CN114161010A - 一种超声振动复合气保焊枪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电弧加工技术领域，尤其涉及一种超声振动复合气保焊枪。一种超声振动复合气保焊枪，其特征在于，包括焊接机构、超声振动机构和调节机构，所述焊接机构和所述超声振动机构通过所述调节机构连接。所述焊接机构用于对被焊工件的焊缝进行焊接。所述超声振动机构用于在所述焊接机构进行焊接时跟随所述焊接机构移动，并对所述焊缝周边的被焊工件进行超声振动。所述调节机构用于调节所述焊接机构和所述超声振动机构之间的相对位置。此装置结构简单，调节、操作方便，能够实时对工件表面施加超声振动，实现熔池振动结晶，达到细化焊缝晶粒作用，提高焊缝的强度和韧性。
Description
技术领域
本发明属于电弧加工技术领域，尤其涉及一种超声振动复合气保焊枪。
背景技术
焊接是一种材料熔化和凝固的过程。但是由于其特殊的过程，部分重要结构或者大电流电压焊接时，焊缝区域在高的热输入作用下，冷却形成粗大的焊缝金属；此粗大的焊缝金属对整个接头的韧性和强度都有负面的影响。目前已有的振动机构有采用外加振动棒戳进熔池进行振动，此类的振动加载方式对于熔池凝固后的形态会有影响；且由于直接戳进熔池振动，一旦电弧熄灭将会导致振动棒滞留焊缝中，清理困难，额外增加焊缝杂质，并且对熄弧处的焊缝造成明显内部缺陷，需要花费额外时间打磨重新焊接。也有部分振动机构采用外加设备附加振动，对于部分不规律形状焊道不能随动，且对焊缝的焊接位置有较高要求。
发明内容
本发明提供了一种超声振动复合气保焊枪，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本发明采用了如下技术方案：一种超声振动复合气保焊枪，其特征在于，包括焊接机构、超声振动机构和调节机构，所述焊接机构和所述超声振动机构通过所述调节机构连接；
所述焊接机构用于对被焊工件的焊缝进行焊接；
所述超声振动机构用于在所述焊接机构进行焊接时跟随所述焊接机构移动，并对所述焊缝周边的被焊工件进行超声振动；
所述调节机构用于调节所述焊接机构和所述超声振动机构之间的相对位置。
进一步地，所述超声振动机构均包括超声换能器、超声变幅杆和振动杆，所述超声变幅杆一端连接所述超声换能器，另一端连接所述振动杆；
所述超声换能器将电能转换成超声波；
所述超声变幅杆用于将所述超声波的振动幅度放大，并驱使所述振动杆振动。
进一步地，所述振动杆与所述焊接机构平行。
进一步地，所述振动杆输出振幅范围为8μm-40μm。
进一步地，所述调节机构包括固定座、高度调节机构与距离调节机构，所述固定座上设置有通孔，所述固定座通过所述通孔套设在焊接机构上，所述距离调节机构与所述固定座连接，所述距离调节机构与所述高度调节机构连接；
所述距离调节机构用于调节所述焊接机构与所述超声振动机构之间的距离；
所述高度调节机构用于调节所述超声振动机构与被焊工件之间的距离。
进一步地，所述距离调节机构包括第一底板，所述第一底板相对的两端分别设置第一立壁，两块所述第一立壁的外侧均设置有齿条，所述齿条与所述第一底板垂直，所述齿条与固定座形成滑动副，所述固定座内部设置有与齿条相适配的齿轮，所述齿条与齿轮相啮合，所述固定座上设置有用于操作齿轮旋转的旋钮。
进一步地，所述高度调节机构包括移动部件和调节丝杆，所述移动部件包括第二底板，所述第二底板相对的两端分别设置第二立壁，所述移动部件置于距离调节机构的内部，所述调节丝杆设置在第一底板与第二底板之间，用于调节第一底板与第二底板的相对位置，所述超声振动机构的顶端设置在移动部件内部。
进一步地，所述超声振动复合气保焊枪包括两组超声振动机构，每组超声振动机构的顶端均设置在移动部件内部，两组所述超声振动机构的顶端均设置有宽度调节机构，所述宽度调节机构用于调节两组超声振动机构之间的距离。
进一步地，所述宽度调节机构包括调节螺杆，所述调节螺杆与所述超声振动机构螺纹连接，所述第二底板上设置有与第二立壁垂直的凸块，两组所述超声振动机构均与所述凸块形成滑动副，所述第一立壁与第二立壁均开设有滑动槽，所述调节螺杆能够在所述滑动槽内滑动。
进一步地，所述超声振动机构发生的振动频率范围为10Hz-150Hz进一步地，所述超声振动机构发生的振动频率范围为10Hz-150Hz。
本发明的有益效果：本发明调节超声振动机构和焊接机构相对位置，以适应不同的焊缝；同时对工件表面施加超声振动，从而振动焊缝内的结晶，以细化焊缝金属，提高强度和韧性，实现在不接触焊缝熔池的情况下振动内部结晶。此装置结构简单，调节、操作方便，能够实时对工件表面施加超声振动，实现熔池振动结晶，达到细化焊缝晶粒作用，提高焊缝的强度和韧性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明超声振动机构结构示意图。
图3为本发明位置调节机构结构示意图。
图4为本发明位置调节机构结构示意图（另一视角）。
图5为本发明位置调节机构剖面结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的具体实施方式中，图1是根据该实施例提供的结构示意图，如图1所示，本发明包括焊接机构1、超声振动机构2和调节机构3，所述焊接机构1和所述超声振动机构2通过所述调节机构3连接；
所述焊接机构1用于对被焊工件的焊缝进行焊接。所述超声振动机构2用于在所述焊接机构1进行焊接时跟随所述焊接机构1移动，并对所述焊缝周边的被焊工件进行超声振动。所述调节机构3用于调节所述焊接机构1和所述超声振动机构2之间的相对位置。
其中，焊接机构包含保护嘴，导电嘴，分流器，绝缘筒，连杆，弯管等，焊接机构的具体组成及工作过程为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。通过上述结构实现可控的焊接倾角，焊接倾角在60°-90°之间时焊缝成形和力学性能较好。
本发明调节超声振动机构和焊接机构相对位置，以适应不同的焊缝；同时对工件表面施加超声振动，从而振动焊缝内的结晶，以细化焊缝金属，提高强度和韧性，实现在不接触焊缝熔池的情况下振动内部结晶。此装置结构简单，调节、操作方便，能够实时对工件表面施加超声振动，实现熔池振动结晶，达到细化焊缝晶粒作用，提高焊缝的强度和韧性。
在本发明的一个实施例中，所述超声振动机构2包括超声换能器10、超声变幅杆9和振动杆8，所述超声变幅杆9一端连接所述超声换能器10，另一端连接所述振动杆8。超声振动机构的结构示意图详见图2。超声换能器将电能转换为机械能，超声振动杆将振动放大以驱动振动杆振动，振动杆直接接触工件表面，对焊缝施加振动载荷。所述振动杆8与所述焊接机构1平行。振动杆8端部呈圆弧状。超声振动机构的振动频率和相位角均可调。所述振动杆8输出振幅范围为8μm-40μm。所述超声振动机构2发生的振动频率范围为10Hz-150Hz。振动机构振动频率和振幅在该范围值内时，焊缝晶粒细化，具有较好的力学性能。所述超声换能器将电能转换成超声波，通过所述超声变幅杆将所述超声波的振动幅度放大，驱使所述振动杆振动。
在本发明的一个实施例中，调节机构如图3、图4以及图5所示。所述调节机构3包括固定座21、高度调节机构与距离调节机构，所述固定座上设置有通孔，所述固定座通过所述通孔套设在焊接机构1上，所述距离调节机构与所述固定座连接，所述距离调节机构与所述高度调节机构连接。
所述距离调节机构用于调节所述焊接机构1与所述超声振动机构2之间的距离，所述高度调节机构用于调节所述超声振动机构2与被焊工件之间的距离。
所述距离调节机构具体可采用如下结构：第一底板23，所述第一底板23相对的两端分别设置第一立壁22，两块所述第一立壁22的外侧均设置有齿条11，所述齿条11与所述第一底板23垂直，所述齿条与固定座21形成滑动副，所述固定座21内部设置有与齿条11相适配的齿轮，所述齿条11与齿轮相啮合，所述固定座21上设置有用于操作齿轮旋转的旋钮4。通过调节位置调节机构中的旋钮，旋钮带动齿轮旋转，从而带动齿条移动，改变第一底板与固定座之间距离。从而改变调节所述焊接机构与所述超声振动机构之间的距离。
所述高度调节机构可以采用如下结构：包括第二移动部件和调节丝杆12，所述第二移动部件包括第二底板31与设置在第二底板31两侧的第二立壁32，所述第二移动部件置于第一移动部件的内部，所述调节丝杆12设置在第一底板23与第二底板31之间，所述调节丝杠12与通过连接座与第一底板31连接，调节丝杆12上螺纹连接有螺母，所述螺母与第二底板31连接，通过旋转调节丝杆12，调节第一底板23与第二底板31的相对位置，所述超声振动机构2的顶部设置在移动部件内部。调节丝杆12与螺母组成滚珠丝杠结构。
通过旋转调节丝杆，带动螺母上下移动，改变第一底板与第二底板的相对位置，从而带动移动部件内部的超声振动机构进行上下位移，实现调节所述超声振动机构2与被焊工件之间的距离。
所述超声振动复合气保焊枪包括两组超声振动机构2，每组超声振动机构2的顶端均设置在移动部件内部，两组所述超声振动机构2的顶端均设置有宽度调节机构，所述宽度调节机构用于调节两组超声振动机构2之间的距离。
所述宽度调节机构包括调节螺杆6，所述调节螺杆6穿过所述第一立壁22与第二立壁32与所述超声振动机构2螺纹连接，所述第二底板上设置有与第二立壁32垂直的凸块13，两组所述超声振动机构2均与所述凸块13形成滑动副，所述第一立壁22与第二立壁32均开设有滑动槽14，所述调节螺杆6能够在所述滑动槽14内滑动。
两组超声振动机构位于焊缝两侧，并对两组振动杆进行驱动，在熔池凝固结晶的过程中进行超声振动搅拌，使得熔融金属内部更多形核，两组振动机构能够进行相位差调节，丰富振动形式，相对于现有技术中对熔池进行插入式搅拌和外加振动机构，本发明能够避免焊接媳弧时直接戳进熔池振动所产生振动棒滞留焊缝中产生的焊接缺欠，大大减少焊接杂质清理和缺陷打磨时间，减少焊缝杂质，实现全位置焊接振动结晶。
焊接前确认焊接角度，调节位置调节机构中的旋钮，改变焊接机构与所述超声振动机构之间的距离；旋转调节丝杆，调整合适的振动杆到焊丝距离；旋转调节螺杆以调整两个超声振动机构之间距离，以匹配不同的焊缝。焊接时，开启焊接机构，焊枪引弧，同时两组超声振动机构开始工作。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种超声振动复合气保焊枪，其特征在于，包括焊接机构（1）、超声振动机构（2）和调节机构（3），所述焊接机构（1）和所述超声振动机构（2）通过所述调节机构（3）连接；
所述焊接机构（1）用于对被焊工件的焊缝进行焊接；
所述超声振动机构（2）用于在所述焊接机构（1）进行焊接时跟随所述焊接机构（1）移动，并对所述焊缝周边的被焊工件进行超声振动；
所述调节机构（3）用于调节所述焊接机构（1）和所述超声振动机构（2）之间的相对位置。
2.如权利要求1所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述超声振动机构（2）均包括超声换能器（10）、超声变幅杆（9）和振动杆（8），所述超声变幅杆（9）一端连接所述超声换能器（10），另一端连接所述振动杆（8）；
所述超声换能器（10）将电能转换成超声波；
所述超声变幅杆（9）用于将所述超声波的振动幅度放大，并驱使所述振动杆（8）振动。
3.如权利要求2所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述振动杆（8）与所述焊接机构（1）平行。
4.如权利要求2所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述振动杆（8）输出振幅范围为8μm-40μm。
5.如权利要求1所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述调节机构（3）包括固定座（21）、高度调节机构与距离调节机构，所述固定座上设置有通孔，所述固定座通过所述通孔套设在焊接机构（1）上，所述距离调节机构与所述固定座连接，所述距离调节机构与所述高度调节机构连接；
所述距离调节机构用于调节所述焊接机构（1）与所述超声振动机构（2）之间的距离；
所述高度调节机构用于调节所述超声振动机构（2）与被焊工件之间的距离。
6.如权利要求5所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述距离调节机构包括第一底板（23），所述第一底板（23）相对的两端分别设置第一立壁（22），两块所述第一立壁（22）的外侧均设置有齿条（11），所述齿条（11）与所述第一底板（23）垂直，所述齿条与固定座（21）形成滑动副，所述固定座（21）内部设置有与齿条（11）相适配的齿轮，所述齿条（11）与齿轮相啮合，所述固定座（21）上设置有用于操作齿轮旋转的旋钮（4）。
7.如权利要求6所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述高度调节机构包括移动部件和调节丝杆（12），所述移动部件包括第二底板（31），所述第二底板（31）相对的两端分别设置第二立壁（32），所述移动部件置于距离调节机构的内部，所述调节丝杆（12）设置在第一底板（23）与第二底板（31）之间，用于调节第一底板（23）与第二底板（31）的相对位置，所述超声振动机构（2）的顶端设置在移动部件内部。
8.如权利要求7所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述超声振动复合气保焊枪包括两组超声振动机构（2），每组超声振动机构（2）的顶端均设置在移动部件内部，两组所述超声振动机构（2）的顶端均设置有宽度调节机构，所述宽度调节机构用于调节两组超声振动机构（2）之间的距离。
9.如权利要求8所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述宽度调节机构包括调节螺杆（6），所述调节螺杆（6）与所述超声振动机构（2）螺纹连接，所述第二底板上设置有与第二立壁（32）垂直的凸块（13），两组所述超声振动机构（2）均与所述凸块（13）形成滑动副，所述第一立壁（22）与第二立壁（32）均开设有滑动槽（14），所述调节螺杆（6）能够在所述滑动槽（14）内滑动。
10.如权利要求1所述的超声振动复合气保焊枪，其特征在于，所述超声振动机构（2）发生的振动频率范围为10Hz-150Hz。
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