CN1613596A - 双钨极氩弧预热重熔焊接装置 - Google Patents
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Abstract
一种双钨极氩弧预热－重熔焊接装置，操作盒通过控制线与平直轨道调速行走机构连接，平直轨道调速行走机构设置在轨道上，焊件设置在平直轨道调速行走机构的铜垫板上并由焊件夹紧机构固定，主焊、辅焊焊枪分别位于焊件上部和下部，主焊、辅焊焊枪夹持调整机构通过滑块和紧固螺丝分别夹紧主焊和辅焊焊枪，辅焊焊枪水平夹持调整机构通过滑块和紧固螺丝夹紧主焊、辅焊焊枪水平导杆，焊枪支架及垂直调整装置通过滑块和紧固螺丝夹紧辅焊焊枪水平夹持调整机构，主焊和辅焊焊枪分别与脉冲氩弧主焊机、脉冲氩弧辅焊机相连。本发明具有结构简单，制造容易，造价低廉，操作方便，可直接用于实际生产等特点，适用范围广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接装置，具体是一种双钨极氩弧预热重熔焊接装置，用于焊接设备领域。
背景技术
通常的焊接工艺由于工艺自身的因素，在局部快速加热和快速冷却过程中，不可避免地会对工件造成焊接残余应力和焊接变形等影响。这些因素对焊接的生产效率和焊接产品的性能造成了不利影响。焊接变形会使产品尺寸精度的降低而导致装配精度下降，有损工件的外观，使工件之间的接头强度降低。焊接角变形是由于焊接过程中局部加热区域的不同机理所引起的：(1)零件的热膨胀取决于温升的程度；(2)温升所引发的屈服强度下降；(3)塑性变形所造成的膨胀松弛或周边部位变形约束所引起的收缩；(4)冷却过程中零件的收缩取决于温升的程度。通常采用的预防和消除焊接变形的措施包括：在开始焊接之前施加反向变形、焊前预热、通过使用随焊激冷装置减少高温区域或减少温度梯度来预防或降低角变形、使用焊接夹具机构约束角变形，热校正或机械校正角变形等。但是，采用上述方法需要的设备和技术会增加劳动强度，降低工艺生产效率。而且由于某些轻合金(如铝合金、镁合金等)的线性热膨胀系数较高，热传导率较好，屈服强度较低，所以焊接接头的变形通常比钢的焊接接头严重，都面临着焊接变形预防和校正的问题。这就使得开发可用于较宽范围的简单焊接工艺十分必要，特别是在控制这些合金薄板以及中厚板焊接变形方面显得尤为重要。
经对现有技术的文献检索发现，Y.M.Zhang等人在《Welding Journal》1998，77(6)：57-61上发表“Double-side arc welding increases weld jointpenetration”(“双面焊接增加焊接电弧穿透能力”，《焊接杂志》)一文，该文提出了单电源型双面电弧焊接装置，该装置由一把等离子焊枪、一把TIG焊枪和一台变极性等离子焊接电源组成。应用该装置进行焊接的特点是能量集中，热影响区窄，可一次焊透中等厚度板材，减少焊接工序，提高焊接生产率，焊接变形小，可省去矫形工序等。但是，其局限性在于：(1)由于该装置的两把焊枪共同使用一台焊接电源，所以，焊接过程引弧困难。(2)由于两把焊枪作用于焊缝的同一点上，因此焊缝背面电弧不能起到对焊缝背面成型的控制，而且容易造成焊瘤或焊缝被烧穿等焊接缺陷。(3)由于两把焊枪作用于同一熔池，因此两把焊枪的保护气流能相互干扰，造成焊缝成型不好。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种双钨极氩弧预热重熔焊接装置，使其消除了现有焊接设备及其辅助机构的弊端，能有效控制和减少焊接角变形。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：操作盒，主焊焊枪，焊件，焊件夹紧机构，辅焊焊枪，平直轨道调速行走机构，轨道，主焊焊枪夹持调整机构，辅焊焊枪夹持调整机构，主焊焊枪水平夹持调整机构，主焊焊枪水平夹持调整机构，焊枪支架及垂直调整装置，主焊焊枪水平导杆，辅焊焊枪水平导杆，脉冲氩弧主焊机，脉冲氩弧辅焊机。
其中操作盒通过控制线与平直轨道调速行走机构连接，通过操作盒可以控制和调节平直轨道调速行走机构的行走速度，平直轨道调速行走机构放置在直线钢制轨道上，并采用直流无级调速电机驱动。在平直轨道调速行走机构上安放铜垫板(对焊件起到散热作用)，焊件放置在铜垫板上并由焊件夹紧机构固定。主焊焊枪和辅焊焊枪分别位于焊件上部和下部，主焊焊枪夹持调整机构通过滑块和紧固螺丝来夹紧主焊焊枪和调节主焊焊枪的角度(焊枪与焊缝所在平面之间的夹角)，主焊焊枪水平夹持调整机构通过滑块和紧固螺丝来夹紧主焊焊枪水平导杆和调节主焊焊枪以及调节水平伸展距离，即可以根据需要来调节主焊焊枪与辅焊焊枪之间的水平距离。焊枪支架及垂直调整装置通过滑块和紧固螺丝来夹紧和调节主焊焊枪与焊件之间的垂直距离，主焊焊枪水平夹持调整机构通过调节滑块和紧固螺丝可围绕焊枪支架及垂直调整装置)水平旋转。
与此相同，辅焊焊枪夹持调整机构通过滑块和紧固螺丝来夹紧主焊焊枪和调节辅焊焊枪的角度(焊枪与焊缝所在平面之间的夹角)，辅焊焊枪水平夹持调整机构通过滑块和紧固螺丝来夹紧辅焊焊枪水平导杆和调节辅焊焊枪以及调节水平伸展距离，即可以根据需要来调节主焊焊枪与辅焊焊枪之间的水平距离。焊枪支架及垂直调整装置通过滑块和紧固螺丝来夹紧和调节辅焊焊枪与焊件之间的垂直距离，辅焊焊枪水平夹持调整机构通过调节滑块和紧固螺丝可围绕焊枪支架及垂直调整装置水平旋转。
主焊焊枪和辅焊焊枪通过焊接电缆分别与两台脉冲氩弧焊机相连，焊接电流、脉冲频率等焊接参数可通过两台脉冲氩弧焊机上的控制面板来调节。
本发明通过焊件夹紧机构将焊件固定在行走机构的铜垫板(对焊件起到散热作用)上。调节主焊焊枪夹持调整机构和辅焊焊枪夹持调整机构，保证主焊焊枪和辅焊焊枪对准焊缝，根据焊件材料和焊件厚度选择合适的焊枪角度。调节主焊焊枪水平夹持调整机构和辅焊焊枪水平夹持调整机构来确定主焊焊枪和辅焊焊枪之间的水平距离。调节焊枪支架及垂直调整装置来确定主焊焊枪和辅焊焊枪与焊件之间的垂直距离。通过操作盒来调节焊接速度(即平直轨道调速行走机构的速度)。通过脉冲氩弧焊机控制面板调节合适的焊接电流、脉冲频率和保护气流量等焊接工艺参数。全部参数调整确定后，进行焊接操作。首先正面主焊焊枪在焊件端部引弧，对焊缝正面进行焊接，待焊件端部行走至背面辅焊焊枪时，背面辅焊焊枪引弧，对焊缝背面进行焊接。当焊件末端分别到达正面主焊焊枪和背面辅焊焊枪时，两焊枪先后息弧，焊枪抬起，完成焊接过程。
在焊接过程中，正面TIG主焊除了完成正常的焊接作用以外，其预热效果用于减小在焊接时产生的局部温度梯度来降低角变形。同时，背面TIG辅焊的反变形效果通过补偿主焊焊接工艺过程中产生的变形来减少焊件整体的角变形。此外，背面TIG辅焊还能对主焊焊缝背面进行重熔，改善了焊缝背面成型，减少由于焊接产生的气孔、未焊透、未熔合等缺陷，改善了焊接质量，降低了焊接操作劳动强度，提高焊接生产效率。
本发明的主焊焊枪与辅焊焊枪之间始终保持一定距离(根据焊件的材质、厚度来确定)，在焊接方向上主焊焊枪位于辅焊焊枪之前，因此能够充分利用正面主焊对背面辅焊的预热作用。同时，背面辅焊起到对主焊焊缝背面的重熔作用，因此能够显著减少背面焊缝的焊接缺陷(如：气孔、未焊透、未熔合等)。此外，本装置采用两台脉冲氩弧焊机，便于分别控制正面主焊和背面辅焊的焊接电流，因为背面辅焊电流要小于正面主焊电流，以便更好地控制焊缝成型。
与现有技术相比，本发明具有结构简单，制造容易，造价低廉，操作方便，可直接用于实际生产等特点，能够对各种金属板材进行有效控制角变形焊接，适用范围广泛，尤其是对于控制线性热膨胀系数较高，热传导率较好，屈服强度较低的轻合金(如铝合金、镁合金等)焊接角变形，有明显作用。该装置具有很多显著的优点，例如，提高焊接质量和产品尺寸精度、降低焊接施工的劳动强度、增加焊接生产效率、减少能源消耗等，从而消除了现有焊接设备及其辅助机构的弊端。
附图说明
图1本发明装置结构示意图
其中，1操作盒，2主焊焊枪，3焊件，4焊件夹紧机构，5辅焊焊枪，6平直轨道调速行走机构，7轨道，8主焊焊枪夹持调整机构，9辅焊焊枪夹持调整机构，10主焊焊枪水平夹持调整机构，11主焊焊枪水平夹持调整机构，12焊枪支架及垂直调整装置，13主焊焊枪水平导杆，14辅焊焊枪水平导杆，15脉冲氩弧主焊机，16脉冲氩弧辅焊机。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：操作盒1，主焊焊枪2，焊件3，焊件夹紧机构4，辅焊焊枪5，平直轨道调速行走机构6，轨道7，主焊焊枪夹持调整机构8，辅焊焊枪夹持调整机构9，主焊焊枪水平夹持调整机构10，主焊焊枪水平夹持调整机构11，焊枪支架及垂直调整装置12，主焊焊枪水平导杆13，辅焊焊枪水平导杆14，脉冲氩弧主焊机15，脉冲氩弧辅焊机16。其连接关系为：操作盒1通过控制线与平直轨道调速行走机构6连接，平直轨道调速行走机构6设置在直线钢制轨道7上，并采用直流无级调速电机驱动。在平直轨道调速行走机构6上设有铜垫板，焊件3设置在铜垫板上并由焊件夹紧机构4固定。主焊焊枪2和辅焊焊枪5分别位于焊件上部和下部，主焊焊枪夹持调整机构8通过滑块和紧固螺丝来夹紧主焊焊枪2和调节主焊焊枪2的角度，即焊枪与焊缝所在平面之间的夹角，主焊焊枪水平夹持调整机构10通过滑块和紧固螺丝来夹紧主焊焊枪水平导杆13和调节主焊焊枪2水平伸展距离，即可以根据需要来调节主焊焊枪2与辅焊焊枪5之间的水平距离。焊枪支架及垂直调整装置12通过滑块和紧固螺丝来夹紧和调节主焊焊枪2与焊件3之间的垂直距离，主焊焊枪水平夹持调整机构10通过调节滑块和紧固螺丝可围绕焊枪支架及垂直调整装置12水平旋转。
与此相同，辅焊焊枪夹持调整机构9通过滑块和紧固螺丝来夹紧辅焊焊枪5和调节辅焊焊枪5的角度，即焊枪与焊缝所在平面之间的夹角，辅焊焊枪水平夹持调整机构11通过滑块和紧固螺丝来夹紧辅焊焊枪水平导杆14和调节辅焊焊枪5水平伸展距离，即可以根据需要来调节主焊焊枪2与辅焊焊枪5之间的水平距离。焊枪支架及垂直调整装置12通过滑块和紧固螺丝来夹紧和调节辅焊焊枪5与焊件3之间的垂直距离，辅焊焊枪水平夹持调整机构9通过调节滑块和紧固螺丝可围绕焊枪支架及垂直调整装置12水平旋转。
主焊焊枪2和辅焊焊枪5通过焊接电缆分别与两台脉冲氩弧焊机15、16相连，焊接电流、脉冲频率等焊接参数可通过两台脉冲氩弧焊机15、16上的控制面板来调节。
Claims (9)
1、一种双钨极氩弧预热重熔焊接装置，包括：操作盒(1)、主焊焊枪(2)、焊件(3)、焊件夹紧机构(4)、辅焊焊枪(5)、脉冲氩弧主焊机(15)、脉冲氩弧辅焊机(16)，其特征在于，还包括：平直轨道调速行走机构(6)、轨道(7)、主焊焊枪夹持调整机构(8)、辅焊焊枪夹持调整机构(9)、主焊焊枪水平夹持调整机构(10)、主焊焊枪水平夹持调整机构(11)、焊枪支架及垂直调整装置(12)、主焊焊枪水平导杆(13)、辅焊焊枪水平导杆(14)，操作盒(1)通过控制线与平直轨道调速行走机构(6)连接，平直轨道调速行走机构(6)设置在轨道(7)上，在平直轨道调速行走机构(6)上设有铜垫板，焊件(3)设置在铜垫板上并由焊件夹紧机构(4)固定，主焊焊枪(2)和辅焊焊枪(5)分别位于焊件(3)上部和下部，主焊焊枪夹持调整机构(8)通过滑块和紧固螺丝夹紧主焊焊枪(2)，主焊焊枪水平夹持调整机构(10)通过滑块和紧固螺丝夹紧主焊焊枪水平导杆(13)，焊枪支架及垂直调整装置(12)通过滑块和紧固螺丝夹紧主焊焊枪水平夹持调整机构(10)，辅焊焊枪夹持调整机构(9)通过滑块和紧固螺丝夹紧辅焊焊枪(2)，辅焊焊枪水平夹持调整机构(11)通过滑块和紧固螺丝夹紧辅焊焊枪水平导杆(14)，焊枪支架及垂直调整装置(12)通过滑块和紧固螺丝夹紧辅焊焊枪水平夹持调整机构(11)，主焊焊枪(2)和辅焊焊枪(5)通过焊接电缆分别与脉冲氩弧主焊机(15)、脉冲氩弧辅焊机(16)相连。
2、根据权利要求1所述的双钨极氩弧预热重熔焊接装置，其特征是，轨道(7)为直线钢制轨道(7)，并采用直流无级调速电机驱动。
3、根据权利要求1所述的双钨极氩弧预热重熔焊接装置，其特征是，主焊焊枪夹持调整机构(8)通过滑块和紧固螺丝来夹紧主焊焊枪(2)和调节主焊焊枪(2)的角度，即焊枪与焊缝所在平面之间的夹角。
4、根据权利要求1所述的双钨极氩弧预热重熔焊接装置，其特征是，主焊焊枪水平夹持调整机构(10)和主焊焊枪水平导杆(13)通过滑块和紧固螺丝调节主焊焊枪(2)以及主焊焊枪(2)与辅焊焊枪(5)之间的水平距离，主焊焊枪水平夹持调整机构(10)围绕焊枪支架及垂直调整装置(12)水平旋转。
5、根据权利要求1所述的双钨极氩弧预热重熔焊接装置，其特征是，焊枪支架及垂直调整装置(12)通过滑块和紧固螺丝调节主焊焊枪(2)与焊件(3)之间的垂直距离。
6、根据权利要求1所述的双钨极氩弧预热重熔焊接装置，其特征是，辅焊焊枪夹持调整机构(9)通过滑块和紧固螺丝调节辅焊焊枪(5)的角度，即焊枪与焊缝所在平面之间的夹角，辅焊焊枪水平夹持调整机构(9)围绕焊枪支架及垂直调整装置(12)水平旋转。
7、根据权利要求1所述的双钨极氩弧预热重熔焊接装置，其特征是，辅焊焊枪水平夹持调整机构(11)和辅焊焊枪水平导杆(14)通过滑块和紧固螺丝调节辅焊焊枪(5)以及主焊焊枪(2)与辅焊焊枪(5)之间的水平距离。
8、根据权利要求1所述的双钨极氩弧预热重熔焊接装置，其特征是，焊枪支架及垂直调整装置(12)通过滑块和紧固螺丝调节辅焊焊枪(5)与焊件(3)之间的垂直距离。
9、根据权利要求1所述的双钨极氩弧预热重熔焊接装置，其特征是，通过脉冲氩弧主焊机(15)，脉冲氩弧辅焊机(16)上的控制面板来调节焊接参数。
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