CN213497162U - 膜式壁堆焊机的机头及膜式壁堆焊机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膜式壁堆焊机的机头及膜式壁堆焊机，机头包括激光焊接头和热丝焊枪,所述机头还包括机头升降机构、机头水平旋转机构和左右角度偏转机构，所述机头升降机构用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪沿Z轴方向移动，所述机头水平旋转机构与所述机头升降机构连接，用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪在水平面内旋转，所述左右角度偏转机构与所述机头水平旋转机构连接，用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪在竖直面内旋转。本实用新型的膜式壁堆焊机的机头，能够在Z轴方向、水平面内的旋转方向及垂直面内的旋转方向多个维度调节调节激光焊接头和热丝焊枪的位置，使得激光束尽量垂直于膜式壁的表面的法线。

Description

膜式壁堆焊机的机头及膜式壁堆焊机

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，特别是涉及一种膜式壁堆焊机的机头及膜式壁堆焊机。

背景技术

垃圾焚烧法具有处理量大、减容量大、热能可回收等优点。“水冷膜式壁”是垃圾焚烧炉核心部件。通过分析研究垃圾焚烧炉的高温腐蚀机理，根据垃圾特有的燃烧工况，作为锅炉受热面的水冷膜式壁需要有耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗附着、抗碱、抗氧化、抗高温氯腐蚀等性能。同时具备上述特性的材料(如镍基合金Inconel625)价格非常昂贵。因此如果膜式壁整体采用具有上述耐高温腐蚀性能的材料来制作，成本将是非常高的。在价格低廉的普通锅炉钢的表面增加一层较薄的特性层，以便能同时兼顾使用性能和成本，是现阶段大家认可的解决问题的思路，这个思路就是“表面改性”。

采用物理气相沉积(PVD)、化学沉积(CVD)、超音速喷涂、火焰或电弧喷涂等方法获得的涂层可以得到硬度高、均匀度好、致密、耐腐蚀耐磨等性能，但涂层薄、成本高、不适合大面积施工，因而不适合用于膜式壁的表面改性。实践证明，在价格低廉的普通锅炉管/板材表面堆焊一层性能优异但价格昂贵的 Inconel625耐高温腐蚀耐磨层，是性价比最高、可操作性强的一种特定环境下耐腐蚀的表面改性技术方案。

很多种电弧焊工艺都可以用于表面改性的堆焊。现有的堆焊机一般只能在Y 轴和Z轴两个维度调节激光焊接头和热丝焊枪的位置，而膜式壁的焊接面为圆弧面，该堆焊机无法保证激光束与膜式壁的表面的法线垂直。

发明内容

针对上述现有技术现状，本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种膜式壁堆焊机的机头，其可多个维度调节调节激光焊接头和热丝焊枪的位置，以使激光束尽量垂直于膜式壁的表面的法线。本实用新型所要解决的另一个技术问题在于提供一种具有上述机头的膜式壁堆焊机。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种膜式壁堆焊机的机头，包括激光焊接头和热丝焊枪,所述机头还包括机头升降机构、机头水平旋转机构和左右角度偏转机构，所述机头升降机构用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪沿Z轴方向移动，所述机头水平旋转机构与所述机头升降机构连接，用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪在水平面内旋转，所述左右角度偏转机构与所述机头水平旋转机构连接，用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪在竖直面内旋转。

本实用新型的膜式壁堆焊机的机头，能够在Z轴方向、水平面内的旋转方向及垂直面内的旋转方向多个维度调节调节激光焊接头和热丝焊枪的位置，使得激光束尽量垂直于膜式壁的表面的法线。

在其中一个实施例中，所述机头升降机构包括可沿所述Z轴方向来回移动的滑块和安装在所述机头架上的用于驱动所述滑块的升降驱动装置。

在其中一个实施例中，所述机头水平旋转机构包括旋转驱动电机和悬臂，所述旋转驱动电机安装在所述滑块上，所述旋转驱动电机的输出轴向下延伸，所述悬臂的上端与所述旋转驱动电机的输出轴连接。

在其中一个实施例中，所述左右角度偏转机构包括左右角度偏转驱动电机和驱动盘，所述左右角度偏转驱动电机安装在所述悬臂的下端，所述左右角度偏转驱动电机的输出轴与所述驱动盘的中心连接，所述驱动盘上设置有安装座，所述激光焊接头和所述热丝焊枪安装在所述安装座上。

在其中一个实施例中，所述激光焊接头外部套设有装夹套，所述装夹套通过连接板与所述安装座连接。

在其中一个实施例中，还包括电弧监控相机，所述电弧监控相机设置在所述激光焊接头的一侧，且与所述激光焊接头同步运动。

本实用新型所提供的一种膜式壁堆焊机，包括所述的机头。

本实用新型附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的膜式壁堆焊机的立体结构示意图；

图2为图1中I处的局部放大示意图；

图3为图1中所示膜式壁堆焊机的机头的立体结构图；

图4为图1中所示膜式壁堆焊机的机头的爆炸图；

图5为图1中所示膜式壁堆焊机的热丝系统的原理图。

附图标记说明：11、第一导轨；12、龙门架；121、横梁；122、支脚；13、工作台架；131、通孔；14、机头架；15、第二导轨；16、工件；17、激光发生器；18、热丝送丝机；19、控制箱；21、机头升降机构；211、滑块；22、机头水平旋转机构；221、旋转驱动电机；222、悬臂；23、左右角度偏转；231、左右角度偏转驱动电机；232、驱动盘；233、安装座；25、装夹套；26、激光焊接头；27、连接板；28、电弧摄像机；29、热丝焊枪；31、热丝电源。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本实用新型进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

参见图1，本实用新型其中一个实施例中的膜式壁堆焊机包括：工作台架13、龙门式焊接架、机头、激光发生器17、送丝机构、热丝加热装置以及控制系统。

其中，工作台架13卧式设置，工件16(如膜式壁)放置在工作台架13上。本实施例中的工作台架13为一矩形板，上面均有若干方形通孔131。由于工作台架13卧式布置，工件16平放在工作台架13上就可顺利施焊，避免了立焊方式的工装高度对产品长度的限制，而且，往返方向均可施焊，相比立焊方式只能采用单向焊接的效率成倍提高，有效解决了效率、安全、质量等多方面问题或隐患。

龙门式焊接架设置在工作台架13的上方，且可相对于工作台架13沿X轴方向移动。本实施例中，工作台架13的沿Y轴方向上的两侧各设置有一条沿X 轴方向延伸的第一导轨11，龙门式焊接架置于两条第一导轨11上。龙门式焊接架包括龙门架12、龙门架驱动装置(图中未示出)、机头架14以及机头架驱动装置(图中未示出)，龙门架12包括沿Y轴方向延伸的横梁121和自横梁121的两端向下延伸的两个支脚122，两个支脚122的下端设置有与第一导轨11配合的车轮(图中未示出)。龙门架驱动装置与龙门架12连接，用于驱动龙门架12 沿X轴方向移动。机头架14设置在龙门架12的横梁121上，且可以沿Y轴方向往复移动。横梁121的侧面上设置有两条沿Y轴方向延伸的第二导轨15，机头架14上设置有与第二导轨15配合的导槽(图中未示出)。机头架驱动装置与机头架14连接，用于驱动机头架14移动。

机头设置在机头架14上，机头包括激光焊接头26、热丝焊枪29、左右角度偏转23机构、机头水平旋转机构22以及机头升降机构21，激光焊接头26与激光发生器17连接形成激光系统，激光焊接头26用于输出激光束以在所述工件 16表面聚焦形成熔池。为了方便固定激光焊接头26，激光焊接头26外部套设有装夹套25，装夹套25通过连接板27与安装座233连接。优选地，激光焊接头26的功率为4～10kW，采用大功率激光器作为热源，可最大可能地提高熔覆效率，同时，因为激光束的高能量密度，可使熔池区瞬间达到金属熔覆所需的温度，既保证了堆焊层和母材之间的结合强度，又使熔池易于控制，成型美观，还保证了焊缝整体热输入小，工件16变形小。

热丝焊枪29用于将焊丝输送至所述熔池。热丝焊枪29设置在激光焊接头 26的一侧，热丝焊枪29同样固定在安装座233上。热丝焊枪29与热丝送丝机 18连接。

左右角度偏转23机构用于驱动激光焊接头26和热丝焊枪29在垂直面内旋转。左右角度偏转23机构包括左右角度偏转驱动电机231和驱动盘232，左右角度偏转驱动电机231的输出轴与驱动盘232的中心连接，安装座233安装在驱动盘232上。

机头水平旋转机构22用于驱动激光焊接头26和热丝焊枪29在水平面内旋转，以调节焊接方向。机头水平旋转机构22包括旋转驱动电机221和悬臂222，旋转驱动电机221的输出轴向下延伸，悬臂222的上端与旋转驱动电机221的输出轴连接。

机头升降机构21用于驱动激光焊接头26和热丝焊枪29沿Z轴方向移动。机头升降机构21包括可沿Z轴方向来回移动的滑块211和安装在机头架14上的用于驱动滑块211的升降驱动装置(图中未示出)。

优选地，机头还包括电弧摄像机28和显示设备(图中未示出)，该电弧摄像机28与显示设备连接。由于激光强烈的弧光对操作人员的潜在危险，通过电弧监控相机和显示设备组成的视频实时监控系统，可方便地实现远程监控，既降低劳动强度，减少弧光灼伤的风险，还可以随时观察焊接过程中的工作状态，随时调整参数，确保焊接质量。

热丝加热装置用于加热焊丝。如图5所示，热丝加热装置包括热丝电源31，热丝电源31的正极输出端与热丝送丝机18连接，负极输出端与工件16连接。通过热丝加热装置加热焊丝，相比于冷送丝，热焊在送进熔池之前已经被加热到接近熔点，可大大提高焊接效率，减少对激光能量的消耗。

优选地，热丝电源31为超高频脉冲电源，超高频脉冲电源利用高频热量精准加热，避免造成磁场干扰产生磁偏吹对熔池的液态产生影响，从而导致的焊缝不平滑的问题。进一步优选地，超高频脉冲电源的脉冲频率为19kHz～41kHz，这样可以利用其高频电流的集肤效应，使焊丝的受热升温速度更快，焊丝的加热温度更均匀，使熔池进一步提高对激光的吸收率。

控制系统包括控制箱19，控制箱19内设置有控制电路，控制电路与激光发生器17、热丝电源31、龙门架驱动装置、机头架驱动装置连接。

本实用新型的膜式壁堆焊机工作时，激光焊接头26输出的激光束在工件16 表面聚焦形成熔池，焊丝通过热丝加热装置加热并通过热丝焊枪29送丝至熔池，激光焊接头26和热丝焊枪29能够围绕熔池进行多个维度的调节，从而使得送丝位置可围绕熔池区域进行任意调整，并使得送丝角度可绕激光焊接头26旋转任意角度进行调节，焊丝在激光能量的作用下于熔池区域熔化，实现了对工件16 的激光熔覆加工。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种膜式壁堆焊机的机头，该机头安装在机头架上，包括激光焊接头和热丝焊枪,其特征在于，所述机头还包括机头升降机构、机头水平旋转机构和左右角度偏转机构，所述机头升降机构用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪沿Z轴方向移动，所述机头水平旋转机构与所述机头升降机构连接，用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪在水平面内旋转，所述左右角度偏转机构与所述机头水平旋转机构连接，用于驱动所述激光焊接头和所述热丝焊枪在竖直面内旋转。

2.根据权利要求1所述的膜式壁堆焊机的机头，其特征在于，所述机头升降机构包括可沿所述Z轴方向来回移动的滑块和安装在所述机头架上的用于驱动所述滑块的升降驱动装置。

3.根据权利要求2所述的膜式壁堆焊机的机头，其特征在于，所述机头水平旋转机构包括旋转驱动电机和悬臂，所述旋转驱动电机安装在所述滑块上，所述旋转驱动电机的输出轴向下延伸，所述悬臂的上端与所述旋转驱动电机的输出轴连接。

4.根据权利要求3所述的膜式壁堆焊机的机头，其特征在于，所述左右角度偏转机构包括左右角度偏转驱动电机和驱动盘，所述左右角度偏转驱动电机安装在所述悬臂的下端，所述左右角度偏转驱动电机的输出轴与所述驱动盘的中心连接，所述驱动盘上设置有安装座，所述激光焊接头和所述热丝焊枪安装在所述安装座上。

5.根据权利要求4所述的膜式壁堆焊机的机头，其特征在于，所述激光焊接头外部套设有装夹套，所述装夹套通过连接板与所述安装座连接。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的膜式壁堆焊机的机头，其特征在于，还包括电弧监控相机，所述电弧监控相机设置在所述激光焊接头的一侧，且与所述激光焊接头同步运动。

7.一种膜式壁堆焊机，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的机头。

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