激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，包括兩端通過吊耳固定于高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁的橫桿，橫桿上固定有上定位桿，上定位桿的中部通過磁力底座固定在高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁，上定位桿的下部通過轉(zhuǎn)接裝置連接有下定位桿，下定位桿的下部固定有定位塊，定位塊上固定有焊槍夾持塊，焊槍夾持塊夾持有焊槍，焊槍下部的高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁設(shè)有二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)?？蓪?shí)現(xiàn)在狹窄的高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)，對(duì)焊槍位置、角度進(jìn)行綜合調(diào)整，使激光束能夠準(zhǔn)確作用到焊絲端部，而不對(duì)電弧產(chǎn)生明顯擾動(dòng)。
【專利說明】激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高壓干法水下設(shè)備，尤其涉及一種激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋油氣開發(fā)的深入與水下采油設(shè)備服役年限的增加，急需水下結(jié)構(gòu)物焊接修復(fù)技術(shù)作為支撐。高壓干法焊接是海洋工程水下維修的有效方法。與其他方法相比，具有最優(yōu)的焊接質(zhì)量與接頭性能。但高壓環(huán)境下，對(duì)于易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的GMAW焊接而言，環(huán)境壓力影響焊接電弧行為，使熔滴過渡變得困難。高壓環(huán)境下良好的熔滴過渡難以實(shí)現(xiàn)，焊接過程穩(wěn)定性和接頭質(zhì)量難以得到保證和控制。
[0003]激光具有極高的能量密度，當(dāng)激光輻射熔滴時(shí)，熔滴強(qiáng)烈蒸發(fā)產(chǎn)生向下的反作用力，為熔滴過渡提供一個(gè)輔助分離力，減弱高壓環(huán)境下反向等離子流力對(duì)熔滴過渡阻礙作用。因此可通過控制激光束的功率密度、輻射角等參數(shù)來控制高壓干法水下焊接熔滴過渡狀態(tài)。
[0004]然而，激光增強(qiáng)焊要求激光固定作用在熔滴上的特定位置而不是在電弧或母材上，且與熔滴運(yùn)動(dòng)方向成一定夾角，具有極高的精度調(diào)整要求。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，在高壓焊接試驗(yàn)中，試驗(yàn)艙艙門關(guān)閉時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，從而使提前調(diào)整完畢的激光束作用位置偏離焊絲端部，而艙門關(guān)閉后，將無法對(duì)艙內(nèi)設(shè)備位置進(jìn)行調(diào)整，因此需要開艙重新調(diào)整激光作用位置，一次激光增強(qiáng)焊接試驗(yàn)甚至需要多次調(diào)整才能勉強(qiáng)滿足焊接需要，同時(shí)高壓焊接試驗(yàn)艙空間密閉狹小，給不斷調(diào)整焊槍位置的實(shí)驗(yàn)人員帶來諸多不便。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊槍位置、角度進(jìn)行綜合調(diào)整，使激光束能夠準(zhǔn)確作用到焊絲端部，而不對(duì)電弧產(chǎn)生明顯擾動(dòng)的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置。
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本實(shí)用新型的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，包括兩端通過吊耳固定于高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁的橫桿，所述橫桿上固定有上定位桿，所述上定位桿的中部通過磁力底座固定在所述高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁，所述上定位桿的下部通過轉(zhuǎn)接裝置連接有下定位桿，所述下定位桿的下部固定有定位塊，所述定位塊上固定有焊槍夾持塊，所述焊槍夾持塊夾持有焊槍，所述焊槍下部的高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁設(shè)有二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)。
[0009]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，由于包括兩端通過吊耳固定于高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁的橫桿，橫桿上固定有上定位桿，上定位桿的中部通過磁力底座固定在高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁，上定位桿的下部依次通過轉(zhuǎn)接裝置、下定位桿、定位塊、焊槍夾持塊固定焊槍，可實(shí)現(xiàn)在狹窄的高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)，對(duì)焊槍位置、角度進(jìn)行綜合調(diào)整，使激光束能夠準(zhǔn)確作用到焊絲端部，而不對(duì)電弧產(chǎn)生明顯擾動(dòng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中吊耳、橫桿、上定位桿的裝配關(guān)系示意圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中轉(zhuǎn)接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中下定位桿、定位塊、焊槍夾持塊、焊槍的裝配關(guān)系示意圖。
[0014]圖中:
[0015]1、高壓焊接試驗(yàn)艙，2、吊耳，3、橫桿，4、上定位桿，5、磁力底座，6、轉(zhuǎn)接裝置，7、下定位桿，8、定位塊，9、焊槍夾持塊，10、焊槍，11、二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0017]本實(shí)用新型的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0018]包括兩端通過吊耳固定于高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁的橫桿，所述橫桿上固定有上定位桿，所述上定位桿的中部通過磁力底座固定在所述高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁，所述上定位桿的下部通過轉(zhuǎn)接裝置連接有下定位桿，所述下定位桿的下部固定有定位塊，所述定位塊上固定有焊槍夾持塊，所述焊槍夾持塊夾持有焊槍，所述焊槍下部的高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁設(shè)有二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)。
[0019]所述的橫桿沿所述高壓焊接試驗(yàn)艙的軸向布置，并通過螺栓與所述吊耳連接固定。
[0020]所述橫桿的中部設(shè)有兩個(gè)長(zhǎng)通槽，所述上定位桿的上端部開設(shè)兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔與兩個(gè)長(zhǎng)通槽通過螺栓連接。
[0021]所述的磁力底座的底部與高壓焊接試驗(yàn)艙固定，磁力底座上的連桿與所述上定位桿固定連接。
[0022]所述的轉(zhuǎn)接裝置設(shè)有兩個(gè)帶有圓形通孔的模塊，所述上定位桿和下定位桿分別插入到其中一個(gè)模塊的圓形通孔中并通過螺栓固定，兩個(gè)帶有圓形通孔的模塊之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接。
[0023]所述的下定位桿的下端部開有兩個(gè)通孔，所述的定位塊上設(shè)有兩個(gè)長(zhǎng)通槽，兩個(gè)通孔與兩個(gè)長(zhǎng)通槽通過螺栓連接。
[0024]所述定位塊的另一端開設(shè)一個(gè)方形的凹槽，凹槽內(nèi)開設(shè)兩個(gè)通孔，所述的焊槍夾持塊的端面上有一凸臺(tái)，凸臺(tái)上開有兩個(gè)螺栓孔，所述凸臺(tái)與所述凹槽匹配，所述定位塊上的兩個(gè)通孔與所述焊槍夾持塊上的兩個(gè)螺栓孔通過螺栓固定連接。
[0025]所述焊槍夾持塊上開設(shè)螺紋通孔，所述螺紋通孔中設(shè)有螺栓對(duì)所述焊槍進(jìn)行固定。
[0026]所述的橫桿、上定位桿、下定位桿、定位塊、焊槍夾持塊的材料為鋁合金。
[0027]本實(shí)用新型的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，針對(duì)激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接，可實(shí)現(xiàn)在狹窄的高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)，對(duì)焊槍位置、角度進(jìn)行綜合調(diào)整，使激光束能夠準(zhǔn)確作用到焊絲端部，而不對(duì)電弧產(chǎn)生明顯擾動(dòng)。隨焊接參數(shù)不同，激光照射位置也要發(fā)生變化。依據(jù)不同焊接參數(shù)下電弧平均弧長(zhǎng)的不同，在激光束入射位置保持不變的情況下，通過調(diào)節(jié)焊槍高度，使激光束始終作用在處于熔滴生成階段的熔滴上，發(fā)揮激光在高壓環(huán)境下促進(jìn)熔滴過渡的作用。將激光頭和本實(shí)用新型的對(duì)準(zhǔn)定位裝置均與高壓焊接試驗(yàn)艙艙壁固定，使得兩套機(jī)構(gòu)宏觀上成為一個(gè)固定的整體，避免了開關(guān)艙門時(shí)帶來的激光作用位置偏移。
[0028]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0029]1、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)在高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)，位于艙外的激光頭通過艙上的法蘭孔將激光束精準(zhǔn)作用在MIG焊接過程中的熔滴上，而不對(duì)焊接電弧產(chǎn)生明顯擾動(dòng)。
[0030]2、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)在高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)對(duì)焊槍任意位置、任意角度的轉(zhuǎn)動(dòng)與平動(dòng)，可對(duì)焊槍位置全方位調(diào)整。
[0031]3、本實(shí)用新型通過螺栓連接將對(duì)準(zhǔn)裝置與高壓焊接試驗(yàn)艙固定，與同樣固定于試驗(yàn)艙法蘭處的激光頭形成一個(gè)宏觀整體，避免了艙門開關(guān)時(shí)帶來的激光作用位置變動(dòng)。
[0032]4、本實(shí)用新型操作靈活方便，整套裝置與高壓焊接試驗(yàn)艙可隨時(shí)分離，對(duì)高壓焊接試驗(yàn)艙的使用性能與安全性無任何不良影響。
[0033]具體實(shí)施例:
[0034]如圖1至圖4所示，主要由高壓焊接試驗(yàn)艙1、吊耳2、橫桿3、上定位桿4、磁力底座5、轉(zhuǎn)接裝置6、下定位桿7、定位塊8、焊槍夾持塊9、焊槍10和艙內(nèi)二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)11組成。吊耳2與高壓焊接試驗(yàn)艙I焊接為一體，為高壓焊接試驗(yàn)艙I內(nèi)壁固有配件。橫桿3與吊耳2螺栓連接。定位桿4與橫桿3內(nèi)的長(zhǎng)方形通槽螺栓連接，可通過旋松螺栓，使定位桿4沿長(zhǎng)方形通槽滑動(dòng)，調(diào)節(jié)焊槍沿高壓焊接試驗(yàn)艙I軸向的位置。磁力底座5通過磁力將底部與高壓焊接試驗(yàn)艙I內(nèi)壁吸附在一起。磁力底座5上的連桿與定位桿4固定連接，用以增強(qiáng)上定位桿4的剛度，減少艙體振動(dòng)對(duì)整個(gè)對(duì)準(zhǔn)定位裝置造成的影響。轉(zhuǎn)接裝置6連接上定位桿4與下定位桿7。定位塊8與下定位桿7通過螺栓連接。旋松下定位桿7上的螺栓，可在定位塊8的通槽內(nèi)滑動(dòng)，使焊槍在水平方向上調(diào)整位置。焊槍夾持塊9端部的凸臺(tái)嵌入定位塊8的凹槽內(nèi)，通過螺栓將焊槍夾持塊9固定在定位塊8上。焊槍10伸入焊槍夾持塊9內(nèi)的通孔中，緊固前焊槍10可在通孔內(nèi)上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，調(diào)整焊槍10在高度方向和周向的位置。旋緊焊槍夾持塊9內(nèi)的螺栓，可將焊槍10固定。將焊接試件置于二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)11臺(tái)面上，通過運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整焊接位置。
[0035]通過高壓焊接試驗(yàn)艙I的穿艙法蘭，將位于艙外的激光頭引導(dǎo)光導(dǎo)入艙內(nèi)。分別旋松各組件的螺栓，調(diào)節(jié)吊耳2與橫桿3、下定位桿7與定位塊8、焊槍夾持塊9與焊槍10的相對(duì)位置，使焊槍可在軸向、豎直、水平方向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)焊槍位置進(jìn)行粗調(diào)整，最終使焊絲端部處于激光引導(dǎo)光的光斑籠罩下。引導(dǎo)光與真實(shí)激光的作用位置相同。可通過判斷引導(dǎo)光在焊絲上的位置，來預(yù)測(cè)激光在焊絲上的作用位置。通過不斷調(diào)整吊耳2與橫桿3、下定位桿7與定位塊8、焊槍夾持塊9與焊槍10的相對(duì)位置，優(yōu)化焊絲端部的位置及激光的離焦量，使照射在焊絲端部的引導(dǎo)光直徑略大于焊絲直徑。
[0036]旋松轉(zhuǎn)接裝置6的螺栓，調(diào)節(jié)下定位桿7的角度，用校準(zhǔn)儀進(jìn)行校準(zhǔn)，使下定位桿7豎直，進(jìn)而使焊絲豎直向下，滿足激光增強(qiáng)焊對(duì)焊絲角度的要求。
[0037]關(guān)閉高壓焊接試驗(yàn)艙1，操控艙內(nèi)二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)11，設(shè)置焊接參數(shù)，在高壓環(huán)境下進(jìn)行焊接。利用實(shí)驗(yàn)室已搭建的高速攝像圖像采集系統(tǒng)觀測(cè)電弧長(zhǎng)度。開啟高壓焊接試驗(yàn)艙1，依據(jù)所觀測(cè)的平均電弧弧柱長(zhǎng)度，通過調(diào)整吊耳2與橫桿3、定位桿7與定位塊8、焊槍夾持塊9與焊槍10的相對(duì)位置，對(duì)焊絲端部位置進(jìn)行微調(diào)整。最終在保證激光引導(dǎo)光能完全籠罩焊絲端部、激光引導(dǎo)光光斑直徑略大于焊絲直徑的前提下，調(diào)整焊絲高度，避免導(dǎo)入的激光對(duì)電弧造成擾動(dòng)。
[0038]關(guān)閉高壓焊接試驗(yàn)艙1，操控艙內(nèi)二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)11，設(shè)置焊接參數(shù)，開啟激光器，進(jìn)行激光增強(qiáng)高壓水下焊接試驗(yàn)。
[0039]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，包括兩端通過吊耳固定于高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁的橫桿，所述橫桿上固定有上定位桿，所述上定位桿的中部通過磁力底座固定在所述高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁，所述上定位桿的下部通過轉(zhuǎn)接裝置連接有下定位桿，所述下定位桿的下部固定有定位塊，所述定位塊上固定有焊槍夾持塊，所述焊槍夾持塊夾持有焊槍，所述焊槍下部的高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)壁設(shè)有二維運(yùn)動(dòng)焊接平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述的橫桿沿所述高壓焊接試驗(yàn)艙的軸向布置，并通過螺栓與所述吊耳連接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述橫桿的中部設(shè)有兩個(gè)長(zhǎng)通槽，所述上定位桿的上端部開設(shè)兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔與兩個(gè)長(zhǎng)通槽通過螺栓連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述的磁力底座的底部與高壓焊接試驗(yàn)艙固定，磁力底座上的連桿與所述上定位桿固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)接裝置設(shè)有兩個(gè)帶有圓形通孔的模塊，所述上定位桿和下定位桿分別插入到其中一個(gè)模塊的圓形通孔中并通過螺栓固定，兩個(gè)帶有圓形通孔的模塊之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述的下定位桿的下端部開有兩個(gè)通孔，所述的定位塊上設(shè)有兩個(gè)長(zhǎng)通槽，兩個(gè)通孔與兩個(gè)長(zhǎng)通槽通過螺栓連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述定位塊的另一端開設(shè)一個(gè)方形的凹槽，凹槽內(nèi)開設(shè)兩個(gè)通孔，所述的焊槍夾持塊的端面上有一凸臺(tái)，凸臺(tái)上開有兩個(gè)螺栓孔，所述凸臺(tái)與所述凹槽匹配，所述定位塊上的兩個(gè)通孔與所述焊槍夾持塊上的兩個(gè)螺栓孔通過螺栓固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述焊槍夾持塊上開設(shè)螺紋通孔，所述螺紋通孔中設(shè)有螺栓對(duì)所述焊槍進(jìn)行固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的激光增強(qiáng)高壓干法水下焊接對(duì)準(zhǔn)定位裝置，其特征在于，所述的橫桿、上定位桿、下定位桿、定位塊、焊槍夾持塊的材料為鋁合金。
【文檔編號(hào)】B23K37/02GK204053313SQ201420554005
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】朱加雷, 馬正住, 周燦豐, 焦向東, 李衛(wèi)強(qiáng), 石庭深, 馮艷鵬, 賈存鋒 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院