CN218694795U - 一种氩弧焊低温焊接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氩弧焊低温焊接结构，涉及直缝焊管焊接技术领域，用于焊接直缝焊管，直缝焊管的两接缝未接触，包括氩弧焊枪、高频焊件以及两个焊接轮，两个焊接轮间隔设置，直缝焊管插入间隔之间，两个焊接轮沿着垂直于直缝焊管的方向作远离和靠近直缝焊管的移动，以夹持、挤压直缝焊管，氩弧焊枪垂直于焊接轮设置，其工作端朝向并接触于直缝焊管的焊缝处，高频焊件设置于直缝焊管两接缝上或插入直缝焊管内，高频焊件接入高频交流电。本实用新型提供的氩弧焊低温焊接结构相较于常规的氩弧焊接结构，具有在保证焊接质量的同时，还提高了焊接效率的效果。

Description

一种氩弧焊低温焊接结构

技术领域

本实用新型涉及直缝焊管焊接技术领域，更具体地说，它涉及一种氩弧焊低温焊接结构。

背景技术

目前在直缝焊管领域最常用的焊接方法包括氩弧焊、激光焊、高频焊等。其中激光焊质量、效率最好，但是成本太高，而且目前国内技术还不成熟，对于中小型企业来说，实际应用较多的还是氩弧焊和高频焊。其中，氩弧焊的优势在于焊缝平整光滑，焊接接缝机械性能好，焊接质量高。

但氩弧焊的缺点也十分明显。在目前的焊管行业，尤其针对不锈钢管和钛管的焊接，因为材料导热性差问题，氩弧焊的火焰热量不够集中，热量穿透性不足，对于厚壁管或者在生产速度较高的情况下，为了保证内焊缝的焊接质量，需要将氩弧火焰功率提高数倍，这样一方面造成外焊缝过宽，另一方面造成管材过热，热影响区过大，会造成一些不良之处。其不良之处具体包括：在焊管环形截面上，焊接的热量从焊缝到两侧扩散，温度逐渐降低。管材从焊缝开始随温度梯度向两侧的金相不同分为铸造区、晶粒粗大区、碳析出区以及热应力区；焊接过程中大于1200度的区域为铸造区，该处金属发生熔化和重新凝固；1200-900的为晶粒粗大区，该处金属未熔化但重结晶严重，材料延伸率和抗疲劳强度下降；400-900度的为碳析出区，该温度范围碳原子在奥氏体晶格内的溶解度下降并从析出到晶格交界处，与该处的铬原子形成碳化物，造成晶间贫铬，易发生晶间腐蚀；其余为热应力区，无明显不良反应但是造成管材内部存在内应力。因此为保证焊接质量，就需要降低生产速度，氩弧焊效率偏低的缺点就凸显出来了。

基于此，本申请提出一种氩弧焊低温焊接结构。

实用新型内容

针对实际运用中这一问题，本实用新型目的在于提出一种将高频焊结合于氩弧焊上的氩弧焊低温焊接结构，既能保证焊接质量，又能提高焊接效率，具体方案如下：

一种氩弧焊低温焊接结构，用于焊接直缝焊管，所述直缝焊管的两接缝未接触，包括氩弧焊枪、高频焊件以及两个焊接轮，两个所述焊接轮间隔设置，所述直缝焊管插入所述间隔之间，两个焊接轮沿着垂直于直缝焊管的方向作远离和靠近直缝焊管的移动，以夹持、挤压直缝焊管，所述氩弧焊枪垂直于焊接轮设置，其工作端朝向并接触于直缝焊管的焊缝处，所述高频焊件设置于直缝焊管两接缝上或插入直缝焊管内，所述高频焊件接入高频交流电。

进一步的，所述高频焊件为两个分别固定于直缝焊管两接缝上的高频输入电极；

两个高频输入电极其中两端以未焊接的直缝焊管毛坯连通，另外两端通过导线接入高频交流电，以形成高频电路。

进一步的，所述高频焊件为插入直缝焊管毛坯内的感应线圈；

所述感应线圈正负极分别连接于直缝焊管的两接缝上，且感应线圈接入高频交流电，以形成高频电路。

进一步的，所述直缝焊管毛坯两接缝形成开口呈1-3°的V字型结构。

进一步的，所述高频焊件安装于距离两个焊接轮交界中心50-100mm位置处。

进一步的，所述焊接轮饶其外周向开设有弧型槽，所述弧型槽的弧度为圆弧。

进一步的，所述两个焊接轮在同一水平面上间隔设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

将高频焊件结合于氩弧焊枪上，并结合焊接轮的夹持、挤压作用，对两接缝未接触的直缝焊管进行接缝，通过高频焊件对两接缝边缘极窄的区域预热，并加热到接近熔化后，再由氩弧焊枪以熔焊的方式完成后半部分的焊缝连接，因为焊缝本身就已经被预热，所需要的输入热量极少，氩弧焊枪可以实现低温焊接，由于氩弧焊枪自身无需输出高功率的氩弧火焰，相应的外焊缝宽度以及焊接的热影响也变小，减少因为氩弧焊枪焊接热造成的组织缺陷，焊缝质量相应的也提高，同时基于高频焊的快速预热、加热的特性，还能提高整体焊接的速度，总的来说，整个氩弧焊低温焊接结构相较于常规的氩弧焊，在保证焊接质量的同时，还提高了焊接效率。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的整体示意图；

图2为本实用新型的正视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型的剖视图；

图5为本实用新型中工作原理示意图。

附图标记：1、直缝焊管；2、氩弧焊枪；3、高频输入电极；4、焊接轮；

100、氩弧焊接点；200、高频发热区。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

高频焊焊接技术本身存在接缝强度不够，接缝处因为挤压焊接，毛刺较高，仅适用于要求不高的装潢管焊接的缺点，但其优势却是氩弧焊较为劣势的地方，高频焊的工作原理是利用高频电流的集肤效应和邻近效应，其发热量全都集中在焊缝接缝两侧0.1-1mm范围内，其余部位几乎不发热，因此高频焊焊接速度最快，且焊接速度越快，焊接质量越好，热扩散区越小。氩弧焊与高频焊这两种焊接方式优缺点正好互补。基于该原理，本申请给出了如下的技术方案来达到上述目的。

如图1-5所示，一种氩弧焊低温焊接结构，用于焊接直缝焊管1，应用本申请焊接结构对直缝焊管1的要求是管材两接缝未接触，并且，如图3所示，直缝焊管1毛坯两接缝形成开口呈1-3°的V字型结构。

焊接结构包括氩弧焊枪2、高频焊件以及两个焊接轮4。

其中，两个焊接轮4在同一水平面上间隔设置，焊接轮4饶其外周向开设有弧型槽，弧型槽的弧度为圆弧，由于直缝焊管1在焊接好之后的形状为圆管型结构，因此将弧型槽设置为与直缝焊管1外弧度相适配的圆弧结构。焊接时，直缝焊管1插入两个焊接枪间隔之间，两个焊接轮4沿着垂直于直缝焊管1的方向可以作远离和靠近直缝焊管1的移动，以实现对直缝焊管1的夹持、挤压和松开挤压。

为实现直缝焊管1的移动，可以在直缝焊管1的底部设置移动机构，但是需要注意的是，由于移动机构本申请的结构和工作原理不是本申请的改进之处，因此在本申请对该移动机构不做限制，现有技术中任何能够实现焊接轮4沿直线的往复运动结构均可作为本申请中的移动机构，例如可以采用直线滑轨和驱动气缸的方式，焊接轮4滑动设置于直线滑轨上，焊接轮4由驱动气缸驱动以沿着直线滑轨的方向实现往复运动。

氩弧焊枪2垂直于焊接轮4设置，其焊接的工作端朝向并接触于插入两焊接轮4之间的直缝焊管1的两接缝中间位置处。操作时，氩弧焊枪2可由工作人员手持焊接，也可采用固定机构将氩弧焊枪2固定后再进行焊接。同样地，固定机构本身不是本申请的改进点，在此不再赘述，如可采用如两个由驱动气缸驱动的夹持块进行夹持固定的方式。

高频焊件设置于直缝焊管1两接缝上或插入直缝焊管1内，同时，高频焊件接入高频交流电。并且，高频焊件安装于距离两个焊接轮4交界中心50-100mm位置处。

对于高频焊件的结构，本申请给出了两种可能的具体实施方式，其中附图中给出了一种实施方式，即设置于两接缝上的实施方式，此实施方式适用于焊接如不锈钢、钛之类的无磁金属，如图1-4所示：

高频焊件为两个分别固定于直缝焊管1两接缝上的高频输入电极3；两个高频输入电极3均贴设于接缝上，并且其侧端端面与接缝侧端端面位于同一平面上，两个高频输入电极3其中一相邻两端以未焊接的直缝焊管1毛坯连通，另外相邻两端通过导线连接高频电源的两个输出端，即接入高频交流电，以使得直缝焊管1、两个高频输入电极3以及高频电源形成高频电路。

此外，在另一个可能的实施例中，图中未示出，该实施例适用于焊接导磁金属或者管材直径足够大的直缝焊管1，此时，高频焊件为插入直缝焊管1毛坯内的感应线圈；感应线圈正负极分别连接于直缝焊管1的两接缝上，且感应线圈接入高频交流电，以形成高频电路。

图5示出了在焊接时，氩弧焊枪2的氩弧焊接点100以及高频焊件的高频发热区200。

常规高频焊是通过挤压将要融化的焊缝表面氧化层挤破，将半融化的金属以锻焊的方式焊在一起，挤压过程中因为锻和压力不太够所以接缝强度不理想，另外挤压过程中焊缝会挤出行程毛刺。

本申请焊接结构中，在该步骤不再挤压，而是使用氩弧焊将快要融化的金属熔化，以熔焊的方式进行后半部连接。因为焊缝本身就已经被预热，所需要的输入热量极少，相应的外焊缝宽度以及焊接的热影响也变小，焊缝质量相应的也提高。

具体工作步骤为：

S1、在焊接之前，保证直缝焊管1两接缝不要接触，并插入直缝焊管1，根据上述结构，因此设置好氩弧焊枪2和高频焊件的位置；

S2、接着导通高频电路，由于高频电的邻近效应，几乎全部的电流都通过接缝互相靠近的边部流通，然后因为电阻热效应产生大量的热，对焊缝进行预热，并且由于高频电的集肤效应，接缝边部的毛刺、凹坑更容易集中大量的电流，从而发生熔化，达到清理焊接边部的目的；

S3、紧接着等到接缝预热到几乎熔化但还没熔化的程度，经过焊接轮4挤压，直缝焊管1两边边部发生锻焊融合，因为边部还没有完全熔化，所以焊缝发生焊合但是焊接强度不够，同时也不会挤出很高的毛刺；

S4、最后焊接轮4离开直缝焊管1的接缝，随即立刻使用氩弧焊再对焊缝加热，因为前面已经快到熔点，此时只需输入极少的热量就能熔化焊缝，相应的，因为输入热量少，其他位置还没有到晶粒粗大或者晶间碳化物析出的温度，氩弧溶解后轻微挤出的毛刺又被烧熔，此时焊缝质量与常规氩弧焊基本一致，还达到了宽度更窄，质量更好的效果。

氩弧焊低温焊接结构，利用高频焊焊接速度快的优势，将高频焊结合于氩弧焊上，通过高频焊为直缝焊管1上接缝边缘极窄的区域预热，并加热到接近熔化后，氩弧焊再来焊接，此时氩弧焊就无需提高氩弧火焰功率，从而实现氩弧焊的低温焊接，整个焊接结构在保留氩弧焊的焊接质量好的优点的同时，还能提高焊接效率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种氩弧焊低温焊接结构，用于焊接直缝焊管(1)，其特征在于，所述直缝焊管(1)的两接缝未接触，包括氩弧焊枪(2)、高频焊件以及两个焊接轮(4)，两个所述焊接轮(4)间隔设置，所述直缝焊管(1)插入所述间隔之间，两个焊接轮(4)沿着垂直于直缝焊管(1)的方向作远离和靠近直缝焊管(1)的移动，以夹持、挤压直缝焊管(1)，所述氩弧焊枪(2)垂直于焊接轮(4)设置，其工作端朝向并接触于直缝焊管(1)的焊缝处，所述高频焊件设置于直缝焊管(1)两接缝上或插入直缝焊管(1)内，所述高频焊件接入高频交流电。

2.根据权利要求1所述的氩弧焊低温焊接结构，其特征在于，所述高频焊件为两个分别固定于直缝焊管(1)两接缝上的高频输入电极(3)；

两个高频输入电极(3)其中两端以未焊接的直缝焊管(1)毛坯连通，另外两端通过导线接入高频交流电，以形成高频电路。

3.根据权利要求1所述的氩弧焊低温焊接结构，其特征在于，所述高频焊件为插入直缝焊管(1)毛坯内的感应线圈；

所述感应线圈正负极分别连接于直缝焊管(1)的两接缝上，且感应线圈接入高频交流电，以形成高频电路。

4.根据权利要求1所述的氩弧焊低温焊接结构，其特征在于，所述直缝焊管(1)毛坯两接缝形成开口呈1-3°的V字型结构。

5.根据权利要求1所述的氩弧焊低温焊接结构，其特征在于，所述高频焊件安装于距离两个焊接轮(4)交界中心50-100mm位置处。

6.根据权利要求1所述的氩弧焊低温焊接结构，其特征在于，所述焊接轮(4)饶其外周向开设有弧型槽，所述弧型槽的弧度为圆弧。

7.根据权利要求6所述的氩弧焊低温焊接结构，其特征在于，所述两个焊接轮(4)在同一水平面上间隔设置。

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