專利名稱：一種管－管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接方法，特別涉及在鍋爐、化工等設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝中，針對(duì)中等(如3～6mm左右壁厚)及其以下厚度管-管對(duì)接，在不開坡口的條件下進(jìn)行全位置自動(dòng)焊接的方法。
背景技術(shù)：
在鍋爐、化工等設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中，常常需要將管-管(包括管-三通，管-彎頭)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接進(jìn)行焊接。由于現(xiàn)場(chǎng)安裝的特殊要求，管-管在安裝現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接后即在空間定位，不能隨意轉(zhuǎn)動(dòng)，只能轉(zhuǎn)動(dòng)焊槍來滿足焊接要求，因此焊槍在整個(gè)焊接過程中，要經(jīng)歷平焊、仰焊、上坡焊、下坡焊等各種位置才能完成焊接任務(wù)，通常這種焊接被稱為“全位置焊”。
為提高焊接質(zhì)量，自動(dòng)焊的使用日趨普遍。然而在高質(zhì)量的焊接中，使用非熔化極惰性氣體保護(hù)焊(即TIG焊)為較好的選擇，其中，最常用的是鎢極氬弧焊。焊接過程如圖1所示，當(dāng)電極1(鎢極)對(duì)被焊管-管3的接縫4處放電時(shí)，在電極1下方的被焊管-管3金屬熔化并融合。當(dāng)電極1減小放電電流則融合的金屬凝固，這種電流一大一小的交替變化，就是所謂的脈沖焊，可達(dá)到單面焊雙面成形的效果。在此過程中，焊槍沿被焊管-管3旋轉(zhuǎn)形成焊縫。
高質(zhì)量的焊接對(duì)焊接接頭質(zhì)量要求很高，內(nèi)表面要求成形良好，凸起適中，不內(nèi)凹，焊后要進(jìn)行通球試驗(yàn)加以檢驗(yàn)?，F(xiàn)有的上述管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法僅適合于壁厚在3mm以下的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接。當(dāng)壁厚增大(如3～6mm左右)時(shí)，熔化的金屬量增大，在熔化狀態(tài)下表面張力不足以支承其自身重量，熔化的金屬(金屬溶滴)便會(huì)下墮，此時(shí)若焊槍在管縫上方，則管內(nèi)形成焊瘤；當(dāng)焊槍在管縫下方，則管內(nèi)形成凹陷，這樣就不能滿足管內(nèi)成形要求。為了解決這一問題，于是，人們便在接縫管端開設(shè)坡口5，如圖2所示，減少熔化的金屬量，以求第一道焊完時(shí)讓管內(nèi)焊縫成形，隨后再用填絲的方法將坡口5填平完成焊接。
這種方法的缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)開坡口較困難，且開坡口切削掉的金屬還是要再填回去，最后，由于開了坡口外表面焊縫較寬，需要用較寬的擺動(dòng)焊接方法(俗稱“蓋面”)。這樣效率就相對(duì)較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)中等(如3～6mm左右壁厚)及其以下厚度管-管對(duì)接，在不開坡口的條件下，提供一種管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其目的是要解決管內(nèi)成形問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，采用非熔化極惰性氣體保護(hù)焊方式，將焊槍對(duì)準(zhǔn)管-管對(duì)接焊縫進(jìn)行定位，焊接中，一方面焊槍電極對(duì)被焊管-管接縫處進(jìn)行放電，另一方面焊槍由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)，以此實(shí)施全位置自動(dòng)焊接；其創(chuàng)新在于在焊槍環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)焊接過程中，通過對(duì)管內(nèi)焊接段空間進(jìn)行充氣或抽氣，利用管內(nèi)與管外氣壓差的方式迫使熔化并融合的金屬在管-管對(duì)接焊縫處徑向運(yùn)動(dòng)，以此調(diào)整融合金屬的凝固位置；當(dāng)焊槍相對(duì)管體處于最高位時(shí)，管內(nèi)為充氣狀態(tài)，管內(nèi)氣壓大于管外氣壓，氣壓差克服重力托起熔化并融合的金屬；當(dāng)焊槍相對(duì)管體處于最低位時(shí)，管內(nèi)為抽氣狀態(tài)，管內(nèi)氣壓小于管外氣壓，氣壓差克服重力吸起熔化并融合的金屬；當(dāng)焊槍處于最高位與最低位之間的位置時(shí)，管內(nèi)與管外氣壓差隨轉(zhuǎn)動(dòng)角度變化在兩者之間逐漸過渡。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，由于控制管內(nèi)氣壓的目的是為了使熔化并融合的金屬處于適當(dāng)?shù)奈恢?，以此滿足管內(nèi)成形要求。因此管內(nèi)與管外的氣壓差的幅度最大在+2500～-2500帕(Pa)范圍內(nèi)，一般在+800～-800帕(Pa)范圍內(nèi)。這一范圍通常屬于微壓差。另外，因全位置焊的需要，氣壓差需要過零，就是從負(fù)壓變?yōu)檎龎?，或者是從正壓變?yōu)樨?fù)壓。
2、上述方案中，所述“通過對(duì)管內(nèi)焊接段空間進(jìn)行充氣或抽氣，利用管內(nèi)與管外氣壓差的方式”具體方法是在對(duì)接的管內(nèi)焊縫兩側(cè)設(shè)置氣堵，使其形成一個(gè)相對(duì)的封閉空間，采用充吸氣管穿過一側(cè)氣堵與相對(duì)的封閉空間連通，通過充氣和抽氣改變封閉空間的氣壓，使管內(nèi)與管外形成氣壓差。這種方法可以通過以下兩種方案來實(shí)現(xiàn)第一方案是充氣和抽氣由離心風(fēng)機(jī)與三通調(diào)節(jié)閥組合來實(shí)現(xiàn)，三通調(diào)節(jié)閥上設(shè)有一個(gè)充吸氣口、一個(gè)充氣口和一個(gè)吸氣口，充吸氣口接在通往封閉空間的充吸氣管上，充氣口接在離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上，吸氣口接在離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口上，充吸氣口、充氣口和吸氣口在三通調(diào)節(jié)閥的閥體內(nèi)通過閥芯的軸向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)充吸氣口與充氣口及吸氣口的開度，以此控制封閉空間內(nèi)氣壓的正負(fù)和大小。
第二方案是充氣和抽氣由至少一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，采用調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的方式，控制封閉空間內(nèi)氣壓的正負(fù)和大小。當(dāng)一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)不夠時(shí)可以采用兩個(gè)軸流風(fēng)機(jī)串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)。
3、上述方案中，為了準(zhǔn)確控制封閉空間內(nèi)的氣壓，在封閉空間內(nèi)設(shè)置氣壓傳感器，氣壓傳感器將信號(hào)通過線路傳送給控制器，由控制器控制充氣和抽氣的工作狀態(tài)及大小，以此實(shí)現(xiàn)管內(nèi)與管外氣壓差的控制。
4、上述方案中，為了使管內(nèi)焊縫符合連續(xù)微凸的成形要求，對(duì)管內(nèi)與管外氣壓差的控制與焊槍環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)角度相聯(lián)系。因?yàn)殡S著焊槍轉(zhuǎn)動(dòng)角度的不同，重力與氣壓差作用力的夾角也在隨之變化，所以要通過調(diào)整氣壓差的大小，使其在重力方向上的分力足以克服重力，從而對(duì)熔化并融合的金屬產(chǎn)生作用。
5、上述方案中，所述充吸氣管分立設(shè)置成一充氣管和一抽氣管，充氣管接在充氣源上，抽氣管接在抽氣源上。這樣設(shè)計(jì)的另一個(gè)好處是讓充氣管充入惰性保護(hù)氣體(如氬氣)，防止焊縫氧化。
6、上述方案中，焊接電源有比較復(fù)雜的情況，通常焊接電流以一大一小交替變化的脈沖形式進(jìn)行放電，當(dāng)放電脈沖為峰值電流時(shí)使金屬熔化并融合，當(dāng)放電脈沖為基值電流時(shí)使融合的金屬凝固。也可以為可編程波形，如在脈沖電流上再疊加一個(gè)脈沖，或者是疊加頻率較高幅度相對(duì)較小的電流，其主要目的是細(xì)化晶?；蛟黾尤凵?，所以電流的變化形式與焊接的內(nèi)部成形無關(guān)。
本發(fā)明原理是在管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接過程中，當(dāng)焊槍環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用管內(nèi)與管外氣壓差變化，提供一個(gè)足以克服重力的氣壓差分力，托起或吸起熔化并融合的金屬，使其在管內(nèi)成形要求的位置上凝固，以此對(duì)管內(nèi)成形進(jìn)行控制。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果1、本發(fā)明針對(duì)中等(如3～6mm左右壁厚)及其以下厚度管-管對(duì)接，在不開坡口的條件下提供了一種全位置自動(dòng)焊接方法。其最突出的特性在于解決了現(xiàn)有中等壁厚管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接存在的管內(nèi)成形不符合連續(xù)微凸要求的技術(shù)難題，是本技術(shù)領(lǐng)域中的突破，因此具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
2、本發(fā)明不需要開設(shè)坡口，一方面避免了開坡口的困難，另一方面也避免了填充坡口的煩瑣，從而大大提高焊接效率和質(zhì)量。
3、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，實(shí)施容易，效果明顯，是一種高效實(shí)用的焊接方法，尤其是對(duì)于有效控制管內(nèi)成形起到了關(guān)鍵作用。


附圖1為現(xiàn)有3mm以下的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接示意圖；附圖2為現(xiàn)有如3～6mm左右壁厚管-管接縫管端開設(shè)坡口的示意圖；附圖3為本發(fā)明對(duì)接管內(nèi)設(shè)置氣堵后形成封閉空間以及設(shè)置充吸氣管的示意圖；附圖4為附圖3中設(shè)置氣壓傳感器和保護(hù)氣管的示意圖；附圖5為本發(fā)明三通調(diào)節(jié)閥和離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行充氣和抽氣的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6為本發(fā)明焊槍轉(zhuǎn)動(dòng)角度示意圖；附圖7為本發(fā)明焊槍轉(zhuǎn)動(dòng)角度與氣壓差(管內(nèi)與管外)關(guān)系示意圖；附圖8為本發(fā)明全位置自動(dòng)焊接裝置立體圖；附圖9為圖8的主視圖；附圖10為圖8的左視圖。
以上附圖中1、鎢極；2、氬氣噴嘴；3、被焊管-管；4、接縫；5、坡口；6、氣堵；7、氣堵；8、充吸氣管；9、氣壓傳感器；10、保護(hù)氣管；11、直線步進(jìn)電機(jī)；12、閥芯；13、閥體；14、離心風(fēng)機(jī)；15、充吸氣口；16、吸氣口；17、充氣口；18、封閉空間；19、三通調(diào)節(jié)閥；20、本體；21、轉(zhuǎn)盤；22、弧長(zhǎng)機(jī)構(gòu)；23、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)；24、夾持機(jī)構(gòu)；25、水冷氬弧焊槍；26、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)；27、送絲支架；28、夾緊搬手；29、座子；30、水電氣管；31、保護(hù)氣罩；32、鎢極；33、彈簧；34、鋼絲繩；35、出風(fēng)漏風(fēng)通道；36、進(jìn)風(fēng)漏風(fēng)通道。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一種針對(duì)中等(如3～6mm左右壁厚)厚度管-管對(duì)接，在不開坡口的條件下進(jìn)行全位置自動(dòng)焊接的方法。其內(nèi)容是見圖3所示，采用非熔化極惰性氣體保護(hù)焊方式(尤其是鎢極氬弧焊)，先將焊槍通過夾持機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)管-管對(duì)接焊縫4進(jìn)行定位，然后在對(duì)接的管內(nèi)焊縫兩側(cè)設(shè)置氣堵6、7，使其形成一個(gè)相對(duì)的封閉空間18，采用充吸氣管8穿過一側(cè)氣堵7與相對(duì)的封閉空間18連通。
在焊接中，一方面焊槍電極1(鎢極)以電流一大一小交替變化的脈沖形式對(duì)被焊管-管3的接縫4處進(jìn)行放電，當(dāng)放電脈沖為峰值電流時(shí)使金屬熔化并融合，當(dāng)放電脈沖為基值電流時(shí)使融合的金屬凝固；另一方面焊槍由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)。在焊槍環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)焊接過程中，通過充氣和抽氣改變封閉空間18的氣壓，使管內(nèi)與管外形成氣壓差。利用該氣壓差迫使熔化并融合的金屬在管-管對(duì)接焊縫處徑向運(yùn)動(dòng)，以此調(diào)整融合金屬的凝固位置。當(dāng)焊槍相對(duì)管體處于最高位時(shí)，管內(nèi)為充氣狀態(tài)，管內(nèi)氣壓大于管外氣壓，氣壓差克服重力托起熔化并融合的金屬；當(dāng)焊槍相對(duì)管體處于最低位時(shí)，管內(nèi)為抽氣狀態(tài)，管內(nèi)氣壓小于管外氣壓，氣壓差克服重力吸起熔化并融合的金屬；當(dāng)焊槍處于最高位與最低位之間的位置時(shí)，管內(nèi)與管外氣壓差隨轉(zhuǎn)動(dòng)角度變化在兩者之間逐漸過渡，見圖6和圖7所示。
參見圖5所示，充氣和抽氣由離心風(fēng)機(jī)14與三通調(diào)節(jié)閥19組合來實(shí)現(xiàn)，三通調(diào)節(jié)閥19上設(shè)有一個(gè)充吸氣口15、一個(gè)充氣口17和一個(gè)吸氣口16，充吸氣口15接在通往封閉空間18的充吸氣管8上，充氣口17接在離心風(fēng)機(jī)14的出風(fēng)口上，吸氣口16接在離心風(fēng)機(jī)14的進(jìn)風(fēng)口上，充吸氣口15、充氣口17和吸氣口16在三通調(diào)節(jié)閥19的閥體13內(nèi)通過閥芯12的軸向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)充吸氣口15與充氣口17及吸氣口16的開度，以此控制封閉空間18內(nèi)氣壓的正負(fù)和大小。閥芯12由直線步進(jìn)電機(jī)11帶動(dòng)在閥體13內(nèi)左右移動(dòng)，閥芯12帶有錐度(如圖5所示)，當(dāng)閥芯12移動(dòng)時(shí)，可以逐漸改變充吸氣口15與充氣口17及吸氣口16的開度。在圖5中，若閥芯12向左移動(dòng)，將充氣口17完全關(guān)閉，則充吸氣口15與吸氣口16直接連通，此時(shí)封閉空間18內(nèi)呈現(xiàn)最大負(fù)壓；若閥芯12向右移動(dòng)，將吸氣口16完全關(guān)閉，則充吸氣口15與充氣口17直接連通，此時(shí)封閉空間18內(nèi)呈現(xiàn)最大正壓；若閥芯12在這兩個(gè)極限位置中間移動(dòng)，封閉空間18內(nèi)的氣壓即在最大正壓與最大負(fù)壓之間變化。另外，為了使離心風(fēng)機(jī)14能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，圖5中的離心風(fēng)機(jī)14實(shí)際上設(shè)有漏風(fēng)通道，而且進(jìn)、出風(fēng)都有漏風(fēng)通道，比如，出風(fēng)漏風(fēng)通道35，進(jìn)風(fēng)漏風(fēng)通道36。
由于控制管內(nèi)氣壓的目的是為了使熔化并融合的金屬處于適當(dāng)?shù)奈恢?，以此滿足管內(nèi)成形要求。因此管內(nèi)與管外的氣壓差的幅度最大在+2500～-2500帕(Pa)范圍內(nèi)，一般在+800～-800帕(Pa)范圍內(nèi)。這一范圍通常屬于微壓差。另外，因全位置焊的需要，氣壓差需要過零，就是從負(fù)壓變?yōu)檎龎海蛘呤菑恼龎鹤優(yōu)樨?fù)壓。
如圖4所示，為了準(zhǔn)確控制封閉空間18內(nèi)的氣壓，在封閉空間18內(nèi)設(shè)置氣壓傳感器9(氣壓傳感器9一定要設(shè)置在封閉空間18的區(qū)域內(nèi)，以獲得準(zhǔn)確的信號(hào))，氣壓傳感器9將信號(hào)通過線路傳送給控制器，通過A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)后送入主控CPU檢測(cè)當(dāng)前的管內(nèi)氣壓，再經(jīng)適當(dāng)?shù)挠?jì)算(一般采用經(jīng)典的PID算法)，由控制器調(diào)整閥芯12位置(見圖5)，來控制充氣和抽氣的工作狀態(tài)及大小，以此實(shí)現(xiàn)管內(nèi)與管外氣壓差的控制。氣壓傳感器的測(cè)壓范圍可以在±10000帕(Pa)以內(nèi)，靈敏度應(yīng)優(yōu)于30帕(Pa)。
為了使管內(nèi)焊縫符合連續(xù)微凸的成形要求，對(duì)管內(nèi)與管外氣壓差的控制與焊槍環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)角度相聯(lián)系。因?yàn)殡S著焊槍轉(zhuǎn)動(dòng)角度的不同，重力與氣壓差作用力的夾角也在隨之變化，所以要通過調(diào)整氣壓差的大小，使其在重力方向上的分力足以克服重力，從而對(duì)熔化并融合的金屬產(chǎn)生作用。
如圖4所示，在有些材料的焊接中，為了防止氧化，管內(nèi)需要充入惰性保護(hù)氣體(如氬氣)，這樣可以在充吸氣管8內(nèi)增加一個(gè)保護(hù)氣管10送入保護(hù)氣體。圖3、圖4中在兩個(gè)氣堵6、7之間，按實(shí)用的方式畫了一個(gè)彈簧33和一根鋼絲繩34。主要用途是當(dāng)焊完一道之后，可以拉充吸氣管8，將氣堵6同時(shí)帶出。彈簧33的作用是防止鋼絲繩34下垂，在焊接的時(shí)候不會(huì)熔在管壁上。這是目前常用的一種方法。
參見圖8～圖10所示，本實(shí)施例全位置自動(dòng)焊接裝置，除以上介紹的管內(nèi)氣壓控制裝置(離心風(fēng)機(jī)、三通調(diào)節(jié)閥和氣壓傳感器結(jié)構(gòu))而外，主要由管-管焊槍機(jī)構(gòu)、數(shù)控焊接電源和控制系統(tǒng)三部分組成。
管-管焊槍機(jī)構(gòu)主要由本體20、轉(zhuǎn)盤21、弧長(zhǎng)機(jī)構(gòu)22、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)23、夾持機(jī)構(gòu)24、水冷氬弧焊槍25、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)26、送絲支架27等組成。本體中間有傳動(dòng)齒輪，外面可安裝夾緊、驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)盤21等等。夾持機(jī)構(gòu)24安裝在本體上，在人工手搬動(dòng)夾緊搬手28時(shí)，適當(dāng)調(diào)整夾緊塊可以夾緊被焊管子。
在驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)構(gòu)26的作用下，轉(zhuǎn)盤21可以繞被焊管子轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)盤21上安裝有弧長(zhǎng)機(jī)構(gòu)22、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)23、送絲支架27、水冷氬弧焊槍25等結(jié)構(gòu)部件。在本例中，弧長(zhǎng)機(jī)構(gòu)22被固定在轉(zhuǎn)盤21上，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)23被安裝在弧長(zhǎng)機(jī)構(gòu)22的運(yùn)動(dòng)滑板上，水冷氬弧焊槍25被安裝在擺動(dòng)機(jī)構(gòu)23的運(yùn)動(dòng)滑板上。送絲支架27則安裝在水冷氬弧焊槍25的座子29上。
當(dāng)弧長(zhǎng)機(jī)構(gòu)22動(dòng)作(上下運(yùn)動(dòng))時(shí)，整個(gè)水冷氬弧焊槍25及送絲支架27隨之上下運(yùn)動(dòng)，即可調(diào)整鎢極與被焊管子表面的距離。
當(dāng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)23動(dòng)作(左右擺動(dòng))時(shí)，鎢極28即沿被焊管子的軸線方向運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)轉(zhuǎn)盤21轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)23作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，若水冷氬弧焊槍25正在工作，即可焊出“之”字形的焊縫。
由于送絲支架與鎢極的位置是相對(duì)固定的，因此，當(dāng)送絲機(jī)工作時(shí)，送出的絲便可準(zhǔn)確地到達(dá)鎢極的下方，完成填絲焊接的工作。
數(shù)控焊接電源市售的種類很多，有MOS管，有IGBT，有可控硅變換。主要功能是根據(jù)輸入模擬量的大小以及配合一些功能開關(guān)的工作輸出焊接電流?？奢敵龅暮附与娏饔兄绷鳎灿薪涣?。
控制系統(tǒng)為一嵌入式主控制系統(tǒng)，包括人機(jī)界面(如用于編程的鍵盤、顯示器)；模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)，主要用于檢測(cè)氣壓、電壓、電流；數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)，主要用于控制焊接電流以及在某些情況下控制電機(jī)；通訊接口，主要用于通信連接；步進(jìn)電機(jī)接口；風(fēng)機(jī)控制接口以及一些輔助的開關(guān)量接口。
控制系統(tǒng)功能可以設(shè)置有關(guān)焊接參數(shù)(可多達(dá)數(shù)十種)，其中典型的包括引弧方式(是高頻高壓引弧，還是接觸引弧)；是否需要孤長(zhǎng)、擺動(dòng)、送絲及控制管內(nèi)氣壓；是否需要分區(qū)間(分區(qū)間后，可在焊接過程中根據(jù)需要變換電流、速度、管內(nèi)氣壓等等焊接參數(shù))；是脈沖焊還是直流焊；預(yù)送保護(hù)氣體的時(shí)間，滯后保護(hù)氣體的時(shí)間；預(yù)熔的時(shí)間，預(yù)熔電流的大小，電流上升的時(shí)間；分區(qū)間后，每一區(qū)間內(nèi)起始的角度(本區(qū)間起始角度，即為上一區(qū)間的結(jié)束角度)；若用脈沖焊，則有峰值時(shí)間，峰值電流，基值時(shí)間，基值電流；若要擺動(dòng)，則有擺動(dòng)寬度，擺動(dòng)速度，邊緣停留時(shí)間，擺動(dòng)是否與電脈沖同步等等。
若要送絲，則有送絲速度，送絲是否與電脈沖同步，是的話則峰值送絲速度，基值送絲速度；若要弧長(zhǎng)控制，則每一區(qū)間的電弧電壓；若要控制管內(nèi)氣壓，則區(qū)間內(nèi)的氣壓值；區(qū)間之間電流的變化方式(每個(gè)區(qū)間的電流不一樣，有漸變、跳變等等)。
總之，控制系統(tǒng)應(yīng)具有的基本功能是1、能控制焊槍旋轉(zhuǎn)的速度和焊槍旋轉(zhuǎn)的角度，控制焊槍的旋轉(zhuǎn)可以用直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)等；2、能測(cè)量被焊管內(nèi)的氣壓，并控制三通調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作，滿足管內(nèi)的壓力要求；3、能控制焊接電流的大小，滿足被焊管子金屬熔化的能量要求。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，采用非熔化極惰性氣體保護(hù)焊方式，將焊槍對(duì)準(zhǔn)管-管對(duì)接焊縫進(jìn)行定位，焊接中，一方面焊槍電極對(duì)被焊管-管接縫處進(jìn)行放電，另一方面焊槍由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)，以此實(shí)施全位置自動(dòng)焊接；其特征在于在焊槍環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)焊接過程中，通過對(duì)管內(nèi)焊接段空間進(jìn)行充氣或抽氣，利用管內(nèi)與管外氣壓差的方式迫使熔化并融合的金屬在管-管對(duì)接焊縫處徑向運(yùn)動(dòng)，以此調(diào)整融合金屬的凝固位置；當(dāng)焊槍相對(duì)管體處于最高位時(shí)，管內(nèi)為充氣狀態(tài)，管內(nèi)氣壓大于管外氣壓，氣壓差克服重力托起熔化并融合的金屬；當(dāng)焊槍相對(duì)管體處于最低位時(shí)，管內(nèi)為抽氣狀態(tài)，管內(nèi)氣壓小于管外氣壓，氣壓差克服重力吸起熔化并融合的金屬；當(dāng)焊槍處于最高位與最低位之間的位置時(shí)，管內(nèi)與管外氣壓差隨轉(zhuǎn)動(dòng)角度變化在兩者之間逐漸過渡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于所述管內(nèi)與管外的氣壓差變化范圍在+2500～-2500帕區(qū)間內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于所述管內(nèi)與管外的氣壓差變化范圍在+800～-800帕區(qū)間內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于所述通過對(duì)管內(nèi)焊接段空間進(jìn)行充氣或抽氣，利用管內(nèi)與管外氣壓差的方式具體是在對(duì)接的管內(nèi)焊縫兩側(cè)設(shè)置氣堵，使其形成一個(gè)相對(duì)的封閉空間，采用充吸氣管穿過一側(cè)氣堵與相對(duì)的封閉空間連通，通過充氣和抽氣改變封閉空間的氣壓，使管內(nèi)與管外形成氣壓差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于所述充氣和抽氣由離心風(fēng)機(jī)與三通調(diào)節(jié)閥組合來實(shí)現(xiàn)，三通調(diào)節(jié)閥上設(shè)有一個(gè)充吸氣口、一個(gè)充氣口和一個(gè)吸氣口，充吸氣口接在通往封閉空間的充吸氣管上，充氣口接在離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上，吸氣口接在離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口上，充吸氣口、充氣口和吸氣口在三通調(diào)節(jié)閥的閥體內(nèi)通過閥芯的軸向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)充吸氣口與充氣口及吸氣口的開度，以此控制封閉空間內(nèi)氣壓的正負(fù)和大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于所述充氣和抽氣由至少一個(gè)軸流風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，采用調(diào)節(jié)軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的方式，控制封閉空間內(nèi)氣壓的正負(fù)和大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于所述相對(duì)的封閉空間內(nèi)設(shè)置氣壓傳感器，氣壓傳感器將信號(hào)通過線路傳送給控制器，由控制器控制充氣和抽氣的工作狀態(tài)及大小，以此實(shí)現(xiàn)管內(nèi)與管外氣壓差的控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于對(duì)管內(nèi)與管外氣壓差的控制與焊槍環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)角度相聯(lián)系。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于所述充吸氣管分立設(shè)置成一充氣管和一抽氣管，充氣管接在充氣源上，抽氣管接在抽氣源上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的管-管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，其特征在于所述充氣管充入的氣體為惰性保護(hù)氣體。
全文摘要
一種管－管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接方法，采用非熔化極惰性氣體保護(hù)焊方式，將焊槍對(duì)準(zhǔn)管－管對(duì)接焊縫進(jìn)行定位，焊接中，一方面焊槍電極以脈沖形式進(jìn)行放電，當(dāng)放電脈沖為峰值電流時(shí)使金屬熔化并融合，當(dāng)放電脈沖為基值電流時(shí)使融合的金屬凝固；另一方面焊槍由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)，其創(chuàng)新在于在全位置自動(dòng)焊接過程中，當(dāng)焊槍環(huán)繞焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用管內(nèi)與管外氣壓差變化，提供一個(gè)足以克服重力的氣壓差分力，托起或吸起熔化并融合的金屬，使其在管內(nèi)成形要求的位置上凝固，以此對(duì)管內(nèi)成形進(jìn)行控制。本發(fā)明針對(duì)中等(如3～6mm左右壁厚)及其以下厚度管－管對(duì)接，在不開坡口的條件下提供了一種全位置自動(dòng)焊接方法，其最突出的特性在于解決了現(xiàn)有中等壁厚管－管對(duì)接全位置自動(dòng)焊接存在的管內(nèi)成形不符合連續(xù)微凸要求的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)B23K9/10GK1810429SQ200610038419
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者高鳴 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)華焊科技有限公司