專利名稱：雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接裝置，具體是一種雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，用于焊接設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常的焊接工藝由于工藝自身的因素，在局部快速加熱和快速冷卻過(guò)程中，不可避免地會(huì)對(duì)工件造成焊接殘余應(yīng)力和焊接變形等影響。這些因素對(duì)焊接的生產(chǎn)效率和焊接產(chǎn)品的性能造成了不利影響。焊接變形會(huì)使產(chǎn)品尺寸精度的降低而導(dǎo)致裝配精度下降，有損工件的外觀，使工件之間的接頭強(qiáng)度降低。焊接角變形是由于焊接過(guò)程中局部加熱區(qū)域的不同機(jī)理所引起的(1)零件的熱膨脹取決于溫升的程度；(2)溫升所引發(fā)的屈服強(qiáng)度下降；(3)塑性變形所造成的膨脹松弛或周邊部位變形約束所引起的收縮；(4)冷卻過(guò)程中零件的收縮取決于溫升的程度。通常采用的預(yù)防和消除焊接變形的措施包括在開(kāi)始焊接之前施加反向變形、焊前預(yù)熱、通過(guò)使用隨焊激冷裝置減少高溫區(qū)域或減少溫度梯度來(lái)預(yù)防或降低角變形、使用焊接夾具機(jī)構(gòu)約束角變形，熱校正或機(jī)械校正角變形等。但是，采用上述方法需要的設(shè)備和技術(shù)會(huì)增加勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工藝生產(chǎn)效率。而且由于某些輕合金(如鋁合金、鎂合金等)的線性熱膨脹系數(shù)較高，熱傳導(dǎo)率較好，屈服強(qiáng)度較低，所以焊接接頭的變形通常比鋼的焊接接頭嚴(yán)重，都面臨著焊接變形預(yù)防和校正的問(wèn)題。這就使得開(kāi)發(fā)可用于較寬范圍的簡(jiǎn)單焊接工藝十分必要，特別是在控制這些合金薄板以及中厚板焊接變形方面顯得尤為重要。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Y.M.Zhang等人在《Welding Journal》1998，77(6)57-61上發(fā)表“Double-side arc welding increases weld jointpenetration”(“雙面焊接增加焊接電弧穿透能力”，《焊接雜志》)一文，該文提出了單電源型雙面電弧焊接裝置，該裝置由一把等離子焊槍、一把TIG焊槍和一臺(tái)變極性等離子焊接電源組成。應(yīng)用該裝置進(jìn)行焊接的特點(diǎn)是能量集中，熱影響區(qū)窄，可一次焊透中等厚度板材，減少焊接工序，提高焊接生產(chǎn)率，焊接變形小，可省去矯形工序等。但是，其局限性在于(1)由于該裝置的兩把焊槍共同使用一臺(tái)焊接電源，所以，焊接過(guò)程引弧困難。(2)由于兩把焊槍作用于焊縫的同一點(diǎn)上，因此焊縫背面電弧不能起到對(duì)焊縫背面成型的控制，而且容易造成焊瘤或焊縫被燒穿等焊接缺陷。(3)由于兩把焊槍作用于同一熔池，因此兩把焊槍的保護(hù)氣流能相互干擾，造成焊縫成型不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，提供一種雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，使其消除了現(xiàn)有焊接設(shè)備及其輔助機(jī)構(gòu)的弊端，能有效控制和減少焊接角變形。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括操作盒，主焊焊槍，焊件，焊件夾緊機(jī)構(gòu)，輔焊焊槍，平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)，軌道，主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，焊槍支架及垂直調(diào)整裝置，主焊焊槍水平導(dǎo)桿，輔焊焊槍水平導(dǎo)桿，脈沖氬弧主焊機(jī)，脈沖氬弧輔焊機(jī)。
其中操作盒通過(guò)控制線與平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)操作盒可以控制和調(diào)節(jié)平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)的行走速度，平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)放置在直線鋼制軌道上，并采用直流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)上安放銅墊板(對(duì)焊件起到散熱作用)，焊件放置在銅墊板上并由焊件夾緊機(jī)構(gòu)固定。主焊焊槍和輔焊焊槍分別位于焊件上部和下部，主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊主焊焊槍和調(diào)節(jié)主焊焊槍的角度(焊槍與焊縫所在平面之間的夾角)，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊主焊焊槍水平導(dǎo)桿和調(diào)節(jié)主焊焊槍以及調(diào)節(jié)水平伸展距離，即可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)主焊焊槍與輔焊焊槍之間的水平距離。焊槍支架及垂直調(diào)整裝置通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊和調(diào)節(jié)主焊焊槍與焊件之間的垂直距離，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)節(jié)滑塊和緊固螺絲可圍繞焊槍支架及垂直調(diào)整裝置)水平旋轉(zhuǎn)。
與此相同，輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊主焊焊槍和調(diào)節(jié)輔焊焊槍的角度(焊槍與焊縫所在平面之間的夾角)，輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊輔焊焊槍水平導(dǎo)桿和調(diào)節(jié)輔焊焊槍以及調(diào)節(jié)水平伸展距離，即可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)主焊焊槍與輔焊焊槍之間的水平距離。焊槍支架及垂直調(diào)整裝置通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊和調(diào)節(jié)輔焊焊槍與焊件之間的垂直距離，輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)節(jié)滑塊和緊固螺絲可圍繞焊槍支架及垂直調(diào)整裝置水平旋轉(zhuǎn)。
主焊焊槍和輔焊焊槍通過(guò)焊接電纜分別與兩臺(tái)脈沖氬弧焊機(jī)相連，焊接電流、脈沖頻率等焊接參數(shù)可通過(guò)兩臺(tái)脈沖氬弧焊機(jī)上的控制面板來(lái)調(diào)節(jié)。
本發(fā)明通過(guò)焊件夾緊機(jī)構(gòu)將焊件固定在行走機(jī)構(gòu)的銅墊板(對(duì)焊件起到散熱作用)上。調(diào)節(jié)主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)和輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，保證主焊焊槍和輔焊焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫，根據(jù)焊件材料和焊件厚度選擇合適的焊槍角度。調(diào)節(jié)主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)和輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)確定主焊焊槍和輔焊焊槍之間的水平距離。調(diào)節(jié)焊槍支架及垂直調(diào)整裝置來(lái)確定主焊焊槍和輔焊焊槍與焊件之間的垂直距離。通過(guò)操作盒來(lái)調(diào)節(jié)焊接速度(即平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)的速度)。通過(guò)脈沖氬弧焊機(jī)控制面板調(diào)節(jié)合適的焊接電流、脈沖頻率和保護(hù)氣流量等焊接工藝參數(shù)。全部參數(shù)調(diào)整確定后，進(jìn)行焊接操作。首先正面主焊焊槍在焊件端部引弧，對(duì)焊縫正面進(jìn)行焊接，待焊件端部行走至背面輔焊焊槍時(shí)，背面輔焊焊槍引弧，對(duì)焊縫背面進(jìn)行焊接。當(dāng)焊件末端分別到達(dá)正面主焊焊槍和背面輔焊焊槍時(shí)，兩焊槍先后息弧，焊槍抬起，完成焊接過(guò)程。
在焊接過(guò)程中，正面TIG主焊除了完成正常的焊接作用以外，其預(yù)熱效果用于減小在焊接時(shí)產(chǎn)生的局部溫度梯度來(lái)降低角變形。同時(shí)，背面TIG輔焊的反變形效果通過(guò)補(bǔ)償主焊焊接工藝過(guò)程中產(chǎn)生的變形來(lái)減少焊件整體的角變形。此外，背面TIG輔焊還能對(duì)主焊焊縫背面進(jìn)行重熔，改善了焊縫背面成型，減少由于焊接產(chǎn)生的氣孔、未焊透、未熔合等缺陷，改善了焊接質(zhì)量，降低了焊接操作勞動(dòng)強(qiáng)度，提高焊接生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的主焊焊槍與輔焊焊槍之間始終保持一定距離(根據(jù)焊件的材質(zhì)、厚度來(lái)確定)，在焊接方向上主焊焊槍位于輔焊焊槍之前，因此能夠充分利用正面主焊對(duì)背面輔焊的預(yù)熱作用。同時(shí)，背面輔焊起到對(duì)主焊焊縫背面的重熔作用，因此能夠顯著減少背面焊縫的焊接缺陷(如氣孔、未焊透、未熔合等)。此外，本裝置采用兩臺(tái)脈沖氬弧焊機(jī)，便于分別控制正面主焊和背面輔焊的焊接電流，因?yàn)楸趁孑o焊電流要小于正面主焊電流，以便更好地控制焊縫成型。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，造價(jià)低廉，操作方便，可直接用于實(shí)際生產(chǎn)等特點(diǎn)，能夠?qū)Ω鞣N金屬板材進(jìn)行有效控制角變形焊接，適用范圍廣泛，尤其是對(duì)于控制線性熱膨脹系數(shù)較高，熱傳導(dǎo)率較好，屈服強(qiáng)度較低的輕合金(如鋁合金、鎂合金等)焊接角變形，有明顯作用。該裝置具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，例如，提高焊接質(zhì)量和產(chǎn)品尺寸精度、降低焊接施工的勞動(dòng)強(qiáng)度、增加焊接生產(chǎn)效率、減少能源消耗等，從而消除了現(xiàn)有焊接設(shè)備及其輔助機(jī)構(gòu)的弊端。


圖1本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖其中，1操作盒，2主焊焊槍，3焊件，4焊件夾緊機(jī)構(gòu)，5輔焊焊槍，6平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)，7軌道，8主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，9輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，10主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，11主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，12焊槍支架及垂直調(diào)整裝置，13主焊焊槍水平導(dǎo)桿，14輔焊焊槍水平導(dǎo)桿，15脈沖氬弧主焊機(jī)，16脈沖氬弧輔焊機(jī)。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括操作盒1，主焊焊槍2，焊件3，焊件夾緊機(jī)構(gòu)4，輔焊焊槍5，平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)6，軌道7，主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)8，輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)9，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)10，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)11，焊槍支架及垂直調(diào)整裝置12，主焊焊槍水平導(dǎo)桿13，輔焊焊槍水平導(dǎo)桿14，脈沖氬弧主焊機(jī)15，脈沖氬弧輔焊機(jī)16。其連接關(guān)系為操作盒1通過(guò)控制線與平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)6連接，平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)6設(shè)置在直線鋼制軌道7上，并采用直流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)6上設(shè)有銅墊板，焊件3設(shè)置在銅墊板上并由焊件夾緊機(jī)構(gòu)4固定。主焊焊槍2和輔焊焊槍5分別位于焊件上部和下部，主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)8通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊主焊焊槍2和調(diào)節(jié)主焊焊槍2的角度，即焊槍與焊縫所在平面之間的夾角，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)10通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊主焊焊槍水平導(dǎo)桿13和調(diào)節(jié)主焊焊槍2水平伸展距離，即可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)主焊焊槍2與輔焊焊槍5之間的水平距離。焊槍支架及垂直調(diào)整裝置12通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊和調(diào)節(jié)主焊焊槍2與焊件3之間的垂直距離，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)10通過(guò)調(diào)節(jié)滑塊和緊固螺絲可圍繞焊槍支架及垂直調(diào)整裝置12水平旋轉(zhuǎn)。
與此相同，輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)9通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊輔焊焊槍5和調(diào)節(jié)輔焊焊槍5的角度，即焊槍與焊縫所在平面之間的夾角，輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)11通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊輔焊焊槍水平導(dǎo)桿14和調(diào)節(jié)輔焊焊槍5水平伸展距離，即可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)主焊焊槍2與輔焊焊槍5之間的水平距離。焊槍支架及垂直調(diào)整裝置12通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊和調(diào)節(jié)輔焊焊槍5與焊件3之間的垂直距離，輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)9通過(guò)調(diào)節(jié)滑塊和緊固螺絲可圍繞焊槍支架及垂直調(diào)整裝置12水平旋轉(zhuǎn)。
主焊焊槍2和輔焊焊槍5通過(guò)焊接電纜分別與兩臺(tái)脈沖氬弧焊機(jī)15、16相連，焊接電流、脈沖頻率等焊接參數(shù)可通過(guò)兩臺(tái)脈沖氬弧焊機(jī)15、16上的控制面板來(lái)調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，包括操作盒(1)、主焊焊槍(2)、焊件(3)、焊件夾緊機(jī)構(gòu)(4)、輔焊焊槍(5)、脈沖氬弧主焊機(jī)(15)、脈沖氬弧輔焊機(jī)(16)，其特征在于，還包括平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)(6)、軌道(7)、主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(8)、輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(9)、主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)、主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(11)、焊槍支架及垂直調(diào)整裝置(12)、主焊焊槍水平導(dǎo)桿(13)、輔焊焊槍水平導(dǎo)桿(14)，操作盒(1)通過(guò)控制線與平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)(6)連接，平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)(6)設(shè)置在軌道(7)上，在平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)(6)上設(shè)有銅墊板，焊件(3)設(shè)置在銅墊板上并由焊件夾緊機(jī)構(gòu)(4)固定，主焊焊槍(2)和輔焊焊槍(5)分別位于焊件(3)上部和下部，主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(8)通過(guò)滑塊和緊固螺絲夾緊主焊焊槍(2)，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)通過(guò)滑塊和緊固螺絲夾緊主焊焊槍水平導(dǎo)桿(13)，焊槍支架及垂直調(diào)整裝置(12)通過(guò)滑塊和緊固螺絲夾緊主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)，輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(9)通過(guò)滑塊和緊固螺絲夾緊輔焊焊槍(2)，輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(11)通過(guò)滑塊和緊固螺絲夾緊輔焊焊槍水平導(dǎo)桿(14)，焊槍支架及垂直調(diào)整裝置(12)通過(guò)滑塊和緊固螺絲夾緊輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(11)，主焊焊槍(2)和輔焊焊槍(5)通過(guò)焊接電纜分別與脈沖氬弧主焊機(jī)(15)、脈沖氬弧輔焊機(jī)(16)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，其特征是，軌道(7)為直線鋼制軌道(7)，并采用直流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，其特征是，主焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(8)通過(guò)滑塊和緊固螺絲來(lái)夾緊主焊焊槍(2)和調(diào)節(jié)主焊焊槍(2)的角度，即焊槍與焊縫所在平面之間的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，其特征是，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)和主焊焊槍水平導(dǎo)桿(13)通過(guò)滑塊和緊固螺絲調(diào)節(jié)主焊焊槍(2)以及主焊焊槍(2)與輔焊焊槍(5)之間的水平距離，主焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(10)圍繞焊槍支架及垂直調(diào)整裝置(12)水平旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，其特征是，焊槍支架及垂直調(diào)整裝置(12)通過(guò)滑塊和緊固螺絲調(diào)節(jié)主焊焊槍(2)與焊件(3)之間的垂直距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，其特征是，輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(9)通過(guò)滑塊和緊固螺絲調(diào)節(jié)輔焊焊槍(5)的角度，即焊槍與焊縫所在平面之間的夾角，輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(9)圍繞焊槍支架及垂直調(diào)整裝置(12)水平旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，其特征是，輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)(11)和輔焊焊槍水平導(dǎo)桿(14)通過(guò)滑塊和緊固螺絲調(diào)節(jié)輔焊焊槍(5)以及主焊焊槍(2)與輔焊焊槍(5)之間的水平距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，其特征是，焊槍支架及垂直調(diào)整裝置(12)通過(guò)滑塊和緊固螺絲調(diào)節(jié)輔焊焊槍(5)與焊件(3)之間的垂直距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙鎢極氬弧預(yù)熱重熔焊接裝置，其特征是，通過(guò)脈沖氬弧主焊機(jī)(15)，脈沖氬弧輔焊機(jī)(16)上的控制面板來(lái)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)。
全文摘要
一種雙鎢極氬弧預(yù)熱－重熔焊接裝置，操作盒通過(guò)控制線與平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)連接，平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)設(shè)置在軌道上，焊件設(shè)置在平直軌道調(diào)速行走機(jī)構(gòu)的銅墊板上并由焊件夾緊機(jī)構(gòu)固定，主焊、輔焊焊槍分別位于焊件上部和下部，主焊、輔焊焊槍夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊和緊固螺絲分別夾緊主焊和輔焊焊槍，輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊和緊固螺絲夾緊主焊、輔焊焊槍水平導(dǎo)桿，焊槍支架及垂直調(diào)整裝置通過(guò)滑塊和緊固螺絲夾緊輔焊焊槍水平夾持調(diào)整機(jī)構(gòu)，主焊和輔焊焊槍分別與脈沖氬弧主焊機(jī)、脈沖氬弧輔焊機(jī)相連。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，造價(jià)低廉，操作方便，可直接用于實(shí)際生產(chǎn)等特點(diǎn)，適用范圍廣泛。
文檔編號(hào)B23K9/173GK1613596SQ20041008455
公開(kāi)日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者丁文斌, 蔣海燕, 姚壽山, 曾小勤, 丁文江, 吳國(guó)松 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)