CN115709327B - 一种适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及窄间隙焊接技术领域，具体公开了一种适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪。该窄间隙焊接修复焊枪包括：喷嘴结构、绝缘套、GMAW导电体以及GTAW导电体，GMAW导电体以及GTAW导电体的左端伸入喷嘴结构内部，绝缘套套设于GMAW导电体与GTAW导电体上，且绝缘套夹紧喷嘴结构以固定。操作过程中，喷嘴结构、绝缘套以及GMAW导电体组合构成GMAW焊枪，喷嘴结构、绝缘套以及GTAW导电体组合构成GTAW焊枪。本申请可通过简单的构件替换实现不同焊枪的转换，且主体结构没有传动结构，减少了传动机构所需的刚性承力结构，大幅减少主体结构的用料，方便手持。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体是一种适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪。
背景技术
近年来，管道运输、海洋平台、远洋货轮等对厚壁高强钢需求量极大的行业发展迅速，厚壁用钢结构的吨位和用量逐年增加。这给厚壁用钢焊接结构生产制造带来了新的挑战，对厚壁高强钢焊接结构的服役性能与生产效率都有较高的要求。传统的GTAW(GasTungsten ArcWelding，钨极惰性气体保护焊)/GMAW(Gas MetalArc Welding,熔化极气体保护焊)/SMAW(ShieldedMetalArcWelding，手工电弧焊)等方法在焊接厚板时需要加工大角度坡口，耗费大量的焊材与工时，其采用的多层多道焊接方式往往又会产生变形与残余应力较大的问题。传统大线能量焊接方法如SAW(SubmergedArc Welding，埋弧焊)对超高强系列钢种适应性不好，因其热输入较大，热影响区尺寸较宽，且在高温区停留时间更长，对接头塑韧性产生较大的负面作用。相比现有传统厚板焊接技术，窄间隙焊接技术在厚板焊接中优势明显，能够减少焊缝金属填充量，减小热影响区尺寸以及减小焊接变形和残余应力，显著提升焊接效率和接头质量。窄间隙GMAW因其能够适应全位置焊，热输入小，且焊接效率远高于窄间隙GTAW，可作为一种高效焊接技术，广泛地应用于厚壁管道以及海洋用高强钢焊接结构的生产制造。
然而窄间隙气保焊由于存在电弧摆动/旋转，对中偏差，以及使用焊丝的翘距等问题，在焊接过程中会出现电弧不稳定的固有问题。且在焊接过程中，易在侧壁侧焊趾处产生凹坑、咬边等缺陷，从而引起该道焊缝以及下一道焊缝产生未熔合缺陷。而在正常的焊接工艺下，未熔合发生的位置是随机的，在焊接方向上的尺寸较小且不连续。全自动窄间隙气保焊装备装配焊枪运行的轨迹未必能够灵活地对当前焊道未熔合缺陷进行熔覆或填充。机器人用喷嘴内置式窄间隙焊枪在焊接方向上有着相当的尺寸，在熔覆/填充操作时容易与侧壁刮擦/碰撞，也会给窄间隙坡口中的修补过程带来不利影响。因此，如何在保证焊接修复焊枪焊接可达性的同时，减小焊枪与侧壁刮擦/碰撞的倾向，增加操作的灵活性仍亟待解决。
发明内容
本发明公开了一种适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪，在保证窄间隙焊接修复焊枪焊接可达性的同时，减小焊枪与侧壁刮擦/碰撞的倾向，增加操作的灵活性，且可通过更换配件轻松实现GTAW焊枪与GMAW焊枪的转换。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪，包括：喷嘴结构、绝缘套以及导电体；
所述导电体同轴安装于所述绝缘套内，所述导电体的左端向外伸出所述绝缘套的左端，所述导电体的右端向外伸出所述绝缘套的右端，且所述导电体的左端伸入所述喷嘴结构内，所述绝缘套夹紧所述喷嘴结构以固定；
所述导电体同轴安装于所述绝缘套内，所述导电体的左端向外伸出所述绝缘套的左端，且位于所述绝缘孔内，所述导电体的右端向外伸出所述绝缘套的右端；
所述导电体为GMAW导电体或GTAW导电体，通过更换不同的所述导电体组成不同类型焊枪。
可选地，所述喷嘴结构包括自右向左连接的气塞安装板、气体减速均布装置以及喷管；
所述气塞安装板上安装有气塞组，所述气体减速均布装置设有腔体，所述腔体连接所述气塞组的出气端以及所述喷管的进气端。
可选地，所述腔体包括相连通的第一镇静腔和第二镇静腔，所述气塞组的出气端与所述第一镇静腔连通，所述喷管的进气端与所述第二镇静腔连通，所述第一镇静腔与所述第二镇静腔之间设有粗孔隙气筛，所述第二镇静腔与所述喷管之间设置有细孔隙气筛。
可选地，所述气塞安装板与所述气塞组螺纹配合连接。
可选地，所述绝缘套左右两端设置有第一轴端挡圈。
可选地，所述导电体为GMAW导电体时，所述GMAW导电体包括主电缆接头、第一导电杆以及导电咀，所述第一导电杆同轴安装于所述绝缘套内，所述主电缆接头设置于所述第一导电杆的右端，所述导电咀设置于所述第一导电杆的左端，且所述导电咀的左端向外伸出所述喷嘴结构。
可选地，所述导电体为GTAW导电体时，所述GTAW导电体包括进水管、组合卡套、第二导电杆、导流体以及钨极夹；
所述进水管同轴安装于所述第二导电杆内，且所述进水管的外壁与所述第二导电杆的内壁之间留有间隙；
所述导流体设有空腔，所述空腔与所述进水管连通，所述钨极夹与所述导流体的左端螺纹连接。
可选地，所述组合卡套主体呈管状，左右两端以及径向分别设有开口；所述钨极夹一段设置有与所述导流体紧固的螺纹孔，另一端设置有用于夹持钨极的偏角光孔。
可选地，所述导电体两侧还设置有第二轴端挡圈。
本发明的有益效果：
(1)可通过更换GMAW导电体以及GTAW导电体实现GMAW焊枪以及GTAW焊枪之间的转换，从而灵活适应多种缺陷的修复工艺。
(2)本申请主体结构中没有传动结构，减少了传动机构所需的刚性承力结构，大幅减少主体结构的用料。
(3)在操作过程中可通过调节第二轴端挡圈来改变导电咀以及钨极夹伸出喷嘴结构的长度，从而适应不同深度的缺陷修复过程。
附图说明
图1为本发明实施例提供的灵巧型焊枪立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的采用GMAW导电体时的窄间隙焊接修复焊枪侧视图；
图3为本发明实施例提供的气塞安装板俯视图；
图4为本发明实施例提供的气塞正视图；
图5为本发明实施例提供的GTAW导电体侧视图。
附图标记：
1-喷嘴结构；11-气塞组；12-气塞安装板；131-第一镇静腔；
132-粗孔隙气筛；133-第二镇静腔；134-细孔隙气筛；14-喷管；
2-绝缘套；3-GMAW导电体；31-主电缆接头；32-第一导电杆；
33-导电咀；41-进水管；42-组合卡套；43-第二导电杆；44-导流体；
45-钨极夹；5-第一轴端挡圈；6-第二轴端挡圈。
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。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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创造和简化描述，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发明创造的限制。
本申请提供了一种适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪，如图1所示，包括喷嘴结构1、绝缘套2以及导电体，导电体同轴安装于绝缘套内，其左端向外伸出绝缘套2的左端并伸入喷嘴结构1内部，导电体的右端则向外伸出绝缘套2的右端，且两个绝缘套2夹紧喷嘴结构1以达到固定效果。在绝缘套2两侧设置有第一轴端挡圈5，用于固定或调节绝缘套2与喷嘴结构1在导电体上的位置。
在本申请提供的实施例中，焊枪的主体结构采用铝合金，绝缘材料选择PEEK(Polyetheretherketone，聚醚醚酮树脂)材料，作为导电体的铜管选用0.5mm厚的薄壁铜管，在主体长度方向上尺寸较小，枪体构件多采用薄壁空心结构，整体重量显著减小，方便手持操作。
其中，导电体包括GMAW导电体与GTAW导电体，在装配过程中，可通过简单的构件替换实现不同焊枪之间的转换，如喷嘴结构1、绝缘套2以及GMAW导电体3组合构成GMAW焊枪，喷嘴结构1、绝缘套2以及GTAW导电体组合构成GTAW焊枪，进而实现灵活地适应多种缺陷的修复工艺。操作过程中，将GMAW导电体3以及GTAW导电体的左端同轴安装于绝缘套2中，并使GMAW导电体3以及GTAW导电体的左端伸入喷嘴结构1中。
具体地，如图2-图3所示，喷嘴结构1包括气塞组11、气塞安装板12、气体减速均布装置以及喷管14。在本申请提供的实施例中，气塞组11中气塞的数量为四个，分别安装于气塞安装板12的四角处，且各个气塞两端伸出气塞安装板12。气塞的具体结构如图4所示，其上端为进气端，周向通孔为出气端，安装时由右至左地放置进气端与出气端，使保护气体由气塞的右端进入，再由其左端的出气口流出。
此外，为了加固构件之间的连接，在气塞安装板12上还设置有第一螺纹孔组以及第二螺纹孔组，气塞组11的主题上设置有螺纹，该气塞安装板12通过第一螺纹孔组与气塞组11螺纹紧固，通过第二螺纹孔组以及螺栓与气体减速均布装置螺纹紧固。
气体减速均布装置则安装于气塞安装板12的左端，螺纹连接气塞组11的出气端以及喷管14的进气端。其中，气体减速均布装置包括第一镇静腔131、粗孔隙气筛132、第二镇静腔133以及细孔隙气筛134，从右至左，第一镇静腔131、粗孔隙气筛132、第二镇静腔133以及细孔隙气筛134依次排布。也就是说，气塞安装板12通过第一紧固螺栓以螺纹紧固的方式安装在第一镇静腔131上，粗孔隙气筛132、第二镇静腔133、细孔隙气筛134以及喷管14按次序排列一同通过第二紧固螺栓，以螺纹紧固的方式安装于第一镇静腔131上。
进一步地，气塞组11的出气端与第一镇静腔131相连，第一镇静腔131作为保护气体进入后的第一级减速以及均混的镇静室，粗孔隙气筛132、第二镇静腔133以及细孔隙气筛134则为保护气体通过第一级减速后的第二次减速，喷管14的进气端与第二镇静腔133相连。且粗孔隙气筛132与细孔隙气筛134组合可重新调节保护气体的流速，使保护气体产生足够的层流长度，最后经喷管流出。
具体地，GMAW导电体3包括主电缆接头31、第一导电杆32以及导电咀33，主电缆接头31通过螺纹紧固设置于第一导电杆32的右端，导电咀33通过螺纹紧固设置在第一导电杆32的左端。在使用GMAW导电体3时，通过主电缆接头31连接GMAW导电体3与商品焊枪的配件主电缆，并将商品焊枪电缆线中的送丝波纹管插入第一导电杆32中，即可完成使用。
GTAW导电体的结构如图5所示，包括进水管41、组合卡套42、第二导电杆43、导流体44以及钨极夹45，其中进水管41的左端通过组合卡套42与第二导电杆43的右端连接，组合卡套42可以对第二导电杆43起卡紧的作用。组合卡套42设计为三通管接头的结构，其左右两端以及径向分别设有开口，且其两端开口处分别设置有卡圈，将进水管41以及第二导电杆43分别穿过卡圈，当卡圈两侧的螺纹紧固件紧固时，产生的压力使卡圈发生轴向形变，卡紧卡圈中的部件，进而起到密封作用。应当注意的是，应将进水管41的外径设置为小于第二导电杆43的内径，且进水管41的外壁与第二导电杆43的内壁之间留有一定间隙，保证冷却水的流通。此外，导流体44的右端与第二导电杆43的左端先进行轴孔配合，而后在其配合面处采用环形钎缝焊接，使导流体44与第二导电杆43之间的连接更加紧固。且导流体44内设置有空腔，以增加与冷却水流的接触面积。此外，导流体44的左端设置有钨极夹45，钨极夹45一端设置有螺纹孔，与导流体44通过螺栓连接以固定，另一端设置有偏角光孔，该偏角光孔位于与钨极夹45的中轴线具有一定偏角处，同于实现钨极夹45对钨极的夹持，且可以通过紧定螺钉进行定位。
在工作过程中，冷却水由进水管41的右端流入，流经导流体44的空腔，再从第二导电杆43的内部流回至组合卡套42中，最终从组合卡套42的径向出口流出，构成GTAW导电体的冷却回路。在组合卡套的各出口处还装置有水接头，水接头的尺寸应与出口处尺寸相匹配。
在本申请提供的实施例中，第一导电杆32以及第二导电杆43两侧还设置有第二轴端挡圈6，通过调节第二轴端挡圈6的位置，可以改变导电咀33以及钨极夹45伸出喷嘴结构1的长度，用于适应不同深度的缺陷修复过程。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪，其特征在于，包括：喷嘴结构、绝缘套以及导电体；
所述导电体同轴安装于所述绝缘套内，所述导电体的左端向外伸出所述绝缘套的左端，所述导电体的右端向外伸出所述绝缘套的右端，且所述导电体的左端伸入所述喷嘴结构内，所述绝缘套夹紧所述喷嘴结构以固定；
所述导电体为GMAW导电体或GTAW导电体，通过更换不同的所述导电体组成不同类型焊枪；
所述导电体为GMAW导电体时，所述GMAW导电体包括主电缆接头、第一导电杆以及导电咀，所述第一导电杆同轴安装于所述绝缘套内，所述主电缆接头设置于所述第一导电杆的右端，所述导电咀设置于所述第一导电杆的左端，且所述导电咀的左端向外伸出所述喷嘴结构；
所述导电体为GTAW导电体时，所述GTAW导电体包括进水管、组合卡套、第二导电杆、导流体以及钨极夹；
所述进水管同轴安装于所述第二导电杆内，且所述进水管的外壁与所述第二导电杆的内壁之间留有间隙；
所述导流体设有空腔，所述空腔与所述进水管连通，所述钨极夹与所述导流体的左端螺纹连接；
所述组合卡套主体呈管状，左右两端以及径向分别设有开口；所述钨极夹一端设置有与所述导流体紧固的螺纹孔，另一端设置有用于夹持钨极的偏角光孔
所述导电体两侧还设置有第二轴端挡圈；
通过调节第二轴端挡圈的位置，可以改变导电咀或钨极夹伸出喷嘴结构的长度，用于适应不同深度的缺陷修复过程。
2.根据权利要求1所述的适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪，其特征在于，所述喷嘴结构包括自右向左连接的气塞安装板、气体减速均布装置以及喷管；
所述气塞安装板上安装有气塞组，所述气体减速均布装置设有腔体，所述腔体连接所述气塞组的出气端以及所述喷管的进气端。
3.根据权利要求2所述的适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪，其特征在于，所述腔体包括相连通的第一镇静腔和第二镇静腔，所述气塞组的出气端与所述第一镇静腔连通，所述喷管的进气端与所述第二镇静腔连通，所述第一镇静腔与所述第二镇静腔之间设有粗孔隙气筛，所述第二镇静腔与所述喷管之间设置有细孔隙气筛。
4.根据权利要求3所述的适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪，其特征在于，所述气塞安装板与所述气塞组螺纹配合连接。
5.根据权利要求1所述的适用于窄间隙焊接缺陷修复的灵巧型焊枪，其特征在于，所述绝缘套左右两端设置有第一轴端挡圈。
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- 2022-11-30 CN CN202211516277.0A patent/CN115709327B/zh active Active
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