专利名称：半自动局部干法水下焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水下焊接领域，具体是半自动局部干法水下焊接装置。
背景技术：
水下焊接是海洋工程建设(包括海上石油平台和海底输油气管线施工、舰船海上紧急维修等)的关键技术之一。随着我国海洋工程项目越来越多，对水下焊接的质量、效率、成本、操作性等提出了更高的要求。国外水下焊接重要结构时均采用干法焊接，其方法是在待焊部位建造一个密封舱，将里面的水排开，让焊工和电弧均处在“干”的环境下。干法的焊缝质量高，但设备结构复杂，费用昂贵。
国内哈尔滨焊接研究所曾研究了CO2气体保护局部干法焊接。它使用陆上焊接电源，并用排水罩将待焊部位罩住，通过CO2保护气体将罩内的水排走，电弧在局部“干”环境下燃烧。这种方法的焊缝质量很不错，且设备比起干法来简单得多，不足之处是施工作业船要携带较多的CO2气体，而且排水罩太大，操作不方便，使有的水下结构无法焊接。另外，潜水员穿轻潜服无法采用这种大的排水罩。
目前我国水下焊接基本上采用传统的手工湿法焊接。它使用电焊条直接在水中施焊，电弧在水环境下燃烧。湿法焊接操作简便，适应性广，但电弧不稳定，焊缝成型不好，焊接接头的机械性能差。湿法焊接只能用于水下的非重要结构的临时修补。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够保证焊接质量、降低成本、操作适应性强的新型半自动局部干法水下焊接装置。
本发明的新型半自动局部干法水下焊接装置，由水下送丝箱、具有脉动送丝功能的专用焊接电源、焊枪、微型排水罩构成；作业船制备的压缩空气供潜水员使用的同时通过管道与水下送丝箱相通，以保证送丝箱可浮在水中，且焊丝不受水的浸泡；专用焊接电源经电缆与水下送丝箱连接；水下送丝箱通过导丝管与焊枪连接，微型排水罩装于焊枪端部。
所述的带脉动送丝功能的专用焊接电源由市售IGBT焊机改装而成。其特征是具有双阶梯外特性和脉动送丝功能。
电源的外出特性由单片机控制，能周期性地输出峰值—基值的脉冲电压，形成双阶梯外特性。脉动送丝系统由2片NE555芯片、通用型PLD芯片16V8、步进电机驱动器MA355B与二相步进电机等组成。其特征是利用16V8的功能，将2个NE555产生的不同频率脉冲信号进行逻辑“与”组合，形成脉动送丝控制脉冲，经MA355B进行脉冲分配及功率放大后供送丝箱马达使用。
专用焊接电源与脉动送丝系统通过单片机进行同步调控，使焊接电源的输出电压脉冲信号与脉动送丝信号严格对应，即电源输出基值电压时进行送丝，输出峰值电压时停止送丝。
所述水下送丝箱由调压阀，箱盖，焊丝盘，手柄，密封圈，焊丝，马达，导丝管，底板，箱体构成；其中调压阀安装在箱体后部；手柄固定在箱盖上；底板固定在箱体底部；马达与焊丝盘固定在底板上；焊丝经过焊丝盘与马达连接，焊丝经过校直后由导丝管送至焊枪；送丝箱的密封靠箱盖与箱体间的密封圈实现。
所述微型排水罩是现有的微型排水罩。
所述专用焊接电源置于作业船上。所使用的压缩空气由作业船提供。
本发明与现有技术相比，焊接质量高，操适应性强，且成本较低。
图1是本发明的半自动局部干法水下焊接装置结构示意图，图中1-作业船，2-空压机，3-调压阀，4-水下送丝箱，5-焊接电源，6-焊枪，7-微型排水罩，8-工件；图2是图1中的焊接电源电路原理图；图3是图1中的水下送丝箱结构示意图。
具体实施例方式
由图1可见，本发明的半自动局部干法水下焊接装置中，空压机2产生的压缩空气通过管道与水下送丝箱4相通；专用焊接电源5经电缆与水下送丝箱4连接；水下送丝箱4通过导丝管与焊枪6连接，微型排水罩7装于焊枪端部。
图2是本发明的新型半自动局部干法水下焊接装置的专用焊接电源(含脉动送丝系统)电路图。系统通电后，图2中的NE555(2)产生频率10千赫左右的时钟脉冲，用于驱动步进电机转动，NE555(1)产生频率几十赫左右的脉动送丝脉冲，用于开放/屏蔽时钟脉冲。两路脉冲经16V8进行“与”逻辑组合后，形成脉动送丝控制脉冲信号。此信号由16V8的19脚送至MA355B进行脉冲分配与功率放大后，送至步进电机的A、B绕组，马达转动，开始送丝。
从图2可知，NE555(1)产生的脉动送丝脉冲有一路输入单片机Extint脚。当脉动送丝脉冲为高电平时，单片机程序软件令P1.0输出低电平，(P1.1输出高电平)焊接反馈回路选中R1和Ra构成的电路，反馈电压信号经C传至IGBT焊机内部，电源输出基值电压，即送丝时对应于峰值电压。经过一段时间，脉动送丝脉冲为低电平时，即丝停止阶段，程序令P1.1输出低电平，(P1.0输出高电平)，选中R1和Rb构成的反馈回路，输出峰值电压，即停止送丝时对应于峰值电压。实现了脉动送丝与焊接电压的同步调控。
图2中的Ach0、Ach1分别接收电压、电流的反馈信号，用于在显示器上实时显示焊接电压、电流值。
由图3可见，水下送丝箱的调压阀4-1安装在箱体4-10后部；箱4-2通过密封圈4-5与箱体4-10连接；手柄4-4固定在箱盖4-2上；底板4-9固定在箱体4-10底部；马达4-7与焊丝盘4-3固定在底板4-9上；焊丝4-6经校直后通过导丝管4-8送至焊枪。
权利要求
1.一种半自动局部干法水下焊接装置，其特征在于由水下送丝箱、脉动送丝的焊接电源、焊枪、微型排水罩构成；由作业船制备的压缩空气管道与水下送丝箱相通；焊接电源经电缆与水下送丝箱连接；水下送丝箱通过导丝管与焊枪连接，微型排水罩装于焊枪端部。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述水下送丝箱由调压阀，箱盖，焊丝盘，手柄，密封圈，焊丝，马达，导丝管，底板，箱体构成；其中调压阀安装在箱体后部；手柄固定在箱盖上；底板固定在箱体底部；马达与焊丝盘固定在底板上；焊丝经过焊丝盘与马达连接，焊丝经过校直后由导丝管送至焊枪；箱盖与箱体间设有密封圈。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于脉动送丝的焊接电源由单片机控制，周期性地输出峰值—基值的脉冲电压，形成双阶梯外特性；其脉动送丝电路主要由2片NE555芯片、通用型PLD芯片16V8、步进电机驱动器MA355B与二相步进电机构成，16V8将2个NE555产生的不同频率脉冲信号进行逻辑“与”组合，形成脉动送丝控制脉冲，经MA355B进行脉冲分配及功率放大后供送丝箱马达。
全文摘要
本发明涉及一种半自动局部干法水下焊接装置，由水下送丝箱、脉动送丝的焊接电源、焊枪、微型排水罩构成；由作业船制备的压缩空气管道与水下送丝箱相通；焊接电源经电缆与水下送丝箱连接；水下送丝箱通过导丝管与焊枪连接，微型排水罩装于焊枪端部。其中，水下送丝箱、焊枪、微型排水罩可由潜水员带至水下。专用焊接电源放在作业船上。作业船制备压缩空气供水下送丝箱用。该装置水下焊接质量高，易于操作，并且成本较低。
文档编号B23K9/133GK1817541SQ200610034009
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月3日 优先权日2006年3月3日
发明者王国荣, 石永华, 钟继光 申请人:华南理工大学