CN114952099B - 一种多功能阶梯式试板焊接装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多功能阶梯式试板焊接装置，其包括横截面呈U形状的本体，本体内设置有用于对试板背部进行保护和冷却的冷却结构；冷却结构的上表面凸出于本体中部的上表面，且一端的周侧处围设有试板放置层，另一端上可移动地盖设有密封结构；试板放置层铺设于本体的相对两个侧壁之间的上表面上；密封结构沿本体的长度方向可移动地设置于试板放置层的相对两个侧壁之间，且上表面与试板放置层的上表面齐平；本体的相对两个侧壁上安装有压紧结构，用于对试板的上表面进行固定。该装置不仅能够有效固定试板，还能对试板进行气体保护和冷却，结构简单且高效。

Description

一种多功能阶梯式试板焊接装置

技术领域

本申请涉及金属制造领域，尤其涉及一种多功能阶梯式试板焊接装置。

背景技术

由于受热不匀和高温停留时间长，金属材料在焊接过程中会出现收缩角变形过大、温升快而降温速度慢等问题，奥氏体不锈钢、耐热钢、钛合金等材料在打底层焊接完成后，高温状态的焊缝背面在空气中的氧气作用下很容易氧化，也会导致焊缝成型不美观、耐蚀性差等问题。有效的做法是焊前加装专门的刚性固定、背保护和冷却装置，而对于板状试板，一般的装置存在试板焊接过程产生的角变形收缩力非常大，水冷却装置难以施加，背保护气流不均匀保护效果欠佳等问题。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种多功能阶梯式试板焊接装置，以解决金属材料的试板由于焊接过程产生的角变形收缩力非常大而导致的水冷却装置难以施加的问题。

本申请的技术方案是：

一种多功能阶梯式试板焊接装置，包括横截面呈U形状的本体，所述本体内设置有用于对试板背部进行保护和冷却的冷却结构；所述冷却结构的上表面凸出于所述本体中部的上表面，且一端的周侧处围设有试板放置层，另一端上可移动地盖设有密封结构；所述试板放置层铺设于所述本体的相对两个侧壁之间的上表面上；所述密封结构沿所述本体的长度方向可移动地设置于所述试板放置层的相对两个侧壁之间，且上表面与所述试板放置层的上表面齐平；所述本体的相对两个侧壁上安装有压紧结构，用于对所述试板的上表面进行固定。

作为本申请的一种技术方案，所述冷却结构包括进口管和多个可调离心雾化喷头；所述进口管安装于所述本体的一端侧壁上，并延伸进所述本体的内腔中而分别与多个所述可调离心雾化喷头相连通；多个所述可调离心雾化喷头呈两排间隔设置于所述本体的中部处，且喷头出口凸出于所述本体中部的上表面。

作为本申请的一种技术方案，所述本体包括基板和两个侧板，两个所述侧板分别沿所述基板的长度方向设置于所述基板的相对两侧上；所述冷却结构设置于所述基板上，所述压紧结构安装于两个所述侧板上。

作为本申请的一种技术方案，所述试板放置层包括U形限位板、第一挡板以及第二挡板；所述U形限位板贴合于所述基板的上表面上，且处于两个所述侧板之间，所述U形限位板围设于所述冷却结构的一端周侧；所述第一挡板沿所述基板的长度方向内接于其中一个所述侧板的内侧壁处，且一端连接于所述U形限位板的其中一端，所述第一挡板的端部宽度小于所述U形限位板的其中一端的端部宽度；所述第二挡板沿所述基板的长度方向内接于另一个所述侧板的内侧壁处，且一端连接于所述U形限位板的另一端，所述第二挡板的端部宽度小于所述U形限位板的另一端的端部宽度。

作为本申请的一种技术方案，所述第一挡板和所述第二挡板之间的间距大于所述U形限位板两端之间的间距。

作为本申请的一种技术方案，所述密封结构的两侧分别可移动地连接于所述第一挡板、所述第二挡板。

作为本申请的一种技术方案，所述密封结构为密封盖板。

作为本申请的一种技术方案，所述压紧结构包括多个压紧螺栓，多个所述压紧螺栓分别可移动地间隔安装于所述本体的相对两侧的上表面上，每个所述压紧螺栓上均可周向转动地安装有固定压板，所述固定压板用于对所述试板的上表面进行固定。

作为本申请的一种技术方案，所述压紧螺栓的移动方向与所述本体的长度方向相垂直。

作为本申请的一种技术方案，所述试板与所述本体的贴合面、所述密封结构与所述本体的贴合面均采用耐高温胶带进行粘贴。

本申请的有益效果：

本申请的多功能阶梯式试板焊接装置中，其集刚性固定、气体背保护、水冷和空冷等多种功能于一体，同时其固定效果好、背保护质量好且冷却效果好。其通过采用合理的阶梯式结构形式，运用可调离心雾化喷头使逸出的保护气体流速均匀，整个保护腔内气压基本一致，运用压紧螺栓和固定压板使试板与该装置本体在焊接过程中紧密贴合，解决了焊接过程中试板收缩角变形过大、焊缝在高温状态下氧化导致的耐蚀性差、焊缝成形差等问题；同时，通过该装置还可在施加刚性固定的同时实现奥氏体不锈钢等材料试板的水冷却。由此可知，该装置具有稳固性强、气体保护效果好以及冷却效果好等特点，并且其操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的多功能阶梯式试板焊接装置结构示意图；

图2为本申请实施例提供的可调离心雾化喷头示意图。

图标：1-进口管；2-可调离心雾化喷头；3-基板；4-侧板；5-U形限位板；6-第一挡板；7-第二挡板；8-密封盖板；9-压紧螺栓；10-固定压板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例：

请参照图1，配合参照图2，本申请提供一种多功能阶梯式试板焊接装置，其包括横截面呈U形状的本体，本体内设置有用于对试板背部进行保护和冷却的冷却结构；其中，冷却结构的上表面凸出于本体中部的上表面，且一端的周侧处围设有试板放置层，另一端上可移动地盖设有密封结构；并且，试板放置层铺设于本体的相对两个侧壁之间的上表面上；密封结构沿本体的长度方向可移动地设置于试板放置层的相对两个侧壁之间，且上表面与试板放置层的上表面齐平；本体的相对两个侧壁上安装有压紧结构，用于对试板的上表面进行固定。

通过将该装置本体划分成不同的台阶，以实现试板焊接过程中的各个功能的划分和调节，其中，其背保护气体和冷却水位于底层，上层依次是密封结构、试板放置层以及压紧结构。密封结构可根据试板的尺寸沿着焊缝的方向进行滑动，以实现不同规格试板的焊接背保护和冷却。进口管1与底层布置的两排可调离心雾化喷头2相连接，可调离心雾化喷头2向试板背部提供保护气体或冷却液体，可调离心雾化喷头2可根据焊接需要进行流量调节，并具有流量均匀稳定的特点。

具体地，在本实施例中，该本体包括基板3和两个侧板4，两个侧板4分别沿基板3的长度方向设置于基板3的相对两侧上，侧板4的底面与基板3的底面齐平，其顶面高于基板3的顶面。并且，基板3的内部设置有空腔，用于安装冷却结构。基板3的尺寸适应常规标准焊接试板规格，并进行相应范围扩大，能够满足不同规格的试板焊接要求。

同时，冷却结构包括进口管1和多个可调离心雾化喷头2；其中，进口管1安装于基板3的其中一端的外侧壁上，并延伸进基板3的内腔中而分别与多个可调离心雾化喷头2相连通；多个可调离心雾化喷头2呈两排间隔设置于基板3的中部处，且可调离心雾化喷头2的喷头出口露出于本体中部的上表面，两排可调离心雾化喷头2一一对应并沿基板3的长度方向进行平行间隔设置，且处于同一排的可调离心雾化喷头2之间的间距相同。每个喷头出口上装设的可调离心雾化喷头2，可适用于背保护气体和冷却液体，可调离心雾化喷头2可根据试板材料、焊接参数和板厚不同进行流量调节，气体通过可调离心雾化喷头2的处理可使流速均匀、气压在整个保护腔内各个位置基本一致，达到理想的保护效果，而液体通过可调离心雾化喷头2的处理呈雾化状态充满整个腔体，使整个焊缝及热影响区均匀冷却，避免降温不均造成的组织不均现象。

可调离心雾化喷头2是一种压力雾化喷嘴，其采用的是现有技术中的结构。该可调离心雾化喷头2的工作原理为：气体或液体在一定的压力作用下，通过切向孔(通常为两个以上或成对布置)进入旋流室，并在其中做旋转运动，同时以一定的轴向速度向可调离心雾化喷头2的喷口方向推进，临近喷口时受旋流室壁面限制而收缩，从不大的喷口旋转着均匀向外喷出。

此外，试板放置层包括U形限位板5、第一挡板6以及第二挡板7；其中，U形限位板5呈U形状且其贴合于基板3的上表面上，U形限位板5的两侧连接于两个侧板4的内壁之间，同时，U形限位板5围设于两排可调离心雾化喷头2所在区块的一端的周侧；并且，第一挡板6沿基板3的长度方向设置，且其一侧内接于其中一个侧板4的内侧壁处，并且第一挡板6的一端连接于U形限位板5的其中一端，第一挡板6的端部宽度小于U形限位板5的其中一端的端部宽度；第二挡板7沿基板3的长度方向设置，且其一侧内接于另一个侧板4的内侧壁处，并且第二挡板7的一端连接于U形限位板5的另一端，第二挡板7的端部宽度小于U形限位板5的另一端的端部宽度。

需要说明的是，第一挡板6和第二挡板7之间的间距大于U形限位板5两端之间的间距。

同时，密封结构为密封盖板8，在第一挡板6的另一侧上设置有第一滑轨，第二挡板7的另一侧上设置有第二滑轨，密封盖板8的两侧分别可移动地连接于第一滑轨上、第二滑轨上，从而可以将密封盖板8可移动地盖设于两排可调离心雾化喷头2所在区块的另一端上。密封盖板8、第一滑轨以及第二滑轨的尺寸可适应不同规格的试板焊接要求。

进一步地，在两个侧板4的上表面上均间隔地开设有一排滑道，滑道的设置方向与基板3的长度方向相垂直。而压紧结构则包括多个压紧螺栓9，在每个滑道中均可移动地安装有一个压紧螺栓9，每个压紧螺栓9上均可周向转动地安装有固定压板10，固定压板10用于对试板的上表面进行固定。固定压板10可以压紧螺栓9为轴做360°旋转，试板焊接时可提供足够的压紧力，保证焊接防变形质量，同时，在侧板4上设置压紧螺栓9在焊缝垂直方向的滑道，使压紧螺栓9紧贴试板边缘，保证不同规格试板焊接时的夹紧力。

需要说明的是，压紧螺栓9的移动方向与本体的长度方向相垂直。

此外，试板与基板3的贴合面、密封盖板8与基板3的贴合面均采用耐高温胶带进行粘贴。通过保护气体和冷却液体的填充保护(冷却)层与密封盖板8、试板包围形成的腔体实现试板的背保护或冷却。试板与装置本体的贴合面、密封盖板8与装置本体的贴合面可用耐高温胶带进行粘贴，达到一定的密封保护效果。

该多功能阶梯式试板焊接装置的工作原理是：

当气体通过进口管1并从可调离心雾化喷头2喷出时，其焊接试件的背保护过程为：试板焊接前，调节各可调离心雾化喷头2的流量与所选择的材料和焊接参数大小相适应，调节密封盖板8的位置，使气体保护区域的长度与试板长度一致，旋转固定压板10的方向，使固定压板10的纵向与焊缝平行；试板与装置本体的贴合面、密封盖板8与装置本体的贴合面可用耐高温胶带进行粘贴；完成试板焊接组对，将试板坡口面朝上、背面朝下、焊缝方向平行于装置本体纵向放置，旋转固定压板10的方向，使固定压板10的纵向与焊缝垂直，施拧压紧螺栓9并压紧试板；接通背保护气体后，正式开始焊接至全部焊道完成后，试板冷却至一定温度，停止背部气体保护。最后，重复以上气体背保护步骤至试板打底层焊接完毕。

当水通过进口管1从可调离心雾化喷头2喷出时，其焊接试件的背面冷却过程为：将增压水泵的出水管连接该装置的进口管1从可调离心雾化喷头2喷出时，(通过增压水泵增大可调离心雾化喷头2的水压)填充和盖面层焊接过程中进行不间断的加水冷却直至焊接结束。

综上可知，在本申请的多功能阶梯式试板焊接装置中，其集刚性固定、气体背保护、水冷和空冷等多种功能于一体，同时其固定效果好、背保护质量好且冷却效果好。其通过采用合理的阶梯式结构形式，运用可调离心雾化喷头2使逸出的保护气体流速均匀，整个保护腔内气压基本一致，运用压紧螺栓9和固定压板10使试板与该装置本体在焊接过程中紧密贴合，解决了焊接过程中试板收缩角变形过大、焊缝在高温状态下氧化导致的耐蚀性差、焊缝成形差等问题；同时，通过该装置还可在施加刚性固定的同时实现奥氏体不锈钢等材料试板的水冷却。由此可知，该装置具有稳固性强、气体保护效果好以及冷却效果好等特点，并且其操作简单。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多功能阶梯式试板焊接装置，其特征在于，包括横截面呈U形状的本体，所述本体内设置有用于对试板背部进行保护和冷却的冷却结构；所述冷却结构的上表面凸出于所述本体中部的上表面，且一端的周侧处围设有试板放置层，另一端上可移动地盖设有密封结构；所述试板放置层铺设于所述本体的相对两个侧壁之间的上表面上；所述密封结构沿所述本体的长度方向可移动地设置于所述试板放置层的相对两个侧壁之间，且上表面与所述试板放置层的上表面齐平；所述本体的相对两个侧壁上安装有压紧结构，用于对所述试板的上表面进行固定；所述冷却结构包括进口管和多个可调离心雾化喷头；所述进口管安装于所述本体的一端侧壁上，并延伸进所述本体的内腔中而分别与多个所述可调离心雾化喷头相连通；多个所述可调离心雾化喷头呈两排间隔设置于所述本体的中部处，且喷头出口凸出于所述本体中部的上表面；

所述本体包括基板和两个侧板，两个所述侧板分别沿所述基板的长度方向设置于所述基板的相对两侧上；所述冷却结构设置于所述基板上，所述压紧结构安装于两个所述侧板上；所述试板放置层包括U形限位板、第一挡板以及第二挡板；所述U形限位板贴合于所述基板的上表面上，且处于两个所述侧板之间，所述U形限位板围设于所述冷却结构的一端周侧；所述第一挡板沿所述基板的长度方向内接于其中一个所述侧板的内侧壁处，且一端连接于所述U形限位板的其中一端，所述第一挡板的端部宽度小于所述U形限位板的其中一端的端部宽度；所述第二挡板沿所述基板的长度方向内接于另一个所述侧板的内侧壁处，且一端连接于所述U形限位板的另一端，所述第二挡板的端部宽度小于所述U形限位板的另一端的端部宽度；所述第一挡板和所述第二挡板之间的间距大于所述U形限位板两端之间的间距；所述密封结构的两侧分别可移动地连接于所述第一挡板、所述第二挡板。

2.根据权利要求1所述的多功能阶梯式试板焊接装置，其特征在于，所述密封结构为密封盖板。

3.根据权利要求1所述的多功能阶梯式试板焊接装置，其特征在于，所述压紧结构包括多个压紧螺栓，多个所述压紧螺栓分别可移动地间隔安装于所述本体的相对两侧的上表面上，每个所述压紧螺栓上均可周向转动地安装有固定压板，所述固定压板用于对所述试板的上表面进行固定。

4.根据权利要求3所述的多功能阶梯式试板焊接装置，其特征在于，所述压紧螺栓的移动方向与所述本体的长度方向相垂直。

5.根据权利要求1所述的多功能阶梯式试板焊接装置，其特征在于，所述试板与所述本体的贴合面、所述密封结构与所述本体的贴合面均采用耐高温胶带进行粘贴。