CN115055785A - 一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备及电弧增材方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备及电弧增材方法，包括底座、翻转变位机、回转变位机、配重组件、焊枪机构和弯管夹持机构。所述底座的左右两端分别固定有翻转变位机的头架与尾架，所述翻转变位机中部的翻转平台前后分别设置有回转变位机与配重组件；所述焊枪机构包括固定于翻转平台上的弧形焊枪套管，以及通过挠性波纹管联轴器固定于尾架上的焊枪喷嘴组件；呈扇形分布的多组所述弯管夹持机构固定于回转变位机上，与焊枪机构呈左右对应设置；通过翻转变位机与回转变位机的相互配合，结合波纹管联轴器的补偿特性，实现自动增材过程中一直处于平焊的位置。本发明具有结构巧妙，加工效率高且成本低的优点。

Description

一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备及电弧增材方法

技术领域

本发明涉及电弧增材制造技术领域，尤其涉及一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备及电弧增材方法。

背景技术

对于工作在高温、高压且通有腐蚀性介质环境中的小口径90°弯管，极易造成内壁的磨损问题。为了提高弯管的耐磨、耐蚀及耐高温等性能，需要在其内壁堆焊增材耐蚀的复合层。针对小口径90°弯管内壁堆焊增材工艺，国内仍采用将经过内壁堆焊增材的三段30°弯管进行组对拼焊形成90°弯管或将经过内壁堆焊增材的直管弯制形成90°弯管这两种传统的制造工艺，然而这两种方式都存在工艺复杂，制造周期长、成本高，堆焊增材难度大且质量难以保证等问题。

随着焊接自动化控制技术以及基于堆焊技术发展起来的电弧增材制造技术的发展，国内针对大口径90°弯管的内壁堆焊增材问题，开发了些许电弧增材设备，如发明专利一种弯管堆焊机(CN104097017B)通过对工件的连续变位，使焊枪保持平焊位置螺旋式地完成全位置堆焊增材，然而针对小口径、大弧长的90°弯管，现有设备始终无法克服焊枪无干涉地伸入弯管内壁进行电弧增材。现有的发明专利主要运用较为复杂的焊枪调节装置协调多轴回转变位机的旋转，实现弯管内臂的全位置堆焊增材，设备结构较复杂，调节精度要求较高，制造成本高，且对于小口径弯管，各类装置易形成变位调节时的焊枪内壁干涉而无法堆焊增材。因此，小口径90°弯管内壁增材耐蚀层成了亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备及电弧增材方法，该设备结构巧妙，高效且低成本地实现小口径90°弯管内壁的全位置电弧增材。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，包括底座；

所述底座上设置有翻转变位机、回转变位机、配重组件、焊枪机构和弯管夹持机构；所述翻转变位机包括固定于底座上且左右相对设置有头架与尾架，所述头架与尾架之间转动设置有翻转平台；所述回转变位机与配重组件分别设置于翻转平台上；所述弯管夹持机构用于夹持90°弯管工件且设置有若干组，其呈扇形分布设置于回转变位机的上且靠近头架，若干组所述弯管夹持机构与靠近尾架的焊枪机构呈左右对应设置。

进一步的，所述头架上固定有第一蜗轮蜗杆减速电机和第一轴承座，所述第一轴承座内通过轴承安装有传动轴，所述传动轴一端与第一蜗轮蜗杆减速电机的输出端轴连接，另一端与固定在第一偏心盘上的第一法兰盘相连接；所述第一偏心盘上开设有若干第一偏心孔，所述第一偏心盘的内侧通过第一偏心孔和螺栓固定有第一连接板；所述尾架上固定有第二轴承座，所述第二轴承座与固定在第二偏心盘上的第二法兰盘进行轴连接，所述第二偏心盘上开设有若干第二偏心孔，所述第二偏心盘的内侧通过第二偏心孔和螺栓固定有第二连接板，所述翻转平台固定于第一连接板和第二连接板上。

进一步的，所述回转变位机包括回转圆盘、转盘轴承以及曲柄摇杆机构，所述转盘轴承固定于翻转平台的正面中部，所述曲柄摇杆机构安装于翻转平台背面中部，所述回转圆盘套设固定于转盘轴承上，所述曲柄摇杆机构用于控制回转圆盘；所述曲柄摇杆机构包括第二蜗轮蜗杆减速电机、U型固定架、摇杆、连杆以及曲柄，所述U型固定架固定在所述翻转平台的背面前端，所述第二蜗轮蜗杆减速电机固定在U型固定架上，所述曲柄通过刚性联轴器与第二蜗轮蜗杆减速电机的输出轴相连接，所述连杆将所述曲柄与所述摇杆相连接，所述摇杆的摆动端固定有摇杆驱动杆，所述摇杆驱动杆与所述回转圆盘相连接，所述摇杆的支点固定在与所述回转圆盘处于同一轴线上的翻转平台背面，且所述摇杆处于中间位置的弯管夹持机构的正下方。

进一步的，所述焊枪机构包括焊枪喷嘴组件、弧形焊枪套管和波纹管联轴器，所述弧形焊枪套管前端设置有呈90°角的弧形套管，尾端则与第三法兰盘焊接刚性连接，所述90°弧形套管的开口处固定有焊枪开口盖，所述第三法兰盘固定在所述第二偏心盘上；所述90°弧形套管内嵌设有波纹管联轴器，所述波纹管联轴器包括波纹管夹、波纹管以及波纹管轴套，所述波纹管夹固定在所述尾架上，所述波纹管轴套安装在所述90°弧形套管端面与焊枪开口盖形成的间隙配合的凹槽中，所述波纹管尾端固定在所述波纹管夹上，首端则依次穿过与其间隙配合的第二法兰盘、第二偏心盘以及弧形焊枪套管，进而与所述波纹管轴套刚性连接；所述焊枪喷嘴组件包括弧形焊枪喷嘴、吹气喷嘴、送丝导管、输气导管以及线缆，所述弧形焊枪喷嘴与吹气喷嘴固定在所述波纹管轴套外侧端上，所述送丝导管、输气导管与线缆一并插入所述波纹管尾端，直至固定在所述波纹管轴套上；所述送丝导管内设置有焊丝。

进一步的，所述弯管夹持机构包括上框架、下框架、五根弯管紧固螺钉、V型定位块以及直线导轨；所述上框架与下框架两端分别设置有相配合的开口朝外的第一U型槽与第二U型槽，所述下框架两端的第二U型槽皆安装有与所述第一U型槽相配合的框架锁紧件；所述上框架与下框架通过框架锁紧件贴紧连接形成完整的六边形框架；所述V型定位块安装在所述下框架的内侧底边中心，其余五边中心位置旋接有弯管紧固螺钉，所述弯管紧固螺钉的延伸端固定有V型加强筋，所述V型定位块包括旋接于下框架的内侧底边中心的第二螺杆，所述V型定位块与所述弯管紧固螺钉结构相似；所述下框架底边设置有与所述直线导轨相配合的T型滑槽，紧贴于所述直线导轨的侧边设置有刻度尺，所述直线导轨与刻度尺具有若干组，且呈扇形分布固定于回转圆盘上，所述下框架侧边安装有框架紧固螺钉。

更进一步的，所述配重组件包括上盖板、配重块、下垫板以及两根紧固螺栓；所述下垫板固定在所述翻转平台的尾端中部，所述配重块安装在所述下垫板上，所述上盖板盖在配重块上，两根所述紧固螺栓将配重组件固定在翻转平台上。

更进一步的，所述弧形焊枪套管通过第三法兰盘固定在所述第二偏心盘上，所述第三法兰盘的轴线与翻转变位机的翻转轴线重合。

更进一步的，所述90°弯管工件通过调节所述弯管夹持机构的V型定位块，以保证90°弯管工件与所述焊枪机构的90°弧形套管同轴。

一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备的弯管内壁电弧增材方法，包括以下步骤：

S1：焊前准备阶段，将所选规格尺寸的90°弯管工件进行内壁表面处理，调试弯管夹持机构各个组的位置，固定相适应的配重块将焊丝送入安装好的弧形焊枪喷嘴中；

S2：开启电弧焊枪喷嘴组件、送丝机以及通入保护气体，启动第二蜗轮蜗杆减速电机，使其带动90°弯管工件进行旋转，在设置好的优选参数下，完成第一道弯管内壁的电弧增材；

S3：弯管工件在经过一定时间空冷后，启动第一蜗轮蜗杆减速电机，在保证下一道焊道与前一道之间的有效压道比的情况下，使翻转平台带动90°弯管工件做4～6°的小角度翻转后停止，再次启动第二蜗轮蜗杆减速电机，完成下一道弯管内壁的电弧增材；

S4：重复上述S2-S3的操作，直至翻转平台完成整个360°的回转，返回初始位置，在此过程中，所述弧形焊枪喷嘴始终以平焊姿态完成弯管内壁的全位置单道单层电弧增材。

本发明的有益效果：

(1)本发明提出的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备及电弧增材方法使焊枪机构无干涉地伸入小口径、大弧长的90°弯管内壁，高效、低成本地实现小口径90°弯管内壁一次性的全位置自动电弧增材；

(2)该设备巧妙地运用挠性波纹管联轴器角向与径向的偏差补偿特性，将弧形焊枪套管与焊枪喷嘴组件分离，再通过翻转变位机与回转变位机的相互配合，形成焊枪喷嘴一直处于平焊位置，装置整体结构简单、操作方便、可拆卸性好，且熔覆金属层与基板结合良好，致密性高，该设备也能应用于一定规格范围外径、内径与曲率半径的90°弯管工件。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明去除机架与底座后的结构示意图；

图3是回转变位机的曲柄摇杆机构的局部视图；

图4是翻转变位机的连接部分拆分爆炸视图；

图5是焊枪机构的局部视图；

图6是图5中的A处放大视图；

图7是弯管夹持机构的拆分爆炸视图；

图8是配重组件的拆分爆炸视图；

图中，1-底座、2-翻转变位机、21-头架、22-翻转平台、221-第一连接板、222-第二连接板、223-平台通孔、23-尾架、24-第一偏心盘、241-第一偏心孔、242-第一法兰盘、25-第二偏心盘、251-第二偏心孔、252-第二法兰盘、26-第一蜗轮蜗杆减速电机、27-第一轴承座、271-传动轴、28-第二轴承座、3-回转变位机、31-回转圆盘、32-转盘轴承、33-曲柄摇杆机构、331-第二蜗轮蜗杆减速电机、332-U型固定架、333-摇杆、3331-摇杆驱动杆、3332-法兰支撑轴承、3333-Z型固定板、3334-支撑杆、334-连杆、335-曲柄、3351-刚性联轴器、4-配重组件、41-上盖板、411-上盖板通孔、42-配重块、421-配重块通孔、43-下垫板、431-下垫板通孔、44-紧固螺栓、5-焊枪机构、51-焊枪喷嘴组件、511-送丝导管、512-输气导管、513-线缆、514-弧形焊枪喷嘴、515-吹气喷嘴、52-弧形焊枪套管、521-第三法兰盘、522-焊枪开口盖、523-90°弧形套管、53-波纹管联轴器、531-波纹管、532-波纹管夹、533-波纹管轴套、6-弯管夹持机构、61-上框架、611-第一U型槽、62-弯管紧固螺钉、621-第一螺杆、622-V型加强筋、623-限位螺母、63-下框架、631-框架锁紧件、6311-吊环型螺栓、6312-销轴螺栓、632-T型滑槽、633-框架紧固螺钉、634-第二U型槽、64-V型定位块、641-第二螺杆、65-直线导轨、651-刻度尺、7-90°弯管工件、8-焊丝。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

本实施例中，如图1至图8所示，一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备包括底座1；所述底座1上设置有翻转变位机2、回转变位机3、配重组件4、焊枪机构5和弯管夹持机构6；所述翻转变位机2包括固定于底座1上且左右相对设置有头架21与尾架23，所述头架21与尾架23之间转动设置有翻转平台22；所述回转变位机3与配重组件4分别设置于翻转平台22上；所述弯管夹持机构6用于夹持90°弯管工件7且设置有若干组，其呈扇形分布设置于回转变位机3的上且靠近头架21，若干组所述弯管夹持机构6与靠近尾架23的焊枪机构5呈左右对应设置。

本实施例中，所述弯管夹持机构6设置为三组，90°弯管工件7水平固定在三组所述弯管夹持机构6上，且保证所述90°弯管工件7的轴线与翻转变位机2的翻转轴线处于同一水平面上。

本发明进一步设置为：所述头架21上固定有第一蜗轮蜗杆减速电机26和第一轴承座27，所述第一轴承座27内通过轴承安装有传动轴271，所述传动轴271一端与第一蜗轮蜗杆减速电机26的输出端轴连接，另一端与固定在第一偏心盘24上的第一法兰盘242相连接；所述第一偏心盘24上开设有若干第一偏心孔241，所述第一偏心盘24的内侧通过第一偏心孔241和螺栓固定有第一连接板221；所述尾架23上固定有第二轴承座28，所述第二轴承座28与固定在第二偏心盘25上的第二法兰盘252进行轴连接，所述第二偏心盘25上开设有若干第二偏心孔251，所述第二偏心盘25的内侧通过第二偏心孔251和螺栓固定有第二连接板222，所述翻转平台22固定于第一连接板221和第二连接板222上。

本实施例中，所述头架21与翻转平台22之间具有第一间隙，所述第一偏心盘24位于第一间隙内；所述尾架23与翻转平台22之间具有第二间隙，所述第二偏心盘25位于第二间隙内。

本发明进一步设置为：所述回转变位机3包括回转圆盘31、转盘轴承32以及曲柄摇杆机构33，所述转盘轴承32固定于翻转平台22的正面中部，所述曲柄摇杆机构33安装于翻转平台22背面中部，所述回转圆盘31套设固定于转盘轴承32上，所述曲柄摇杆机构33用于控制回转圆盘31；所述曲柄摇杆机构33包括第二蜗轮蜗杆减速电机331、U型固定架332、摇杆333、连杆334以及曲柄335，所述U型固定架332固定在所述翻转平台22的背面前端，所述第二蜗轮蜗杆减速电机331固定在U型固定架332上，所述曲柄335通过刚性联轴器3351与第二蜗轮蜗杆减速电机331的输出轴相连接，所述连杆334将所述曲柄335与所述摇杆333相连接，所述摇杆333的摆动端固定有摇杆驱动杆3331，所述摇杆驱动杆3331与所述回转圆盘31的下侧圆周面相连接，所述摇杆333的支点固定在与所述回转圆盘31处于同一轴线上的翻转平台22背面，且所述摇杆333处于中间位置的弯管夹持机构6的正下方。

本实施例中，所述曲柄摇杆机构33相互连接的各铰链位置经过优化计算，使曲柄摇杆机构33所占空间较小，且实现所述回转圆盘31固定区域的90°往复运动，进而实现90°弯管工件7的90°往复运动，且所述90°弯管工件7的前端面紧贴翻转平台22的中心线所在平面上，90°弯管工件7位于回转圆盘31左下方四分之一圆弧处；所述回转圆盘31与翻转平台22之间具有间隙，所述回转圆盘31的一部份位于翻转平台22的外部，所述翻转平台22的底部还固定有法兰支撑轴承3332和Z型固定板3333，所述Z型固定板3333与法兰支撑轴承3332之间固定有支撑杆3334，所述摇杆333的固定端固定于支撑杆3334上，通过所述支撑杆3334的两端固定，可提高摇杆333支点的摆动稳定性。

本发明进一步设置为：所述焊枪机构5包括焊枪喷嘴组件51、弧形焊枪套管52和波纹管联轴器53，所述弧形焊枪套管52前端设置有呈90°角的弧形套管523，尾端则与第三法兰盘521焊接刚性连接，所述90°弧形套管523的开口处固定有焊枪开口盖522，所述第三法兰盘521固定在所述第二偏心盘25上；所述90°弧形套管523内嵌设有波纹管联轴器53，所述波纹管联轴器53包括波纹管夹532、波纹管531以及波纹管轴套533，所述波纹管夹532固定在所述尾架23上，所述波纹管轴套533安装在所述90°弧形套管523端面与焊枪开口盖522形成的间隙配合的凹槽中，所述波纹管531尾端固定在所述波纹管夹532上，首端则依次穿过与其间隙配合的第二法兰盘252、第二偏心盘25以及弧形焊枪套管52，进而与所述波纹管轴套533刚性连接；所述焊枪喷嘴组件51包括弧形焊枪喷嘴514、吹气喷嘴515、送丝导管511、输气导管512以及线缆513，所述弧形焊枪喷嘴514、吹气喷嘴515固定在所述波纹管轴套533外侧端上，所述送丝导管511、输气导管512与线缆513一并插入所述波纹管531尾端，直至固定在所述波纹管轴套533上；所述送丝导管511内设置有焊丝8。

本实施例中，所述90°弧形套管523与90°弯管工件7同轴，所述第三法兰盘521的轴线与翻转变位机2的翻转轴线重合；焊枪喷嘴组件51通过挠性波纹管联轴器53与尾架23相连接，可补偿弧形焊枪喷嘴514相对于固定尾架23径向与角向的偏差，开启第一蜗轮蜗杆减速电机26驱动翻转平台22并带动90°弯管工件7、弧形焊枪套管52以及焊枪喷嘴组件51一起旋转时，在90°弧形套管523与弯管工件7同轴的相对配合条件下，所述弧形焊枪喷嘴514的喷口始终保持竖直指向所述90°弯管工件7内壁最低点，又经过回转圆盘31的往复回转运动，使弧形焊枪喷嘴514始终熔覆焊丝8至弯管的最低弧线焊道上，即可实现弧形焊枪喷嘴514相对于弯管内壁增材过程中一直处于平焊状态；驱动翻转平台22旋转360°时，在90°弧形套管523与90°弯管工件7同轴的相对配合条件下，弧形焊枪喷嘴514相对于90°弯管工件7内壁形成一个以内管为中心的360°旋转运动。

本发明进一步设置为：所述弯管夹持机构6包括上框架61、下框架63、五根弯管紧固螺钉62、V型定位块64以及直线导轨65；所述上框架61与下框架63两端分别设置有相配合的开口朝外的第一U型槽611与第二U型槽634，所述下框架63两端的第二U型槽634皆安装有与所述第一U型槽611相配合的框架锁紧件631；所述上框架61与下框架63通过框架锁紧件631贴紧连接形成完整的六边形框架；所述V型定位块64安装在所述下框架63的内侧底边中心，其余五边中心位置旋接有弯管紧固螺钉62，所述弯管紧固螺钉62的延伸端固定有V型加强筋622，所述V型定位块64包括旋接于下框架63的内侧底边中心的第二螺杆641，所述V型定位块64与所述弯管紧固螺钉62结构相似；所述下框架63底边设置有与所述直线导轨65相配合的T型滑槽632，紧贴于所述直线导轨65的侧边设置有刻度尺651，所述直线导轨65与刻度尺651具有若干组，且呈扇形分布固定于回转圆盘31上，所述下框架63侧边安装有框架紧固螺钉633。

本实施例中，所述弯管紧固螺钉62的第一螺杆621的细轴延伸端贯穿间隙配合的V型加强筋622并通过限位螺母623进行固定；所述下框架63的框架锁紧件631包括穿插固定于第二U型槽634的销轴螺栓6312与吊环型螺栓6311，所述吊环螺栓6311的吊环转动套设于销轴螺栓6312上，所述吊环螺栓6311的螺母与上框架61的第一U型槽611活动卡接。

本发明进一步设置为：所述配重组件4包括上盖板41、配重块42、下垫板43以及两根紧固螺栓44；所述下垫板43固定在所述翻转平台22的尾端中部，所述配重块42安装在所述下垫板43上，所述上盖板41盖在配重块42上，两根所述紧固螺栓44将配重组件4固定在翻转平台22上。

本实施例中，所述下垫板43上侧开设有凹槽，所述配重块42与凹槽相适应，所述上盖板41上开设有两个上盖板通孔411，所述配重块42上开设有两个配重块通孔421，所述凹槽内开设有两个下垫板通孔431，所述上盖板通孔411、配重块通孔421与下垫板通孔431相对应，所述上盖板通孔411、配重块通孔421、下垫板通孔431与紧固螺栓44相适应。

本发明进一步设置为：所述弧形焊枪套管52通过第三法兰盘521固定在所述第二偏心盘25上，所述第三法兰盘521的轴线与翻转变位机2的翻转轴线重合。

本实施例中，在电弧增材初始，90°弯管工件7水平安装在三组所述弯管夹持机构6上，且保证所述90°弯管工件7的轴线与翻转变位机2的翻转轴线处于同一水平面上，所述弧形焊枪套管52外径小于90°弯管工件7内径，保证所述90°弧形套管523与90°弯管工件7同轴；所述焊枪喷嘴组件51通过波纹管联轴器53与尾架23固定连接，且弧形焊枪喷嘴514的喷口竖直指向90°弯管工件7内壁最低点，当翻转变位机2带动90°弯管工件7翻转时，结合挠性波纹管联轴器53可同时补偿角向与径向偏差的特性，所述弧形焊枪喷嘴514的喷口始终竖直指向90°弯管工件7内壁的最低点。

该设备将弧形焊枪套管与焊枪喷嘴组件分离，采用挠性波纹管联轴器一端固定于尾座，另一端穿过间隙配合的翻转变位机轴心以及固定于翻转变位机轴心间隙配合的弧形焊枪套管后，与焊枪喷嘴组件相连接，其充分运用波纹管联轴器角向与径向偏差补偿特性，以及90°弧形套管与弯管工件同轴的相对位置配合，使跟随翻转变位机一起旋转的弧形焊枪喷嘴始的喷口始终保持竖直指向弯管工件最低点，启动固定在翻转平台的回转变位机后，可使弯管内壁每条纵向弧形增材焊道一直处于平焊位置；

(2)该设备采用曲柄摇杆机构驱动回转变位机，可通过直接控制电机稳定的转速，以达成回转圆盘90°的往复运动；

(3)弯管夹持机构的弯管紧固螺钉，采用V型加强筋锁定弯管，而后通过螺杆螺旋压紧加强筋进而固定弯管工件。

本发明进一步设置为：针对一定规格范围外径D、内径d与曲率半径R的90°弯管工件7，该装置将面对三种情况：

(1)面对同一曲率半径R，不同范围外径D的90°弯管工件7，在同一套弯管夹持机构6与焊枪机构5条件下，根据所选规格尺寸的90°弯管工件7，先将三组所述弯管夹持机构6的下框架63移动至弯管曲率半径R相适应的刻度尺651位置，而后紧固各框架紧固螺钉633，调节三组所述V型定位块64的第二螺杆641，使所述90°弯管工件7与所述上框架61和下框架63所拼合的六边形框架同轴，最后依次紧固框架锁紧件631与五根弯管紧固螺钉62；根据所选90°弯管工件7的重量，在所述配重组件4中增添相应的配重块41；根据所选90°弯管工件7的内径d，在所述焊枪机构5中，更换相适应的弧形焊枪喷嘴514，使其既能指向所述90°弯管工件7内壁最低点，又预留有足够电弧增材的空间；

(2)面对不同曲率半径R，不同范围外径D的90°弯管工件7，在同一套弯管夹持机构6下，通过更换相适应的弧形焊枪套管52，且保证90°弧形套管523与90°弯管工件7同轴，根据所选规格尺寸的90°弯管工件7，重复情况(1)的步骤；

(3)面对一定范围内更大外径D的90°弯管工件7，即拉大所述90°弧形套管523与回转圆盘31间的相对距离，具体地，将翻转平台22两端的第一连接板221与第二连接板222分别固定在偏离所述翻转变位机2轴线的第一偏心孔241与第二偏心孔251上，然后更换与所述90°弧形套管523同轴的三组弯管夹持机构6，同样地，根据所选规格尺寸的90°弯管工件7，其可重复应对前两种情况。

本实施例中，现有基材为Q345钢的90°弯管工件7，其规格为：内径100mm、曲率半径750mm以及管壁厚度10mm，选用直径为2.8mm的LQ643药芯焊丝作为弯管内壁电弧增材的焊丝材料，根据该90°弯管工件7的尺寸，将弯管夹持机构6滑动固定在相适应的位置，安装好相配合的弧形焊枪喷嘴514，固定好相适应的配重块42。

电弧增材方法具体操作步骤为：

S1：电弧增材前，翻转平台22处于水平位置，将经过内壁表面处理的90°弯管工件7固定在调试好的三组弯管夹持机构6中，将焊丝8经过送丝导管511输送到弧形焊枪喷嘴514上；

S2：开启电弧焊枪喷嘴组件51、送丝机以及氩气保护气气阀，且稳定焊接电流为410A，焊接电压为37V，气流量为15L/min，启动第二蜗轮蜗杆减速电机331，经过摇杆333带动回转圆盘31上的90°弯管工件7以0.1r/min的转速旋转，送丝速度保持400mm/min，回转圆盘旋转90°后，“急回”至初始位置，完成第一道弯管内壁的电弧增材；

S3：90°弯管工件7在经过一定时间空冷后，保证焊道层间温度控制在120-150℃，启动第一蜗轮蜗杆减速电机26，驱动翻转平台22翻转，在保证下一道焊道与前一道间的压道比为50％左右的情况下，使翻转平台22带动90°弯管工件7做约5.6°的小角度翻转后停止，再次启动第二蜗轮蜗杆减速电机331，完成下一道弯管内壁的电弧增材；

S4：重复上述S2-S3的操作，直至翻转平台22完成整个360°的回转，返回初始位置，实现了90°弯管内壁整体纵向自动电弧增材，在此过程中，弧形焊枪喷嘴514始终以相对平焊姿态完成弯管内壁的全位置单道单层电弧增材。

对电弧增材后的90°弯管工件内壁增材层进行分析，其表面成形美观且整体较为平整，且熔覆金属层与基板结合良好，致密性高，无气孔和夹渣等缺陷。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，包括底座(1)，其特征在于：

所述底座(1)上设置有翻转变位机(2)、回转变位机(3)、配重组件(4)、焊枪机构(5)和弯管夹持机构(6)；所述翻转变位机(2)包括固定于底座(1)上且左右相对设置有头架(21)与尾架(23)，所述头架(21)与尾架(23)之间转动设置有翻转平台(22)；所述回转变位机(3)与配重组件(4)分别设置于翻转平台(22)上；所述弯管夹持机构(6)用于夹持90°弯管工件(7)且设置有若干组，其呈扇形分布设置于回转变位机(3)的上且靠近头架(21)，若干组所述弯管夹持机构(6)与靠近尾架(23)的焊枪机构(5)呈左右对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，其特征在于：所述头架(21)上固定有第一蜗轮蜗杆减速电机(26)和第一轴承座(27)，所述第一轴承座(27)内通过轴承安装有传动轴(271)，所述传动轴(271)一端与第一蜗轮蜗杆减速电机(26)的输出端轴连接，另一端与固定在第一偏心盘(24)上的第一法兰盘(242)相连接；所述第一偏心盘(24)上开设有若干第一偏心孔(241)，所述第一偏心盘(24)的内侧通过第一偏心孔(241)和螺栓固定有第一连接板(221)；所述尾架(23)上固定有第二轴承座(28)，所述第二轴承座(28)与固定在第二偏心盘(25)上的第二法兰盘(252)进行轴连接，所述第二偏心盘(25)上开设有若干第二偏心孔(251)，所述第二偏心盘(25)的内侧通过第二偏心孔(251)和螺栓固定有第二连接板(222)，所述翻转平台(22)固定于第一连接板(221)和第二连接板(222)上。

3.根据权利要求1所述的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，其特征在于：所述回转变位机(3)包括回转圆盘(31)、转盘轴承(32)以及曲柄摇杆机构(33)，所述转盘轴承(32)固定于翻转平台(22)的正面中部，所述曲柄摇杆机构(33)安装于翻转平台(22)背面中部，所述回转圆盘(31)套设固定于转盘轴承(32)上，所述曲柄摇杆机构(33)用于控制回转圆盘(31)；所述曲柄摇杆机构(33)包括第二蜗轮蜗杆减速电机(331)、U型固定架(332)、摇杆(333)、连杆(334)以及曲柄(335)，所述U型固定架(332)固定在所述翻转平台(22)的背面前端，所述第二蜗轮蜗杆减速电机(331)固定在U型固定架(332)上，所述曲柄(335)通过刚性联轴器(3351)与第二蜗轮蜗杆减速电机(331)的输出轴相连接，所述连杆(334)将所述曲柄(335)与所述摇杆(333)相连接，所述摇杆(333)的摆动端固定有摇杆驱动杆(3331)，所述摇杆驱动杆(3331)与所述回转圆盘(31)相连接，所述摇杆(333)的支点固定在与所述回转圆盘(31)处于同一轴线上的翻转平台(22)背面，且所述摇杆(333)处于中间位置的弯管夹持机构(6)的正下方。

4.根据权利要求2所述的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，其特征在于：所述焊枪机构(5)包括焊枪喷嘴组件(51)、弧形焊枪套管(52)和波纹管联轴器(53)，所述弧形焊枪套管(52)前端设置有呈90°角的弧形套管(523)，尾端则与第三法兰盘(521)焊接刚性连接，所述90°弧形套管(523)的开口处固定有焊枪开口盖(522)，所述第三法兰盘(521)固定在所述第二偏心盘(25)上；所述90°弧形套管(523)内嵌设有波纹管联轴器(53)，所述波纹管联轴器(53)包括波纹管夹(532)、波纹管(531)以及波纹管轴套(533)，所述波纹管夹(532)固定在所述尾架(23)上，所述波纹管轴套(533)安装在所述90°弧形套管(523)端面与焊枪开口盖(522)形成的间隙配合的凹槽中，所述波纹管(531)尾端固定在所述波纹管夹(532)上，首端则依次穿过与其间隙配合的第二法兰盘(252)、第二偏心盘(25)以及弧形焊枪套管(52)，进而与所述波纹管轴套(533)刚性连接；所述焊枪喷嘴组件(51)包括弧形焊枪喷嘴(514)、吹气喷嘴(515)、送丝导管(511)、输气导管(512)以及线缆(513)，所述弧形焊枪喷嘴(514)与吹气喷嘴(515)固定在所述波纹管轴套(533)外侧端上，所述送丝导管(511)、输气导管(512)与线缆(513)一并插入所述波纹管(531)尾端，直至固定在所述波纹管轴套(533)上；所述送丝导管(511)内设置有焊丝(8)。

5.根据权利要求3所述的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，其特征在于：所述弯管夹持机构(6)包括上框架(61)、下框架(63)、五根弯管紧固螺钉(62)、V型定位块(64)以及直线导轨(65)；所述上框架(61)与下框架(63)两端分别设置有相配合的开口朝外的第一U型槽(611)与第二U型槽(634)，所述下框架(63)两端的第二U型槽(634)皆安装有与所述第一U型槽(611)相配合的框架锁紧件(631)；所述上框架(61)与下框架(63)通过框架锁紧件(631)贴紧连接形成完整的六边形框架；所述V型定位块(64)安装在所述下框架(63)的内侧底边中心，其余五边中心位置旋接有弯管紧固螺钉(62)，所述弯管紧固螺钉(62)的延伸端固定有V型加强筋(622)，所述V型定位块(64)包括旋接于下框架(63)的内侧底边中心的第二螺杆(641)，所述V型定位块(64)与所述弯管紧固螺钉(62)结构相似；所述下框架(63)底边设置有与所述直线导轨(65)相配合的T型滑槽(632)，紧贴于所述直线导轨(65)的侧边设置有刻度尺(651)，所述直线导轨(65)与刻度尺(651)具有若干组，且呈扇形分布固定于回转圆盘(31)上，所述下框架(63)侧边安装有框架紧固螺钉(633)。

6.根据权利要求1所述的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，其特征在于：所述配重组件(4)包括上盖板(41)、配重块(42)、下垫板(43)以及两根紧固螺栓(44)；所述下垫板(43)固定在所述翻转平台(22)的尾端中部，所述配重块(42)安装在所述下垫板(43)上，所述上盖板(41)盖在配重块(42)上，两根所述紧固螺栓(44)将配重组件(4)固定在翻转平台(22)上。

7.根据权利要求4所述的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，其特征在于：所述弧形焊枪套管(52)通过第三法兰盘(521)固定在所述第二偏心盘(25)上，所述第三法兰盘(521)的轴线与翻转变位机(2)的翻转轴线重合。

8.据权利要求5所述的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备，其特征在于：所述90°弯管工件(7)通过调节所述弯管夹持机构(6)的V型定位块(64)，以保证90°弯管工件与所述焊枪机构(5)的90°弧形套管(523)同轴。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种小口径90°弯管内壁电弧增材设备的弯管内壁电弧增材方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：焊前准备阶段，将所选规格尺寸的90°弯管工件(7)进行内壁表面处理，调试弯管夹持机构(6)各个组的位置，固定相适应的配重块(42)将焊丝(8)送入安装好的弧形焊枪喷嘴(514)中；

S2：开启电弧焊枪喷嘴组件(51)、送丝机以及通入保护气体，启动第二蜗轮蜗杆减速电机(331)，使其带动90°弯管工件(7)进行旋转，在设置好的优选参数下，完成第一道弯管内壁的电弧增材；

S3：弯管工件(7)在经过一定时间空冷后，启动第一蜗轮蜗杆减速电机(26)，在保证下一道焊道与前一道之间的有效压道比的情况下，使翻转平台(22)带动90°弯管工件(7)做4～6°的小角度翻转后停止，再次启动第二蜗轮蜗杆减速电机(331)，完成下一道弯管内壁的电弧增材；

S4：重复上述S2-S3的操作，直至翻转平台(22)完成整个360°的回转，返回初始位置，在此过程中，所述弧形焊枪喷嘴(514)始终以平焊姿态完成弯管内壁的全位置单道单层电弧增材。

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