CN208895356U - 一种环缝焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环缝焊接装置，涉及压力容器焊接方法技术领域，通过焊接转胎；内胆胎，所述内胆胎设置在焊接转胎的一侧，其中，所述内胆胎包括：第一连接板，所述第一连接板的中心位置具有一中心孔；锥环，所述锥环的一端与所述第一连接板连接；型胎环；膜片胎，所述膜片胎设置在所述焊接转胎的另一侧，所述膜片胎包括：型板；第二连接板，所述第二连接板与所述第一支撑环的另一端连接；固定板；内胆；支撑件，所述支撑件与所述膜片胎相贴合。达到了简单实用，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品一致性好、精度高的技术效果。

Description

一种环缝焊接装置

技术领域

本实用新型属于压力容器焊接方法技术领域，尤其涉及一种环缝焊接装置。

背景技术

铝合金复杂薄壁密封构件可作为液氧及燃料的储存容器，要求焊后焊缝无裂纹、气孔等缺陷，保证产品密封，产品工作压力为0.35MPa，由于焊缝为薄板搭接接头形式，且焊缝长度较长，同时要求较高的焊接精度和强度，控制其焊接精度和焊缝质量稳定性对于整件产品的使用性起着至关重要的作用。

但现有技术至少存在如下技术问题：

因薄壁密封构件焊接厚度较薄，同时焊缝较长，若采用常规的焊接方法，因焊接热输入大，同时热量累积会使零件发生较大变形，对焊缝质量及结构精度产生影响。

发明内容

本申请实施例通过提供一种环缝焊接装置，解决了现有技术中薄壁密封构件焊接精度差和焊缝质量的技术问题，达到了简单实用，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品一致性好、精度高的技术效果。

本实用新型实施例提供了一种环缝焊接装置，包括：焊接转胎；内胆胎，所述内胆胎设置在焊接转胎的一侧，其中，所述内胆胎包括：第一连接板，所述第一连接板的中心位置具有一中心孔；锥环，所述锥环的一端与所述第一连接板连接；型胎环，所述型胎环的一端与所述锥环的另一端连接，且所述型胎环的边缘处开设有多个开口槽，所述开口槽沿圆周方向的两侧分别设置有螺纹孔；膜片胎，所述膜片胎设置在焊接数控转胎的另一侧，所述膜片胎包括：型板，所述型板上开设有多个凹槽；第一支撑环，所述第一支撑环的一端与所述型板连接；第二连接板，所述第二连接板与所述第一支撑环的另一端连接；固定板，所述固定板上对称设置有两个通孔，且通过所述两个通孔与所述型胎环相连；内胆，所述内胆与所述型胎环的内侧相贴合；膜片，所述膜片与所述内胆固定连接；支撑件，所述支撑件与所述膜片胎相贴合。

优选的，所述膜片胎还包括：第二支撑环，所述第二支撑环设置在所述第一支撑环内部。

优选的，所述第一支撑环的周向上均匀设置有多个窗口，且，任意两个窗口之间不连通；所述第一支撑环远离所述型板的一侧上设置有一周凸台，其中，通过所述凸台与所述第二连接板固定连接。

优选的，所述装置还包括：压环，所述压环套设在所述支撑件外部，压紧所述支撑件。

优选的，所述开口槽为U形槽。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

在本实用新型实施例提供的一种环缝焊接装置，通过将内胆胎和膜片胎分别设置在焊接数控转胎的两侧，其中，内胆胎包括：第一连接板，锥环，型胎环，具体的，锥环的一端与第一连接板连接；锥环的另一端与型胎环的连接，且在型胎环的边缘处开设有多个开口槽，每一个开口槽沿圆周方向的两侧分别设置有螺纹孔；膜片胎包括：型板，第一支撑环，第二连接板，具体的，第一支撑环的一端与型板连接；第一支撑环的另一端与第二连接板连接；进一步的，将支撑件与膜片胎相贴合，并使用压环压紧支撑件，固定板上的两个通孔与型胎环相连之后，完成对内胆与膜片的第一焊缝的焊接，在将两个内胆和两个膜片及两个支撑件均焊接完成后，将上述零件与柱段装配，其中柱段与支撑件处的焊缝装配为间隙配合，继续焊接第二焊缝和第三焊缝。从而解决了现有技术中薄壁密封构件焊接精度差和焊缝质量的技术问题，达到了简单实用，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品一致性好、精度高的技术效果。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种环缝焊接装置结构示意图；

图2为图1中内胆胎的结构示意图；

图3为图1中内胆胎的另一结构示意图；

图4为图1中膜片胎的结构示意图；

图5为图4中膜片胎的剖面图；

图6为图1中固定板的结构示意图；

图7为图7中固定板的另一结构示意图；

图8为图1中压环的结构示意图；

图9为图1的焊接装置与焊接工件的安装示意图；

图10为图9中的焊缝位置示意图。

附图标记说明：11-内胆；12-膜片；13-支撑件；20-膜片胎；21-第一连接板；22-锥环；23-型胎环；24-开口槽；30-固定板；31-通孔；40-压环；50-膜片胎；51-型板；52-第一支撑环，53-第二支撑环；54-第二连接板；61-第一焊缝；62-第二焊缝；63-第三焊缝；64-第四焊缝。

具体实施方式

本申请实施例通过提供了一种环缝焊接装置，用以解决现有技术中薄壁密封构件焊接精度差和焊缝质量的技术问题。

本实用新型实施例中的技术方案，总体思路如下：

本实用新型实施例提供的一种环缝焊接装置，通过焊接转胎；内胆胎，所述内胆胎设置在焊接转胎的一侧，其中，所述内胆胎包括：第一连接板，所述第一连接板的中心位置具有一中心孔；锥环，所述锥环的一端与所述第一连接板连接；型胎环，所述型胎环的一端与所述锥环的另一端连接，且所述型胎环的边缘处开设有多个开口槽，所述开口槽沿圆周方向的两侧分别设置有螺纹孔；膜片胎，所述膜片胎设置在所述焊接转胎的另一侧，所述膜片胎包括：型板，所述型板上开设有多个凹槽；第一支撑环，所述第一支撑环的一端与所述型板连接；第二连接板，所述第二连接板与所述第一支撑环的另一端连接；固定板，所述固定板上对称设置有两个通孔，且通过所述通孔与所述型胎环相连；内胆，所述内胆与所述型胎环的内侧相贴合；膜片，所述膜片与所述内胆固定连接；支撑件，所述支撑件与所述膜片胎相贴合。达到了简单实用，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品一致性好、精度高的技术效果。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种环缝焊接装置，请参考图1，包括：

焊接转胎；内胆胎20，所述内胆胎20设置在焊接转胎的一侧，其中，所述内胆胎20包括：第一连接板21，所述第一连接板21的中心位置具有一中心孔；锥环22，所述锥环22的一端与所述第一连接板21连接；型胎环23，所述型胎环23的一端与所述锥环22的另一端连接，且所述型胎环23的边缘处开设有多个开口槽24，所述开口槽24沿圆周方向的两侧分别设置有螺纹孔。

进一步的，所述开口槽24为U形槽。

具体而言，如图2所示，所述内胆胎20主要包括第一连接板21、锥环22和型胎环23，具体的：所述第一连接板21为板材，其中所述第一连接板21的中间位置掏空，以达到避开内胆中心接管嘴的目的，所述第一连接板21的四周均匀分布有多个通孔，与焊接数控转胎设备相连；所述锥环22为锥形结构，所述锥环22的一侧与所述第一连接板21相连，另一侧与所述型胎环23相连，所述型胎环23外侧为平面，在焊接位置上方开倒角，防止与焊枪干涉；如图3所示，所述型胎环23的内侧为椭球面，用于与内胆贴合，压紧内胆，同时在最外侧边缘开有U型槽24，且在每个U型槽外侧沿圆周方向各开两个螺纹孔。

膜片胎50，所述膜片胎50设置在所述焊接转胎的另一侧，所述膜片胎50包括：型板51，所述型板51上开设有多个凹槽；第一支撑环52，所述第一支撑环52的一端与所述型板51连接；第二连接板54，所述第二连接板54与所述第一支撑环52的另一端连接。

进一步的，所述膜片胎还包括：第二支撑环53，所述第二支撑环53设置在所述第一支撑环52内部。

进一步的，所述第一支撑环52的周向上均匀设置有多个窗口，且，任意两个窗口之间不连通；所述第一支撑环52远离所述型板51的一侧上设置有一周凸台，其中，通过所述凸台与所述第二连接板54固定连接。

具体而言，如图4和图5所示，所述膜片胎50为一圆盘结构，主要由型板51、第一支撑环52、第二支撑环53，及第二连接板54组成，所述型板51的外形面结构为椭球结构，且在所述型板51的内部开有24个凹槽；进而将所述第一支撑环52与所述型板51相连，所述第一支撑环52的周向均匀分布有多个减重窗口，环侧边缘有一圈凸台，且凸台的另一侧为圆环结构，进而通过所述凸台与所述第二连接板54固定连接，所述第二连接板54的结构与所述第一连接板21结构类似，所述第二连接板54用于与焊接数控转胎另一侧相连；进一步的，所述第二支撑环53设在所述第一支撑环52的内部，为圆环结构，以达到刚性支撑作用的技术效果。

固定板30，所述固定板30上对称设置有两个通孔，且通过所述两个通孔与所述型胎环23相连。

具体而言，如图6和图7所示，所述固定板30的形状为一矩形结构，所述固定板30的上表面为平面，下表面为弧面，与所述内胆胎20上的所述型胎环23的弧面一致，所述固定板30的中心位置处开设有一个孔，且孔的直径比接管嘴直径大1mm，所述固定板30两侧对称开两个通孔31，用于与所述型胎环23上螺纹孔相连。

内胆11，所述内胆11与所述型胎环23的内侧相贴合。

膜片12，所述膜片12与所述内胆11固定连接。

支撑件13，所述支撑件13与所述膜片胎20相贴合。

具体而言，所述内胆11与所述型胎环23内侧的椭球面贴合，压紧所述内胆11，如图9和图10所示，对于铝合金复杂薄壁密封构件而言，当采用上述构件作为液氧及燃料的储存容器时，由左右两个完全相同的双椭球形壳体组合而成，椭球长轴为980～990mm，短轴长度为380～390mm；所述内胆11即为外壳，所述膜片12即为内壳，两个内胆上各分布3个接管嘴，用于液氧及燃料的进液及出液；两件椭球密封壳体分别与所述支撑件13相连，两个所述支撑件13通过柱段14相连接，所述柱段14上有1个进气接管嘴，通气使内腔产生压力，使膜片翻转变形，送出液氧及燃料。

进一步的，所述装置还包括：压环40，所述压环40套设在所述支撑件13外部，压紧所述支撑件。

具体而言，如图8所示，所述压环40为一圆环结构，其中所述压环40内侧为椭球面，用于与所述支撑件13相贴合，所述压环40的外侧为斜锥面，其中锥面的大径部分为平板结构，上方均布四个通孔，小径侧开两个凹槽，用于避让接管嘴。具体在工作时，先将所述内胆胎20与所述膜片胎50分别装配在焊接数控转胎两侧，将所述内胆11、膜片12及支撑件13装配在所述装置上，使用所述压环40压紧焊接支撑，所述固定板30定位接管嘴，完成第一焊缝61的焊接，焊后拆下将另一侧内胆11、膜片12、支撑件13装配在所述装置上，完成第四焊缝64的焊接，焊后卸下所述膜片胎50，装配另一件内胆胎20，同时将柱段14装配到支撑上，对合两个内胆胎20，完成第二焊缝62、第三焊缝63的焊接。

实施例二

下面对本实施例提供一种环缝焊接装置的使用方法进行详细说明，具体如下：

首先，内胆与膜片均为板料零件冲压成形后采用机械加工而成，支撑件为锻件加工而成，柱段由环形板料组焊而成；加工后采用三坐标测量尺寸，保证产品壁厚及公差符合要求；加工完成后采用化学碱洗方法去除表面氧化膜及油污，清洗晾干后待用。然后将第一膜片和第一内胆装配贴合在一起，保证两件产品端面对齐，采用钨极氩弧焊将零件端面焊接牢固，使膜片与内胆形成一密封整体零件，焊后打磨装配面内表面余高。

接着，打磨完成后将组合好的第一膜片和第一内胆装配到已连接到焊接数控转胎一侧的第一内胆胎上，接管嘴装入所述第一内胆胎的U形槽内，将所述第一固定板套入接管嘴上，用螺栓连接所述第一固定板与第一内胆胎。

然后，焊接数控转胎另一侧将所述支撑件装入与焊接数控转胎连接好的所述第一膜片胎中，使所述支撑件的一侧与所述第一膜片胎上的凸台贴合。

进一步的，将所述第一压环从所述第一支撑件上方套入所述第一支撑件上，同时用螺柱从所述第一压环处的通孔穿入至所述第一压环膜片胎侧通孔，旋入螺母固定。

进一步的，当上述各个零件装配完成后，直线移动数控转胎的一侧，将所述支撑件焊缝插入所述第一膜片与所述第一内胆边缘处，且在所述第一焊缝61处预留2～3mm间隙；

进一步的，定位焊时，将焊枪垂直对正焊缝中心，焊枪高度距焊缝为6～8mm，旋转数控转胎，对零件整圈均匀定位，定位焊完成后打磨平定位焊点；连续焊时，连续转动数控转胎，同时调整焊接参数至连续焊接参数，完成整周圆弧的连续焊接；焊后拆卸组合焊接完成的第一内胆、第一膜片及第一支撑组件，重复上述步骤，焊接另一侧的第二内胆、第二膜片及第二支撑组件。

进一步的，将两个内胆和两个膜片及两个支撑件均焊接完成后，将上述零件与柱段装配，其中柱段与所述支撑件处的焊缝装配为间隙配合，配合间隙直径方向1～2mm，焊缝处不留间隙。焊接时，首先，将焊接数控转胎一侧的第一膜片胎拆卸下来，装入第二内胆胎，同样采用固定板压入接管嘴内侧，防止接管嘴移动，直线移动焊接数控转胎一侧，将两侧卡紧顶死；定位焊时，旋转焊接数控，使工件转动，同时均匀在第二焊缝62、第三焊缝63两道焊缝侧采用点焊形式定位，定位后打磨平定位焊点至与基本金属平齐；连续焊时，连续转动数控转胎，同时调整焊接参数至第一道小电流连续焊接参数，完成整周B圆弧的连续焊接，焊接完成后将焊枪移至第三焊缝63处，完成整周圆弧的连续焊接；焊后打磨焊缝余高至高出基本金属1.5～2mm，调整第二道大电流焊接参数，再对第二焊缝62、第三焊缝63整周圆弧进行连续焊接；焊后拆卸零件及工装。

进一步的，内胆膜片与支撑焊接及支撑与柱段焊接的四条环向焊缝，包括第一道焊缝61、第二道焊缝62、第三道焊缝63、第四道焊缝64，其中第一道焊缝61与第四道焊缝64接头形式相同，第二道焊缝62与第三道焊缝63接头形式相同。整套零件除膜片采用1050A纯铝材料，其余均为5A06铝合金，除支撑材料较厚外，其余位置焊接厚度均为1mm；要求焊后焊缝无裂纹、气孔等缺陷，保证产品密封，产品工作压力为0.35MPa，由于焊缝为薄板搭接接头形式，且焊缝长度较长，同时要求较高的焊接精度和强度，控制其焊接精度和焊缝质量稳定性对于整件产品的使用性起着至关重要的作用。因产品焊接厚度较薄，同时焊缝较长，若采用常规的焊接方法，因焊接热输入大，同时热量累积会使零件发生较大变形，对焊缝质量及结构精度产生影响，冷金属过渡焊(CMT)为一种精确控制热输入量的焊接方法，由奥地利fronius公司于1997年开发成功，与常规的熔化极气体保护焊相比，具有焊丝回抽功能，送丝/回抽运动的平均频率高达70Hz，其中熔滴过渡时电压及电力几乎为零，大幅降低热输入，且热量不容易累积，同时回抽运动使熔滴脱落，避免了焊接过程中的飞溅，保护了产品表面质量，故根据产品结构特点及焊接工艺要求，选用CMT实现复杂薄壁密封构件环缝的焊接。

进一步的，所述采用定位焊对所述第一焊缝进行焊接时，焊接模式为CMT，定位焊电流为120A、定位焊时间为0.3s、弧长修正为0、电感修正为0；所述采用连续焊对第一焊缝进行连续焊接时，焊接模式为CMT+Pluse，连续焊电流为125A、焊接速度为0.7m/min、弧长修正为-15、电感修正为-5；所述分别采用定位焊对所述柱段与所述第一支撑件连接处的第三焊缝、所述柱段与第四支撑件连接处的第四焊缝进行焊接时，焊接模式为CMT，定位焊电流为70A、定位焊时间为0.1s、弧长修正为0、电感修正为0；所述分别采用连续焊对所述第三焊缝、第四焊缝进行连续焊接时，第一道连续焊参数：焊接模式为CMT，连续焊电流为70A、焊接速度为0.7m/min、弧长修正为0、电感修正为0；第二道连续焊参数：焊接模式为CMT+Pluse，连续焊电流为98A、焊接速度为0.7m/min、弧长修正为-15、电感修正为-5；进一步的，还可选择以下参数进行焊接，所述采用定位焊对所述第一焊缝进行焊接时，焊接模式为CMT，定位焊电流为120A、定位焊时间为0.3s、弧长修正为0、电感修正为0；所述采用连续焊对第一焊缝进行连续焊接时，焊接模式为CMT+Pluse，连续焊电流为145A、焊接速度为1m/min、弧长修正为-30、电感修正为-5；所述分别采用定位焊对所述柱段与所述第一支撑件连接处的第三焊缝、所述柱段与第四支撑件连接处的第四焊缝进行焊接时，焊接模式为CMT，定位焊电流为70～80A、定位焊时间为0.1s、弧长修正为0、电感修正为0；所述分别采用连续焊对所述第三焊缝、第四焊缝进行连续焊接时，第一道连续焊参数：焊接模式为CMT，连续焊电流为80A、焊接速度为1m/min、弧长修正为0、电感修正为0；焊接模式为CMT+Pluse，连续焊电流为107A、焊接速度为1m/min、弧长修正为-30、电感修正为-5。

本实用新型的焊接装置结构简单，制造和使用方便，适用性广，方法简单实用、实施方便，通过CMT焊接方法实现薄壁构件环缝成形，避免了焊接变形大，焊接缺陷多等缺点，解决了薄壁构件尺寸精度和焊缝质量问题，零件焊后抗压0.35MPa以上，特别适合薄壁密封构件的CMT焊接成型。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

在本实用新型实施例提供的一种环缝焊接装置，通过将内胆胎和膜片胎分别设置在焊接数控转胎的两侧，其中，内胆胎包括：第一连接板，锥环，型胎环，具体的，锥环的一端与第一连接板连接；锥环的另一端与型胎环的连接，且在型胎环的边缘处开设有多个开口槽，每一个开口槽沿圆周方向的两侧分别设置有螺纹孔；膜片胎包括：型板，第一支撑环，第二连接板，具体的，第一支撑环的一端与型板连接；第一支撑环的另一端与第二连接板连接；进一步的，将支撑件与膜片胎相贴合，并使用压环压紧支撑件，固定板上的两个通孔与型胎环相连之后，完成对内胆与膜片的第一焊缝的焊接，在将两个内胆和两个膜片及两个支撑件均焊接完成后，将上述零件与柱段装配，其中柱段与支撑件处的焊缝装配为间隙配合，继续焊接第二焊缝和第三焊缝。从而解决了现有技术中薄壁密封构件焊接精度差和焊缝质量的技术问题，达到了简单实用，制造和使用方便，适用性广，焊接的产品一致性好、精度高的技术效果。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种环缝焊接装置，其特征在于，包括：

焊接转胎；

内胆胎，所述内胆胎设置在焊接转胎的一侧，其中，所述内胆胎包括：

第一连接板，所述第一连接板的中心位置具有一中心孔；

锥环，所述锥环的一端与所述第一连接板连接；

型胎环，所述型胎环的一端与所述锥环的另一端连接，且所述型胎环的边缘处开设有多个开口槽，所述开口槽沿圆周方向的两侧分别设置有螺纹孔；

膜片胎，所述膜片胎设置在所述焊接转胎的另一侧，所述膜片胎包括：

型板，所述型板上开设有多个凹槽；

第一支撑环，所述第一支撑环的一端与所述型板连接；

第二连接板，所述第二连接板与所述第一支撑环的另一端连接；

固定板，所述固定板上对称设置有两个通孔，且通过所述通孔与所述型胎环相连；

内胆，所述内胆与所述型胎环的内侧相贴合；

膜片，所述膜片与所述内胆固定连接；

支撑件，所述支撑件与所述膜片胎相贴合。

2.如权利要求1所述的环缝焊接装置，其特征在于，所述膜片胎还包括：

第二支撑环，所述第二支撑环设置在所述第一支撑环内部。

3.如权利要求2所述的环缝焊接装置，其特征在于，所述第一支撑环的周向上均匀设置有多个窗口，且，任意两个窗口之间不连通；

所述第一支撑环远离所述型板的一侧上设置有一周凸台，其中，通过所述凸台与所述第二连接板固定连接。

4.如权利要求1所述的环缝焊接装置，其特征在于，还包括：

压环，所述压环套设在所述支撑件外部，并压紧所述支撑件。

5.如权利要求1所述的环缝焊接装置，其特征在于，所述开口槽为U形槽。