接，降低了焊工的施焊难度，提高了施焊效率。

本申请实施例为了能达到以上技术效果，总体设计思路如下：该装置包括成型底座以及环形设置在其外侧的衬垫；

其中成型底座包括若干弧形座体，弧形座体间隔圆形设置，其内侧连接有升降调节机构，弧形座体通过升降调节机构实现成型底座径向范围内的缩放；该升降调节机构包括丝杆，所述丝杆上固定套设有螺母，其一端与所述弧形座体连接，另一端与设置在成型底座环形中心位置处的连接块转动连接，该转动连接可以采用在连接块上均匀间隔设置有盲孔，盲孔内设置有与丝杆匹配的螺纹，丝杆螺纹连接盲孔；

衬垫包括上下连接的成型槽和垫体，所述成型槽呈两侧V型、底部圆弧倒角设置，所述垫体为中空结构，所述成型槽底部间隔穿设有与垫体中空部相通的气孔，弧形底座穿设有通孔，所述衬垫端部穿过通孔向内延伸形成进气口。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1

请参照图1-4，本实施例以弧形座体为4个的典型情况，详细叙述本发明的用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置。

装置包括成型底座1以及环形设置在其外侧的衬垫2，其中成型底座包括4个弧形座体11，所述弧形座体11间隔圆形设置，其间距范围为3-4mm，所弧形座体11内侧连接有升降调节机构3，所述弧形座体11通过升降调节机构3实现成型底座1径向范围内的缩放；在本实施例中升降调节机构包括丝杆301，所述丝杆301上固定套设有螺母302，该螺母302可以采用自锁螺母实现固定，其一端与所述弧形座体11连接，另一端与设置在成型底座1环形中心位置处的连接块303转动连接，在本实施例中，连接块303上均匀间隔设置有盲孔304，盲孔304内设置有与丝杆301匹配的螺纹，所述丝杆301螺纹连接盲孔，其中盲孔304以连接块303中心对称设置，在本实施例中，连接块303为正方体，4个环绕侧面设置有10-15mm深的均分盲孔304，平行方向的盲孔304轴线在一条线，垂直方向呈90°，可均布分配弧形座体11夹紧力，每瓣座体可在丝杆301和螺母302的作用下进行上下调节，使得装置具有柔性调节空间；

本实施例的衬垫2包括上下连接的成型槽21和垫体22，成型槽21呈两侧V型、底部圆弧倒角设置，其中成型槽V型夹角可在120-135度、深度2-3mm中选择，其底部圆弧半径为可在4-6mm中选择，使得焊缝凝固成型呈圆滑过渡，降低背面焊接应力，同时有利于焊缝背面成型和工装的拆卸，垫体21为中空结构，所成型槽22底部间隔穿设有与垫体21中空部相通的气孔23；惰性保护气体在管内通过气孔23均匀的作用在焊缝背面，气孔直径可在1-1.5mm内选择，相邻气孔间距可在8-10mm内选择；

弧形底座11穿设有通孔，衬垫2端部穿过通孔向内延伸形成进气口24；同时本实施例中的衬垫2为铜衬垫，铜采用退火紫铜，铜衬垫2穿过有通孔的弧形座体11，从而使得围着四瓣座体形成一个整环，可完整的对焊缝背面进行保护，另外也减少因通气占占用的空间；

在本实施例中弧形底座11截面与所述衬垫2截面匹配设置，沉于底部的槽子宽度与铜衬垫2宽度一致，紧配合有利于铜衬垫2将热量穿至座体11上；同时本实施例中的铜衬垫2在底座1、丝杆301推力下更容易与坡口两侧贴合，在管道有轻微错边的情况下依然可以保证焊缝质量；管背面焊缝凝固后，铜衬垫2的V型槽口与管背面线接触，可有效地减少摩擦力，减少工装拆卸难度。

实施例2

本实施例提供一种采用如实施例1所述的气体保护与成型装置进行管道焊接的方法，包括以下步骤：

将装置放置在管道坡口下方，焊接坡口间隙置于成型槽中间；

调节螺母，通过丝杆转动上升推动弧形底座向外挤压，使得衬垫与管背面贴合；

将通气软管插到置于工装下方的进气口；

根据管道长短，选择在装置上缠绕牵引绳；

打开惰性气体阀门，进行气体保护，开始焊接；

焊接完成后取出气体保护与成型装置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，包括成型底座以及环形设置在其外侧的衬垫；

所述成型底座包括若干弧形座体，所述弧形座体间隔圆形设置，所述弧形座体内侧连接有升降调节机构，所述弧形座体通过升降调节机构实现成型底座径向范围内的缩放；

所述衬垫包括上下连接的成型槽和垫体，所述成型槽呈两侧V型、底部圆弧倒角设置，所述垫体为中空结构，所述成型槽底部间隔穿设有与垫体中空部相通的气孔；

所述弧形底座穿设有通孔，所述衬垫端部穿过通孔向内延伸形成进气口。

2.根据权利要求1所述的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，所述升降调节机构包括丝杆，所述丝杆上固定套设有螺母，其一端与所述弧形座体连接，另一端与设置在成型底座环形中心位置处的连接块转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，所述连接块上均匀间隔设置有盲孔，所述盲孔内设置有与丝杆匹配的螺纹，所述丝杆螺纹连接盲孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，所述成型槽夹角为120-135度、深度2-3mm，其底部圆弧半径为4-6mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，所述弧形底座截面与所述衬垫截面匹配设置，相互紧配合。

6.根据权利要求1所述的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，所述衬垫为铜衬垫。

7.根据权利要求3所述的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，所述弧形座体为4个。

8.根据权利要求1所述的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，所述气孔直径1-1.5mm，相邻气孔间距8-10mm。

9.根据权利要求7所述的一种用于管道焊接的焊缝背面气体保护与成型装置，其特征在于，所述盲孔以连接块中心对称设置。

10.一种采用如权利要求1-9任意一项所述的气体保护与成型装置进行管道焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将装置放置在管道坡口下方，焊接坡口间隙置于成型槽中间；

调节螺母，通过丝杆转动上升推动弧形底座向外挤压，使得衬垫与管背面贴合；

将通气软管插到置于工装下方的进气口；

根据管道长短，选择在装置上缠绕牵引绳；

打开惰性气体阀门，进行气体保护，开始焊接；

焊接完成后取出气体保护与成型装置。

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