CN201579527U

CN201579527U - 用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置

Info

Publication number: CN201579527U
Application number: CN2009202217351U
Authority: CN
Inventors: 杨立军; 冯灵芝; 李桓; 高书俊; 张金元
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2019-10-30

Abstract

本实用新型公开了一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，包括设置有箱门的烟尘收集箱，烟尘收集箱的顶部设置有滤膜，底部设置于底座上，烟尘收集箱的箱壁上对称地穿接有固定于底座且内端设置有顶锥的左轴和右轴，左轴外端通过联轴器连接有电动机，右轴外端连接有手轮；烟尘收集箱内部设置有一端通过连接杆固定于底座的横导柱，横导柱的另一端通过移动副连接有底部设置夹持装置的竖导柱。本实用新型利用自动焊提高电弧焊接过程的稳定性，减少人为因素的影响，同时实现在收集箱内自然沉积后收集烟尘，能够使焊接烟尘的收集更为准确。

Description

用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于焊接工艺性研究的装置，具体的说，是涉及一种用于电弧自动焊焊接工艺性研究的装置。

背景技术

电弧焊是现代工业生产中广泛采用的焊接方法，其中的气体保护焊大都采用自动焊或半自动焊工艺来应用。近年来，自动焊工艺应用越来越广，与此同时，以焊条电弧焊为代表的非自动焊工艺应用比例大大减小，因此技术人员更加注重对自动焊工艺的研究。

在金属材料电弧焊焊接工艺过程中会产生焊接烟尘，焊接产生烟尘的性质是焊接工艺性研究的一个重要技术指标。研究不同焊接方法、不同参数下产生的焊接烟尘能够对焊接工艺进行评定和改进。以往关于焊接烟尘的研究以及制定的标准主要侧重于非自动焊方面，是以焊条电弧焊为基础的；并且在测试焊接发尘量时，由于焊接过程需要人工操作，其中电弧电压、电弧电流、焊丝伸出长度等焊接参数难免会在不同程度上会受到人为因素的影响，继而也就会对焊接发尘量产生影响。

电弧自动焊包括埋弧自动焊、自动TIG焊、熔化极气体保护焊(国际焊接学会IIW规定的缩写为GMAW)、药芯焊丝电弧焊(国际焊接学会IIW规定的缩写为FCAW)等工艺，其中前两种工艺焊接发尘量很小。因此，本技术方案所述的电弧自动焊特指熔化极气体保护焊和药芯焊丝电弧焊两种工艺，以下分别简写为GMAW和FCAW。

发尘量测试的关键在于解决焊接烟尘的收集问题。焊接过程中烟尘的扩散是一个复杂的运动过程，焊接烟尘在电弧高温下产生，同时电弧周围的气体膨胀而载着烟尘粒子上升，在上升过程中由于周围气体的不断卷入以及电弧的冲击作用形成各种涡旋运动即湍流运动。因此，焊接烟尘由连续孤立的烟团所组成，扩散速度较快，且在上升过程中逐渐呈发散状态的喇叭口形，所以为了有效收集烟尘就要采取合适的收集方法。

烟尘收集方式主要有抽气泵抽取和焊接后自然沉积收集两种方法。常用的焊接烟尘收集标准主要有：(1)日本根据国际化标准组织ISO/FDIS 15011-1修订的日本工业标准JISZ 3930：2001 Determination of emission rate of particulate fume in arc welding；(2)国标GB1225-76；(3)中国机械行业标准“电焊条焊接工艺性能评定方法”JB/T8423-1996。这些标准都采用了人工焊接操作，抽气泵抽取收集的方式进行焊接烟尘的测试，焊接过程需人工控制焊接材料的填充。即使是GMAW和FCAW工艺目前也都采用半自动焊方式进行测试，同样需要人工焊接操作，焊接参数的稳定性受人为因素影响较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种利用自动焊提高电弧焊接过程的稳定性，减少人为因素的影响，同时实现在收集箱内自然沉积后收集烟尘，使焊接烟尘的收集更准确的用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，包括设置有箱门的烟尘收集箱，所述烟尘收集箱的顶部设置有滤膜，底部设置于底座上，所述烟尘收集箱的箱壁上对称地穿接有固定于所述底座且内端设置有顶锥的左轴和右轴，所述左轴外端通过联轴器连接有电动机，所述右轴外端连接有手轮；所述烟尘收集箱内部设置有一端通过连接杆固定于底座的横导柱，所述横导柱的另一端通过移动副连接有底部设置夹持装置的竖导柱。

所述烟尘收集箱的箱体与滤膜、箱体与左轴、箱体与右轴、箱体与横导柱以及箱体与焊枪后拖电缆线之间均通过胶套密封；所述箱体与箱门之间通过胶条密封。

所述烟尘收集箱的箱体内部的底面空置。

所述滤膜的孔径小于等于0.1微米。

所述烟尘收集箱上部设置有观察窗。

所述底座设置有用于固定所述左轴的左支架和用于固定右轴的右支架。

所述烟尘收集箱的箱体由相对磁导率小于2的材料制成。

本实用新型的有益效果是：

(1)本装置将电弧自动焊和焊接烟尘收集巧妙结合，能够进行具有自动送丝功能的电弧焊工艺(GMAW和FCAW)的烟尘收集，其焊接过程的所有参数全部自动控制，不会受到人为因素的影响，继而有利于焊接烟尘的收集和焊接发尘量的准确测量。

(2)由于利用沉降法收集的焊接烟尘中不可避免地混杂有焊接飞溅，甚至还混杂有焊接熔渣(也可称焊渣，简称渣)，尤其是其中尺寸微小的微飞溅及渣与烟尘尺寸接近，肉眼难以区分，且数量众多；已有标准的抽气泵抽取收集烟尘时，为防止微飞溅混入烟尘中，不收集粘附在收集箱下部的烟尘，而本发明则将此部分烟尘也一并收集，而后再实现焊接烟尘与微飞溅及渣的分离，使得最终的测试结果更为准确和有效。

(3)本装置能够方便地固定焊枪，并使焊枪在三维方向上准确可调。

(4)本装置可以实现电弧自动焊，并使其焊接速度在较大范围之内可调。

(5)本装置利用左轴和右轴对工件的固定和运动控制，能够方便地装卡和拆卸圆筒形工件；并且保证工件转动时具有良好的同心度，这样，在焊接过程之中，焊接参数波动非常小，保证了整个焊接过程能够稳定地进行。

(6)焊接部件设置在烟尘收集箱内部，焊接过程受环境影响小，焊接连续性好，同时也提高了烟尘收集的利用率。

附图说明

附图是本实用新型的结构示意图。

在图中：右支架——1 手轮——2 右轴——3

竖导柱——4 横导柱——5 观察窗——6

滤膜——7 箱体——8 连接杆——9

左轴——10 联轴器——11 电动机——1 2

左支架——13 底座——1 4 顶锥——1 5

工件——16 顶锥——17

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述：

如附图所示，本实用新型公开了一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，包括一个由基本封闭的箱体8构成的烟尘收集箱，所述箱体8的形状没有严格限制，可以是附图所示的长方体与梯形体结合而成的，也可以是圆柱体与锥体结合构成等等。所述箱体8顶部设置有滤膜7，箱体8底部设置在底座14上，箱体8由相对磁导率小于2的材料制成，箱体8板厚约为0.5mm～2mm。所述烟尘收集箱箱体8的容积不能太小，以便于操作为原则。

所述烟尘收集箱箱体8顶部设置滤膜7，是为了保证上升的气流可以通过，而烟尘不会逸出。因此，所述滤膜7的孔径应小于等于0.1微米，最好要具有一定的强度，并且能够承受摄氏80度以上的温度。

所述烟尘收集箱箱体8上部设置有观察窗6，通过观察窗6能够实时对焊接过程进行观察。

所述烟尘收集箱箱体8的箱壁上穿接有左轴10和右轴3，所述左轴10和右轴3的设置位置相对称，一部分在箱体8内部，另一部分伸出箱体8之外，固定于底座14。所述左轴10的内侧端部设置有顶锥15，外侧端部通过联轴器11连接有电动机12，并通过接连件固定在设置于底座14的左支架13上。所述右轴3的内侧端部设置有顶锥17，外侧端部连接有手轮2，并通过接连件固定在设置于底座14的右支架1上。这部分部件用于对焊接工件16的安装和控制转动，本装置适用于圆筒形工件16，装卡工件16时，首先转动手轮2，通过左轴10使左边的顶锥15向右移，然后将工件16放在顶锥15和顶锥17之间，再反向转动手轮2，通过右轴3使右边的顶锥17向左移，从而将工件16夹紧。

所述烟尘收集箱箱体8内部在工件16位置的上方设置有横导柱5，所述横导柱5的一端连接延伸至箱体8外部的连接杆9，通过连接杆9固定于底座14。所述横导柱5的另一端连接有竖导柱4，所述竖导柱4可以在横导柱5的带动下横向移动；所述竖导柱4自身可在横导柱5端部上下移动，即与横导柱5构成移动副。所述竖导柱4底部通过二维移动副设置有用于固定焊枪的夹持装置，所述夹持装置在竖导柱4上可以上下和前后移动。因此，正面对箱体8，即面对箱门一面时(箱门在图中未显示)，焊枪的横向位置调节由设置于箱体8外部的机械装置调节；焊枪的上下及前后位置由设置于箱体8内的机械装置调节。

所述横导柱5、竖导柱4和夹持装置用于固定和调节焊枪在三维方向上的准确位置。当焊枪的位置选定之后，通过夹持装置上的夹紧旋钮固定焊枪，使焊枪在焊接过程中始终保持不动。当工件16装卡好之后，将焊枪调节至圆筒形工件16最高点的上方，并根据焊丝干伸长度的要求选好焊枪高度。

除所述滤膜7本身不完全密封之外，所述箱体8与滤膜7、箱体8与左轴10、箱体8与右轴3、箱体8与横导柱5以及箱体8与焊枪后拖电缆线之间等箱体8与任何部件的交界处均通过胶套密封；所述箱体8与箱门之间通过胶条密封。其中密封封闭的原则是可以允许气体逸出，不允许烟尘逸出。

同时，所述箱体8内部的各部件需保持均不放置于箱体8的底面上，即所述烟尘收集箱的箱体8内部的底面空置。这样，烟尘收集箱的箱体8内部底面没有任何障碍物，利于后续步骤中对烟尘的收集。另外，置于箱体8内部的机械装置也应尽量平整，即使有凹处，也应利于向外擦拭清理烟尘。

实施焊接前，将焊枪与焊接电源、保护气体储气瓶和送丝机等装置连接，将烟尘收集箱的箱体8内壁及箱体8内部的各部件擦净，并用吹风机吹干，做好焊接前的准备工作。然后，关闭箱门，根据工艺要求确定焊接参数，主要包括电流、电压、焊丝伸出长度、焊接速度、送丝速度等，即可实施焊接。

起弧焊接时，先使电动机12通电，电动机12通过联轴器11带动固定在顶锥15和顶锥17上的工件16转动，所述工件16的转速范围为0.3～12转/分钟。本装置采用工件16转动、焊枪固定不动实施焊接，当工件16被焊完一圈以后，调节横导柱5使焊枪左右移动，因此可使整个工件16都能被焊接。当整个工件16完全被焊后，转动手轮2将其拆卸下来。

实施焊接后，保持箱门继续关闭，保证焊接烟尘的沉降时间。对于GMAW工艺沉降时间保证在2小时以上，对于FCAW工艺沉降时间保证在3小时以上。当烟尘收集箱箱体8内的环境温度降至与室温相同，且打开箱门无烟尘逸出迹象时，沉降结束。

最后，通过软纸和脱脂棉将箱体8内壁和内部各部件上沉降的尘和焊接微飞溅、散落的渣等收集起来，再对烟尘与微飞溅和微小尺寸渣的按照一定步骤进行分离，通过计算即可得出单位时间内的发尘量。

本实用新型所述的实施例是说明性的，而非限定性的，上述实施例只是帮助理解本实用新型，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他具体实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，包括设置有箱门的烟尘收集箱，其特征在于，所述烟尘收集箱的顶部设置有滤膜，底部设置于底座上，所述烟尘收集箱的箱壁上对称地穿接有固定于所述底座且内端设置有顶锥的左轴和右轴，所述左轴外端通过联轴器连接有电动机，所述右轴外端连接有手轮；所述烟尘收集箱内部设置有一端通过连接杆固定于底座的横导柱，所述横导柱的另一端通过移动副连接有底部设置夹持装置的竖导柱。

2.根据权利要求1所述的一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，其特征在于，所述烟尘收集箱的箱体与滤膜、箱体与左轴、箱体与右轴、箱体与横导柱以及箱体与焊枪后拖电缆线之间均通过胶套密封；所述箱体与箱门之间通过胶条密封。

3.根据权利要求1所述的一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，其特征在于，所述烟尘收集箱的箱体内部的底面空置。

4.根据权利要求1所述的一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，其特征在于，所述滤膜的孔径小于等于0.1微米。

5.根据权利要求1所述的一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，其特征在于，所述烟尘收集箱上部设置有观察窗。

6.根据权利要求1所述的一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，其特征在于，所述底座设置有用于固定所述左轴的左支架和用于固定右轴的右支架。

7.根据权利要求1所述的一种用于测试焊接发尘量的烟尘收集装置，其特征在于，所述烟尘收集箱的箱体由相对磁导率小于2的材料制成。