一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置，其特征在于焊槍擺動裝置包括步進(jìn)電機(jī)、手柄、固定板、第一擺動板、第二擺動板、上支撐桿、下支撐桿、第一偏心輪、第二偏心輪、擺動板和絕緣板，步進(jìn)電機(jī)連接在固定板一側(cè)，第一擺動板和第二擺動板連接在固定板另一側(cè)并分別設(shè)有擺動槽，擺動槽內(nèi)設(shè)有第一偏心輪和第二偏心輪，第一偏心輪和第二偏心輪與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連接，第一擺動板的上端經(jīng)上支撐桿與擺動板上端相連接，第二擺動板的下端經(jīng)下支撐桿與擺動板下端相連接，擺動板與絕緣板一側(cè)相連接，絕緣板另一側(cè)設(shè)有水氣保護(hù)裝置，本發(fā)明不僅降低工人的勞動強(qiáng)度，而且保證了焊接穩(wěn)定性，從而提高了焊接質(zhì)量和焊接效率。
【專利說明】一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種新型的可代替手工的厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金作為一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，因其具有強(qiáng)度高、耐熱性、耐腐蝕等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到日常生活、航空航天以及軍事中。世界上許多國家意識到鈦合金的重要性，相繼對其進(jìn)行研究，并且得到了實(shí)際應(yīng)用。隨著工藝設(shè)備的改進(jìn)，焊接效率的提高，厚板鈦合金的研究也越來越廣泛，并且厚板鈦合金主要應(yīng)用于深海潛艇中，具有很好的應(yīng)用前景。
[0003]窄間隙焊接技術(shù)是美國巴特爾研究所提出的一種弧焊方法，與其他的弧焊技術(shù)相t匕，此方法的特點(diǎn)主要是采用U形或I形坡口，焊縫截面積大幅減小，填充材料少，降低了焊接成本，并且焊接線能量小，能很好的改善組織和機(jī)械性能，因此，窄間隙焊接技術(shù)作為厚板焊接的理想選擇。
[0004]窄間隙焊接厚板鈦合金技術(shù)所要解決的核心問題就是側(cè)壁熔合問題。國內(nèi)外很多學(xué)者提出新的窄間隙焊接技術(shù)如窄間隙TIG、窄間隙MIG、窄間隙埋弧焊等等，這些方法能較好的解決這一問題。但是考慮到焊接現(xiàn)場環(huán)境以及設(shè)備因素的制約，目前在現(xiàn)場焊接中，最普遍采用的就是手工窄間隙TIG焊接，這是由于手工TIG焊接操作方便，只需要焊工熟練的操作技能就可以進(jìn)行焊接，并且在焊接一些復(fù)雜零件時不需要其他設(shè)備輔助就可以完成焊接。
[0005]手工TIG焊接厚板時，為了解決側(cè)壁熔合不良的問題，焊工需要在電弧長度保持不變的情況下左右擺動焊槍，這樣做的目的就是把更多的熱量分散到側(cè)壁上，使側(cè)壁獲得更多的熱輸入量，從而達(dá)到側(cè)壁熔合。采用手工TIG焊接，對焊工的操作水平要求較高，存在大量的影響質(zhì)量的不穩(wěn)定的因素(人的情緒、技能、體力等)，導(dǎo)致返修率很高，人工投入比較大。因此，需要發(fā)明一種新的窄間隙擺動焊接裝置代替手工TIG焊接。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服手工TIG焊接不穩(wěn)定的因素，提出一種新的窄間隙擺動焊接裝置，此焊槍擺動的原理類似于手工TIG焊槍擺動的情況，都是使擺動原點(diǎn)向下移動，實(shí)現(xiàn)擺動原點(diǎn)位于坡口里面，這樣就增加了鎢極與側(cè)壁的角度，很好的達(dá)到側(cè)壁熔合，雖然原理上與手工TIG類似，但此焊槍最大的特點(diǎn)就是解決了手工TIG焊接不穩(wěn)定的問題，焊工只需用手握住手柄，沿著焊接方向移動，焊槍擺動裝置通過步進(jìn)電機(jī)自動擺動就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性焊接。
[0007]本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置，包括焊槍擺動裝置、送絲裝置、水氣保護(hù)裝置，送絲裝置連接在水氣保護(hù)裝置上，水氣保護(hù)裝置連接在焊槍擺動裝置上，水氣保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)置有水冷系統(tǒng)和氣保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于焊槍擺動裝置包括:步進(jìn)電機(jī)、手柄、固定板、第一擺動板、第二擺動板、上支撐桿、下支撐桿、第一偏心輪、第二偏心輪、擺動板和絕緣板，步進(jìn)電機(jī)連接在固定板一側(cè)，第一擺動板和第二擺動板由定位銷連接在固定板另一側(cè)，第一擺動板和第二擺動板上分別設(shè)有擺動槽，第一擺動板的擺動槽內(nèi)設(shè)有第一偏心輪，第二擺動板的擺動槽內(nèi)設(shè)有第二偏心輪，第一偏心輪和第二偏心輪與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連接，第一擺動板(或第二擺動板)的上端經(jīng)上支撐桿與擺動板上端相連接，第二擺動板(或第一擺動板)的下端經(jīng)下支撐桿與擺動板下端相連接，擺動板與絕緣板一側(cè)相連接，絕緣板另一側(cè)設(shè)有水氣保護(hù)裝置。
[0008]本發(fā)明所述的擺動板與上支撐桿或下支撐桿連接的孔為與鎢極相平行的槽孔，使第一擺動板和第二擺動板沿相反方向擺動時，隨擺動角度的增大，擺動板向下移動，以達(dá)到鎢極在窄間隙坡口內(nèi)隨擺動角度的增大，鎢極擺動原點(diǎn)位置下移(低于不擺動時的原點(diǎn))，鎢極擺動時與窄間隙坡口內(nèi)工件表面的距離(電弧長度)接近相同，也就是說擺動板的左右擺動，在使擺動原點(diǎn)下移的同時，鎢極與窄間隙坡口內(nèi)工件表面的距離基本不變，這就保證了擺動過程中電弧長度保持不變，很好的復(fù)制了手工TIG焊接厚板時的原理。
[0009]本發(fā)明所述的擺動槽是在第一擺動板和第二擺動板銷孔上方設(shè)有至小與偏心輪相切槽孔，以使其工作穩(wěn)定。
[0010]本發(fā)明所述第一偏心輪和第二偏心輪的偏心距相同，以使擺動板左右對稱擺動，
提聞焊接質(zhì)量。
[0011]本發(fā)明所述的第一擺動板和第二擺動板之間設(shè)有墊片，避免擺動時第一擺動板和第二擺動板間產(chǎn)生接觸阻力，使其工作穩(wěn)定，延長使用壽命，墊片可以采用聚四氟乙烯墊片。
[0012]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是焊槍擺動的原理類似于手工TIG焊槍擺動的情況，都是在保證電弧長度基本保持不變的情況下，使擺動原點(diǎn)向下移動，實(shí)現(xiàn)擺動原點(diǎn)位于坡口里面，這樣就增加了鎢極與側(cè)壁的角度，很好的達(dá)到側(cè)壁熔合，雖然原理上與手工TIG類似，但此焊槍最大的特點(diǎn)就是解決了手工TIG焊接不穩(wěn)定的問題，降低焊工的勞動強(qiáng)度，保證了手工窄間隙TIG焊接的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)鎢極擺動的示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明鎢極擺動的示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的軸測圖。
[0016]圖4為本發(fā)明中的焊槍擺動裝置的示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明中擺動板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6是本發(fā)明第一偏心輪和第二偏心輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]

【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
如圖所示:一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置，包括焊槍擺動裝置、送絲裝置、水氣保護(hù)裝置，送絲裝置連接在水氣保護(hù)裝置上，水氣保護(hù)裝置連接在焊槍擺動裝置上，水氣保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)置有水冷系統(tǒng)和氣保護(hù)系統(tǒng)，上述各組成部分的結(jié)構(gòu)及它們之間的相互連接關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述，本發(fā)明的特征在于焊槍擺動裝置包括:步進(jìn)電機(jī)1、手柄、固定板3、第一擺動板4、第二擺動板5、上支撐桿6、下支撐桿7、第一偏心輪8、第二偏心輪9、擺動板10和絕緣板11，步進(jìn)電機(jī)I用螺栓連接在固定板3的一側(cè)，第一擺動板4和第二擺動板5由定位銷連接在固定板3的另一側(cè)，第一擺動板4和第二擺動板5上分別設(shè)有擺動槽，第一擺動板4的擺動槽內(nèi)設(shè)有第一偏心輪8，第二擺動板5的擺動槽內(nèi)設(shè)有第二偏心輪9，第一偏心輪8和第二偏心輪9與步進(jìn)電機(jī)I的輸出軸相連接，第一擺動板4(或第二擺動板5)的上端經(jīng)上支撐桿6與擺動板10上端相連接，第二擺動板5 (或第一擺動板4)的下端經(jīng)下支撐桿7與擺動板10下端相連接，擺動板10與絕緣板11 一側(cè)相連接，絕緣板11另一側(cè)設(shè)有水氣保護(hù)裝置。
[0020]本發(fā)明所述的擺動板10與上支撐桿6或下支撐桿7連接的孔為與鎢極相平行的槽孔，使第一擺動板4和第二擺動板5沿相反方向擺動時，隨擺動角度的增大，擺動板10向下移動，以達(dá)到鎢極在窄間隙坡口內(nèi)隨擺動角度的增大，鎢極擺動原點(diǎn)位置下移(低于不擺動時的原點(diǎn))，鎢極擺動時與窄間隙坡口內(nèi)工件表面的距離(電弧長度)接近相同，也就是說擺動板的左右擺動，在使擺動原點(diǎn)下移的同時，鎢極與窄間隙坡口內(nèi)工件表面的距離基本不變，這就保證了擺動過程中電弧長度保持不變，很好的復(fù)制了手工TIG焊接厚板時的原理。
[0021]本發(fā)明所述的擺動槽是在第一擺動板4和第二擺動板5銷孔上方設(shè)有至小與偏心輪相切槽孔，以使其工作穩(wěn)定。
[0022]本發(fā)明所述第一偏心輪8和第二偏心輪9的偏心距相同，以使擺動板10左右對稱擺動，提聞焊接質(zhì)量。
[0023]本發(fā)明所述的第一擺動板4和第二擺動板5之間設(shè)有墊片2，避免擺動時第一擺動板和第二擺動板間產(chǎn)生接觸阻力，使其工作穩(wěn)定，延長使用壽命，墊片2可以采用聚四氟乙烯墊片。
[0024]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)擺動的原理是:步進(jìn)電機(jī)I通過單片機(jī)控制可以往復(fù)旋轉(zhuǎn)，帶動兩個偏心輪8、9擺動，進(jìn)而驅(qū)動兩個擺動板4、5做相反方向的擺動，從而促使擺動原點(diǎn)的下移，這樣鎢極就可以在電弧長度基本不變的情況下左右擺動，擺動角度以及往復(fù)擺動停留點(diǎn)的停留時間可以通過步進(jìn)電機(jī)I進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以滿足窄間隙坡口不同尺寸的要求。
[0025]本發(fā)明的具體結(jié)果主要包括焊槍擺動裝置、送絲裝置、水氣保護(hù)裝置，送絲裝置連接在水氣保護(hù)裝置上，水氣保護(hù)裝置連接在焊槍擺動裝置上，水氣保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)置有水冷系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)。
[0026]本發(fā)明所述的焊槍擺動裝置兩個偏心輪8、9通過頂絲分別固定在步進(jìn)電機(jī)I的輸出軸上，兩個擺動板4、5分別與兩個偏心輪8、9分別配合，兩個擺動板內(nèi)部設(shè)有擺動槽與兩個偏心輪分別相切，兩個偏心輪內(nèi)部開有偏心孔，兩個偏心孔的偏心距是相同的，并且兩個偏心輪分別在輸出軸的兩側(cè)，在兩個不同位置偏心輪旋轉(zhuǎn)的約束下，所述的兩個擺動板4、5沿相反方向擺動，兩個擺動板4、5連接在固定板3上。手柄的作用是讓焊工握住手柄，從而提供給焊槍擺動裝置沿著焊接方向移動的動力。
[0027]本發(fā)明所述的送絲裝置包括送絲管、微調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和送絲固定座，送絲固定座其上部通過螺絲固定在水氣保護(hù)裝置的側(cè)面上，送絲管通過微調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在送絲固定座上，微調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于微動調(diào)節(jié)送絲管與鎢極的距離以及夾角，上述各組成部分的結(jié)構(gòu)及它們之間的相互連接關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述。
[0028]本發(fā)明所述的送絲裝置和水氣保護(hù)裝置固定在一起，按相同方向擺動，這樣的目的是在焊接時，焊絲時刻都處在鎢極的正下方，可以將更多的熱量傳遞給焊絲，能較好的熔化焊絲，并且焊絲的左右擺動能將更多的填充金屬熔敷在坡口兩側(cè)，容易使焊縫呈現(xiàn)凹形，防止過高的余高產(chǎn)生，上述各組成部分的結(jié)構(gòu)及它們之間的相互連接關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述。
[0029]本發(fā)明所述的水氣保護(hù)裝置具體的說是一個紫銅塊，在紫銅快的中心孔中具有銅質(zhì)導(dǎo)流器、夾持鎢極的電極夾、陶瓷噴嘴、鎢極以及陶瓷蓋帽，這些組成一個焊槍，焊槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原理與手工TIG焊槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原理一樣，陶瓷蓋帽通過螺紋夾緊電極夾以夾住鎢極，陶瓷噴嘴通過螺紋固定于銅質(zhì)導(dǎo)流器外圍，并且陶瓷噴嘴無法伸入到坡口間隙內(nèi)部，水氣保護(hù)裝置通過絕緣電木連接在焊槍擺動裝置上，絕緣電木的作用是避免水氣保護(hù)裝置與焊槍擺動裝置導(dǎo)電，起到很好的絕緣作用，上述各組成部分的結(jié)構(gòu)及它們之間的相互連接關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述。
[0030]本發(fā)明所述的水氣保護(hù)裝置側(cè)面設(shè)有進(jìn)氣管、進(jìn)水管及上部設(shè)有出水管，所述的進(jìn)氣管、進(jìn)水管及出水管分別通過螺紋與快速插頭連接。其中進(jìn)水管和出水管形成冷卻水回路，并且進(jìn)水管與出水管之間有一定距離，保證了冷卻水對鎢極的冷卻作用，上述各組成部分的結(jié)構(gòu)及它們之間的相互連接關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述。
[0031]本發(fā)明步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對擺動速度的精確調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)動角度可以180。的往復(fù)擺動，往復(fù)擺動停留點(diǎn)的停留時間可以通過單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)，獲得不同的軌跡運(yùn)動，并且步進(jìn)電機(jī)可以做小于一周的往復(fù)運(yùn)動，從而可以根據(jù)坡口形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)擺動寬度，擺動寬度最大可以達(dá)到12mm，擺動板10下部的微型軸承可以在銑出的槽孔內(nèi)部上下移動，保證了兩個擺動銅板4、5沿相反方向的擺動可以使擺動原點(diǎn)向下移動，移動到窄間隙坡口內(nèi)部，與普通窄間隙TIG焊接擺動相比，在相同坡口窄間隙寬度的情況下，增大了鎢極與側(cè)壁的角度，其中所述的擺動原點(diǎn)位置是一直變化的，但都低于不擺動時的原點(diǎn)。
[0032]本發(fā)明通過擺動銅板的左右擺動，在使擺動原點(diǎn)下移的同時，鎢極與工件表面的距離基本不變，這就保證了擺動過程中電弧長度保持不變，很好的復(fù)制了手工TIG焊接厚板時的原理。
[0033]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是焊槍擺動的原理類似于手工TIG焊槍擺動的情況，都是在保證電弧長度基本保持不變的情況下，使擺動原點(diǎn)向下移動，實(shí)現(xiàn)擺動原點(diǎn)位于坡口里面，這樣就增加了鎢極與側(cè)壁的角度，很好的達(dá)到側(cè)壁熔合，雖然原理上與手工TIG類似，但此焊槍最大的特點(diǎn)就是解決了手工TIG焊接不穩(wěn)定的問題，降低焊工的勞動強(qiáng)度，保證了手工窄間隙TIG焊接的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置，包括焊槍擺動裝置、送絲裝置、水氣保護(hù)裝置，送絲裝置連接在水氣保護(hù)裝置上，水氣保護(hù)裝置連接在焊槍擺動裝置上，水氣保護(hù)裝置內(nèi)設(shè)置有水冷系統(tǒng)和氣保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于焊槍擺動裝置包括:步進(jìn)電機(jī)、手柄、固定板、第一擺動板、第二擺動板、上支撐桿、下支撐桿、第一偏心輪、第二偏心輪、擺動板和絕緣板，步進(jìn)電機(jī)連接在固定板一側(cè)，第一擺動板和第二擺動板由定位銷連接在固定板另一側(cè)，第一擺動板和第二擺動板上分別設(shè)有擺動槽，第一擺動板的擺動槽內(nèi)設(shè)有第一偏心輪，第二擺動板的擺動槽內(nèi)設(shè)有第二偏心輪，第一偏心輪和第二偏心輪與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸相連接，第一擺動板的上端經(jīng)上支撐桿與擺動板上端相連接，第二擺動板的下端經(jīng)下支撐桿與擺動板下端相連接，擺動板與絕緣板一側(cè)相連接，絕緣板另一側(cè)設(shè)有水氣保護(hù)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置，其特征在于擺動板與上支撐桿或下支撐桿連接的孔為與鎢極相平行的槽孔，第一擺動板和第二擺動板沿相反方向擺動，隨擺動角度的增大，擺動板向下移動，鎢極在窄間隙坡口內(nèi)隨角度的增大，鎢極擺動原點(diǎn)位置下移，鎢極擺動時與窄間隙坡口內(nèi)工件表面的距離接近相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置，其特征在于擺動槽是在第一擺動板和第二擺動板銷孔上方設(shè)有至小與偏心輪相切槽孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置，其特征在于第一偏心輪和第二偏心輪的偏心距相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厚板鈦合金窄間隙擺動焊接裝置，其特征在于第一擺動板和第二擺動板之間設(shè)有墊片，墊片采用聚四氟乙烯墊片。
【文檔編號】B23K9/167GK104128697SQ201410423667
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】孫清潔, 王建峰, 王亞峰, 劉一搏, 馮吉才 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）