CN113649695A - 一种管状金属防腐蚀处理装置及应用方法 - Google Patents

一种管状金属防腐蚀处理装置及应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防腐蚀技术领域，更具体地，涉及一种管状金属防腐蚀处理装置及应用方法，所述装置包括用于套设于管状金属外侧的防腐蚀套、用于将防腐蚀套与管状金属固定焊接的焊接装置，所述用于套接管状金属外侧的防腐蚀套安装于焊接装置上；所述焊接装置包括旋转组件、水平移动组件以及用于焊接的焊接组件，所述旋转组件安装于水平移动组件上，所述防腐蚀套安装于旋转组件上，所述焊接组件与防腐蚀套安装位置相对。本发明便于焊接组件对套设于管状金属外侧的防腐蚀套与金属外侧的全面各个方位的焊接，提高焊接的效果，本身旋转组件和水平移动组件就可活动，可灵活变换位置，提高了保护时限，同时不容易被外界的各种因素破坏，提高了焊接的效果。

Description

一种管状金属防腐蚀处理装置及应用方法
技术领域
本发明涉及防腐蚀技术领域，更具体地，涉及一种管状金属防腐蚀处理装置及应用方法。
背景技术
大部分管状金属在工业应用中都需要考虑防锈、防腐蚀，通常采用的办法包括：表面氧化、表面电镀惰性金属以及刷漆等等。常规的方法存在表面保护层厚度小，在发生磕碰或者时间稍微长一点就可能发生表面保护层损坏或脱落等问题，很难长时间稳定有效的起到保护作用。
目前金属的防锈、防腐蚀最常用的办法是进行表面处理(包括：表面氧化、表面电镀惰性金属以及刷漆等等)，如公开号为CN111389646A的一种金属管道表面防腐蚀衬里均匀涂装设备，公开了设备通过伺服电机带动丝杆转动进而驱动螺纹套和刷板以及毛刷横向走动，丝杆同时利用带动装置驱动金属管转动，实现圆周涂刷，但是该处理办法保护的时间有限，而且容易被外界的各种因素破坏。
目前有一些学者开展了激光焊接塑料与金属，此方法能发挥塑料抗腐蚀性的优势，可以作为金属防腐蚀的一种方法，但是该焊接工艺中，必须要外加其他辅助夹具使被焊接对象之间产生夹紧力，再实施焊接过程，而且主要是以平板状材料为对象进行的，管状金属不适用，且辅助夹具不能灵活变换位置，不利于焊接。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的对环境都有较大的污染，对于管状金属与塑料进行激光焊接时夹具设计困难，难以保证夹紧，不易于实现自动化缺点，提供一种管状金属防腐蚀装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种管状金属防腐蚀处理装置，所述装置包括用于套设于管状金属外侧的防腐蚀套、用于将防腐蚀套与管状金属固定焊接的焊接装置，所述用于套接管状金属外侧的防腐蚀套安装于焊接装置上；所述焊接装置包括旋转组件、水平移动组件以及用于焊接的焊接组件，所述旋转组件安装于水平移动组件上，所述防腐蚀套安装于旋转组件上，所述焊接组件与防腐蚀套安装位置相对。
本发明通过所述焊接装置包括旋转组件、水平移动组件以及用于焊接的焊接组件，所述旋转组件安装于水平移动组件上，所述防腐蚀套安装于旋转组件上，所述焊接组件与防腐蚀套安装位置相对的设置，使得套设于管状金属外侧的防腐蚀套也就是焊接对象安装于旋转组件上，通过旋转组件转动以及水平移动组件的移动，从而带动焊接对象的水平移动以及转动，从而便于焊接组件对套设于管状金属外侧的防腐蚀套与金属外侧的全面各个方位的焊接，提高焊接的效果，且不需要外设夹具，本身旋转组件和水平移动组件就可活动，可灵活变换位置，且由于防腐蚀套套设于管状金属外侧，提高了保护时限，且不容易被外界的各种因素破坏，大大提高了焊接的效果。
优选地，所述旋转组件包括支撑架、用于提供旋转动力的第一驱动组件、用于固定防腐蚀套的夹具，所述夹具与支撑架可转动连接，所述旋转马达与夹具一端连接。这样设置是为了便于带动夹具转动，从而更好全面地对焊接对象进行焊接。
优选地，所述装置还包括用于对夹具进行预紧的顶紧组件，所述顶紧组件与夹具另一端连接。这样设置是为了便于在夹具固定某一位置时对夹具进行顶紧，避免其出现晃动，从而更好地焊接。
优选地，所述水平移动组件包括可水平移动的滚珠丝杠组件和提供水平移动动力的第二驱动组件，所述第二驱动组件与滚珠丝杠组件连接。这样设置是为了便于带动旋转组件移动，当然这些结构只是优选，并不是限制性的规定。
优选地，所述支撑架安装于滚珠丝杠组件上方，所述支撑架包括底架、第一支撑组件、第二支撑组件，所述第一支撑组件、第二支撑组件均安装于底架上，所述夹具安装于所述第一支撑组件与第二支撑组件之间。这样设置是提供一种支撑架，从而更好地固定安装夹具。
优选地，所述夹具包括第一夹具部、第二夹具部，所述第一夹具部、第二夹具部均为卡套结构，所述防腐蚀套两端分别与第一夹具部、第二夹具部卡接。这样设置是为了便于快速将套设有管状金属外侧的防腐蚀套安装固定，提高其卡接的速度。当然这些结构只是优选，并不是限制性的结构，其他的用于固定防腐蚀套的结构也是可行的。
优选地，所述第一夹具部一端穿过第一支撑组件与第一驱动组件连接，所述第二夹具部一端穿过第二支撑组件与顶紧组件连接。这样设置是为了便于根据需要转动转动夹具以及根据需要顶紧夹具。
优选地，所述装置还设有超声振动装置，所述超声振动装置端部与防腐蚀套相接触，所述焊接组件为激光焊接组件，所述防腐蚀套内侧设有用于管状金属外侧卡接的螺纹结构，所述防腐蚀套为高分子材料构成。超声振动装置的设置是为了进行加强焊接，消除管状金属与防腐蚀套之间的螺纹间隙，使得焊接中熔融塑料全面填充螺纹间隙。所述防腐蚀套内侧设有用于管状金属外侧卡接的螺纹结构的设置是为了提供一种可靠的卡接方式，从而保证防腐蚀套紧密贴合管状金属外侧，提高了保护时限，且不容易被外界的各种因素破坏，大大提高了焊接的效果。当然这种方式是优选，并不是限制性的规定。所述防腐蚀套为高分子材料构成的设置，是由于高分子塑料化学性能稳定，当然这些只是优选，其他的能够达到该效果的材料也是可行的。
本发明还提供一种根据上述的管状金属防腐蚀处理装置的应用方法，具体步骤如下：
(1)将待处理管状金属的外部加工出外螺纹，同时将高分子材料构成的防腐蚀套内部加工出与之相配合的内螺纹；
(2)将防腐蚀套紧密套接于管状金属的外部，通过螺纹之间的咬合力实现管状金属材料与防腐蚀套放入高分子材料之间贴合夹紧；
(3)将管状金属与防腐蚀套形成的整体安装于焊接装置上；
(4)由第一驱动组件带动，对焊接对象进行高精度旋转，由滚珠丝杠带动旋转结构整体部分沿着管状金属材料的轴线方向移动；使激光光斑与焊接对象的最高点对齐，同时激光光斑位于螺纹结合处，然后调整好激光头相对于焊接对象的离焦量；进行焊接。
优选地，在步骤(4)中，焊接组件的激光束的中心线垂直向下，调整焊接组件的激光束的位置使激光束中心线与焊接对象的轴线相交；还设有超声振动装置，超声振动装置发射出的超声波就是沿着管状金属与防腐蚀套相互配合的螺纹线的切向方向引入，进行加强焊接，消除管状金属与防腐蚀套之间的螺纹间隙，使得焊接中熔融塑料全面填充螺纹间隙。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过所述焊接装置包括旋转组件、水平移动组件以及用于焊接的焊接组件，所述旋转组件安装于水平移动组件上，所述防腐蚀套安装于旋转组件上，所述焊接组件与防腐蚀套安装位置相对的设置，使得套设于管状金属外侧的防腐蚀套也就是焊接对象安装于旋转组件上，通过旋转组件转动以及水平移动组件的移动，从而带动焊接对象的水平移动以及转动，从而便于焊接组件对套设于管状金属外侧的防腐蚀套与金属外侧的全面各个方位的焊接，提高焊接的效果，且不需要外设夹具，本身旋转组件和水平移动组件就可活动，可灵活变换位置，且由于防腐蚀套套设于管状金属外侧，提高了保护时限，且不容易被外界的各种因素破坏，大大提高了焊接的效果。
附图说明
图1为本发明的一种管状金属防腐蚀处理装置的结构示意图；
图2为一种管状金属防腐蚀处理装置的装配图；
图3为图1的侧视图；
图4为图1的俯视图；
图5为防腐蚀套的结构示意图；
图6为管状金属的结构示意图；
图7为管状金属与防腐蚀套的装配示意图；
图8为本发明的一种管状金属防腐蚀处理装置的应用方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
如图1至图8所示为本发明一种管状金属防腐蚀处理装置的实施例，装置包括用于紧密贴合于管状金属5外侧的防腐蚀套1、用于将防腐蚀套1与管状金属5固定焊接的焊接装置2，套接于管状金属5外侧的防腐蚀套1安装于焊接装置2上；焊接装置2包括旋转组件21、水平移动组件22以及用于焊接的焊接组件23，旋转组件21安装于水平移动组件22上，防腐蚀套1安装于旋转组件21上，所述焊接组件23与防腐蚀套1安装位置相对。
其中，旋转组件21包括支撑架211、用于提供旋转动力的第一驱动组件212、用于固定防腐蚀套1的夹具213，夹具213与支撑架211可转动连接，旋转马达212与夹具213一端连接。这样设置是为了便于带动夹具转动，从而更好全面地对焊接对象进行焊接。
另外，装置还包括用于对夹具213进行预紧的顶紧组件3，顶紧组件3与夹具213另一端连接。这样设置是为了便于在夹具固定某一位置时对夹具进行顶紧，避免其出现晃动，从而更好地焊接。
另外，水平移动组件22包括可水平移动的滚珠丝杠组件221和提供水平移动动力的第二驱动组件222，所述第二驱动组件222与滚珠丝杠组件221连接。这样设置是为了便于带动旋转组件移动，当然这些结构只是优选，并不是限制性的规定。
其中，支撑架211安装于滚珠丝杠组件221上方，支撑架211包括底架214第一支撑组件215、第二支撑组件216，第一支撑组件215、第二支撑组件216均安装于底架214上，夹具213安装于所述第一支撑组件215与第二支撑组件216之间。这样设置是提供一种支撑架，从而更好地固定安装夹具。
另外，夹具包213括第一夹具部217、第二夹具部218，第一夹具部217、第二夹具部218均为卡套结构，防腐蚀套1两端分别与第一夹具部217、第二夹具部218卡接。这样设置是为了便于快速将套设有管状金属外侧的防腐蚀套安装固定，提高其卡接的速度。当然这些结构只是优选，并不是限制性的结构，其他的用于固定防腐蚀套的结构也是可行的。
其中，第一夹具部217一端穿过第一支撑组件215与第一驱动组件212连接，第二夹具部218一端穿过第二支撑组件216与顶紧组件3连接。这样设置是为了便于根据需要转动转动夹具以及根据需要顶紧夹具。
另外，装置还设有超声振动装置4，超声振动装置4端部与防腐蚀套1相接触，焊接组件23为激光焊接组件，所述防腐蚀套1内侧设有用于管状金属5外侧卡接的螺纹结构，防腐蚀套1为高分子材料构成。超声振动装置4的设置是为了进行加强焊接，消除管状金属5与防腐蚀套1之间的螺纹间隙，使得焊接中熔融塑料全面填充螺纹间隙。防腐蚀套内侧设有用于管状金属外侧卡接的螺纹结构的设置是为了提供一种可靠的卡接方式，从而保证防腐蚀套紧密贴合管状金属外侧，提高了保护时限，且不容易被外界的各种因素破坏，大大提高了焊接的效果。当然这种方式是优选，并不是限制性的规定。所述防腐蚀套为高分子材料构成的设置，是由于高分子塑料化学性能稳定，当然这些只是优选，其他的能够达到该效果的材料也是可行的。
本发明还提供一种根据上述的管状金属防腐蚀处理装置的应用方法，具体步骤如下：
(1)将待处理管状金属5的外部加工出外螺纹，同时将防腐蚀套1内部加工出与之相配合的内螺纹；
(2)将防腐蚀套1紧密套接于待处理管状金属的外部，通过螺纹之间的咬合力实现管状金属材料与防腐蚀套1之间贴合夹紧；
(3)将管状金属5与防腐蚀套1整体形成的焊接对象6安装于焊接装置2的旋转组件21上；
(4)由第一驱动组件212带动，对焊接对象6进行高精度旋转，由滚珠丝杠组件221水平移动旋转组件21整体沿着与焊接对象的轴线方向移动；同时将焊接组件23的激光光斑与焊接对象的最高点对齐，然后调整好激光头相对于焊接对象的离焦量，进行焊接，直至防腐蚀套1与待处理管状金属的外部完全贴合。
另外，第一驱动组件212和第二驱动组件222均为马达或步进电机或伺服电机，能精确控制旋转和位移。其中，离焦量为焊接的焦点离作用物质间的距离。
其中，在步骤(4)中，焊接组件23的激光束的中心线垂直向下，调整焊接组件23的激光束的位置使激光束中心线与焊接对象的轴线相交；还设有超声振动装置4，超声振动装置4发射出的超声波就是沿着管状金属与防腐蚀套1相互配合的螺纹线的切向方向引入，进行加强焊接，消除管状金属与防腐蚀套1之间的螺纹间隙，使得焊接中熔融塑料全面填充螺纹间隙。
具体地，本方案的实施步骤如下：
1.对需要防腐蚀的对象(管状金属5)制造外螺纹，同时对防腐蚀套1(高分子塑料)制造内螺纹。
优选地，所述外螺纹和内螺纹是同样规格大小，可以相互配合的。螺纹优选为单头螺纹。
2.将上述管状金属与高分子塑料构成的防腐蚀套1通过螺纹的结构连接在一起，并拧紧使相互配合的螺纹之间产生摩擦力(咬合力)，通过螺纹之间的咬合力实现管状金属材料与高分子材料之间贴合夹紧。
3.将连接起来的焊接对象安装在专用焊接装置2上。
其中旋转组件21放置于水平移动组件22之上。
旋转组件21：由步进电机带动，对焊接对象进行高精度旋转。
水平移动组件22：由滚珠丝杠带动旋转结构整体部分沿着管状金属材料的轴线方向移动。
上述旋转和水平移动过程中，必须保持旋转速度与水平移动速度的严格匹配。步骤1中提及的螺纹是单头螺纹，螺距是P(mm)，则旋转速度为n(r/min)时，水平移动的速度需保证为P*n(mm/min)。
4.调整激光头和焊接装置，
使激光光斑与步骤2形成的焊接对象的最高点对齐，同时激光光斑位于螺纹结合处，然后调整好激光头相对于焊接对象的离焦量。
5.安装超声振动装置4
超声振子倾斜放置，使超声振子的轴线与螺纹线相切，并指向焊接区。
加载超声的作用：由于金属螺纹与塑料螺纹之间的结合是存在空隙7的，而且这个空隙是螺旋状的，使得焊接中熔融塑料不容易将其填充，引入螺纹相切方向的超声振动可以有助于推动熔融塑料向后流动以便充分填充空隙。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管状金属防腐蚀处理装置，其特征在于，所述装置包括用于套设于管状金属外侧的防腐蚀套(1)、用于将防腐蚀套(1)与管状金属固定焊接的焊接装置(2)，所述用于套接管状金属外侧的防腐蚀套(1)安装于焊接装置(2)上；所述焊接装置(2)包括旋转组件(21)、水平移动组件(22)以及用于焊接的焊接组件(23)，所述旋转组件(21)安装于水平移动组件(22)上，所述防腐蚀套(1)安装于旋转组件(21)上，所述焊接组件(23)与防腐蚀套(1)安装位置相对。
2.根据权利要求1所述的管状金属防腐蚀处理装置，其特征在于，所述旋转组件(21)包括支撑架(211)、用于提供旋转动力的第一驱动组件(212)、用于固定防腐蚀套(1)且可转动的夹具(213)，所述夹具(213)与支撑架(211)可转动连接，所述第一驱动组件(212)与夹具(213)一端连接。
3.根据权利要求2所述的管状金属防腐蚀处理装置，其特征在于，所述装置还包括用于对夹具(213)进行预紧的顶紧组件(3)，所述顶紧组件(3)与夹具(213)另一端连接。
4.根据权利要求3所述的管状金属防腐蚀处理装置，其特征在于，所述水平移动组件(22)包括可水平移动的滚珠丝杠组件(221)和提供水平移动动力的第二驱动组件(222)，所述第二驱动组件(222)与滚珠丝杠组件(221)连接。
5.根据权利要求4所述的管状金属防腐蚀处理装置，其特征在于，所述支撑架(211)安装于滚珠丝杠组件(221)上，所述支撑架(211)包括底架(214)、第一支撑组件(215)、第二支撑组件(216)，所述第一支撑组件(215)、第二支撑组件(216)均安装于底架(214)上，所述夹具(213)安装于所述第一支撑组件(215)与第二支撑组件(216)之间。
6.根据权利要求5所述的管状金属防腐蚀处理装置，其特征在于，所述夹具(213)包括第一夹具部(217)、第二夹具部(218)，所述第一夹具部(217)、第二夹具部(218)均为用于卡接防腐蚀套(1)的卡套结构，所述防腐蚀套(1)两端分别与第一夹具部(217)、第二夹具部(218)卡接。
7.根据权利要求6所述的管状金属防腐蚀处理装置，其特征在于，所述第一夹具部(217)一端穿过第一支撑组件(215)与第一驱动组件(212)连接，所述第二夹具部(218)一端穿过第二支撑组件(216)与顶紧组件(3)连接。
8.根据权利要求1至7任一项所述的管状金属防腐蚀处理装置，其特征在于，所述装置还设有超声振动装置(4)，所述超声振动装置(4)端部与防腐蚀套(1)相接触，所述焊接组件(23)为激光焊接组件，所述防腐蚀套(1)内侧设有用于管状金属外侧卡接的螺纹结构，所述防腐蚀套(1)为高分子材料构成。
9.一种根据权利要求2至7任一项所述的管状金属防腐蚀处理装置的应用方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将待处理管状金属的外部加工出外螺纹，同时将防腐蚀套(1)内部加工出与之相配合的内螺纹；
(2)将防腐蚀套(1)紧密套接于待处理管状金属的外部，通过螺纹之间的咬合力实现管状金属材料与防腐蚀套(1)之间贴合夹紧；
(3)将管状金属与防腐蚀套(1)整体形成的焊接对象安装于焊接装置(2)的旋转组件(21)上；
(4)由第一驱动组件(212)带动，对焊接对象进行高精度旋转，由滚珠丝杠组件(221)水平移动旋转组件(21)整体沿着与焊接对象的轴线方向移动；同时将焊接组件(23)的激光光斑与焊接对象的最高点对齐，然后调整好激光头相对于焊接对象的离焦量，进行焊接，直至防腐蚀套(1)与待处理管状金属的外部完全贴合。
10.根据权利要求9所述的管状金属防腐蚀处理装置的应用方法，其特征在于，在步骤(4)中，焊接组件(23)的激光束的中心线垂直向下，调整焊接组件(23)的激光束的位置使激光束中心线与焊接对象的轴线相交；还设有超声振动装置(4)，超声振动装置(4)发射出的超声波就是沿着管状金属与防腐蚀套(1)相互配合的螺纹线的切向方向引入，进行加强焊接，消除管状金属与防腐蚀套(1)之间的螺纹间隙，使得焊接中熔融塑料全面填充螺纹间隙。
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