专利名称：厚板窄间隙旋转电弧焊接机的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械装置技术领域，是一种适于厚钢板不开坡口焊接用的装备。
背景技术：
厚钢板的焊接，目前无论国际，国内都广泛应用的是开坡口的焊接方法，这种方法在开坡口时，不仅需要大型的加工设备，浪费掉大量因开坡口而被加工去除的金属材料，且加工耗时，使生产成本大大增加；在焊接时，则又需要重新用焊材填充满整个坡口金属，又耗费大量焊材、电能和工时，而且由于焊接截面积增大，焊接应力也会大大增加，直接影响焊缝的性能。因此，采用窄间隙焊接厚板，不仅可以省去焊前加工坡口的工序，而且由于与坡口焊接相比，大大缩小了焊缝断面，从而可以节省大量焊材，减低电能消耗，提高焊接效率，而且还能减小了焊接应力，有利于提高焊接接头的性能。如分别以50mm和IOOmm二种钢板单面对接焊接(U型坡口 GB/T985. 1-2008)与应用窄间隙(宽度为15mm)旋转电弧焊接相比，则如图2所示，钢板厚度为50mm时，焊接断面减少将近40%左右，钢板厚度为IOOmm 时，焊缝断面减小60%左右，显然钢板厚度愈厚，应用窄间隙旋转电弧焊接方法的优越性愈明显。
发明内容本发明的目的是为了解决厚钢板焊接时，由于开坡口而产生的成本、工时、耗能、 耗材以及焊接应力的增加，在保证焊缝二侧板壁熔化及熔合的情况下，实现无需加工坡口的窄间隙焊接方法。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种窄间隙旋转电弧焊接机，由带导向轮的走行小车，侧向移动平台，上下升降传动箱，送丝机构，导电杆旋转机构、导电杆、带有一定偏角的特殊导电嘴，以及电机，电气控制系统等组成。导电杆在旋转机构的带动下作正反旋转，且旋转速度和正反转角度大小可控，导电杆的长度可根据所焊接钢板的厚度选择，以保证导电嘴能深入焊缝底部；带偏角θ的特殊导电嘴固定在导电杆端部，使通过导电杆，导电嘴后伸出的焊丝形成一定角度的偏斜，因此，当导电杆旋转时，焊丝端部就形成一个以导电杆中心为圆心的弧形摆动，扩大了焊丝端部电弧的运动范围，使焊缝二侧钢板壁均能直接处于电弧热的作用下较好地熔化和熔合成焊缝。所述导电嘴的外圆上套有绝缘陶瓷套。所述焊接机还包括对所述导电嘴的旋转角度和相应的焊接规范进行编程和闭环监控的可编程控制器和计算机。所述的导电杆旋转，其正反转的角度最大为180°由于采用窄间隙焊接时，焊缝间隙是固定的，因此焊接小车的走行除可以采用激光导向外，还可以较简单地直接采用导向轮以机械方式导向，即将走行轮(非驱动轮)通过导向轮支架与导向轮连接，由于导向轮的宽度正好陷于焊缝间隙内，从而保证小车的走行与焊缝间隙始终保持平行。
图1为厚板窄间隙旋转电弧焊接的原理示意图图2为U形坡口焊接与窄间隙焊接的焊缝断面示意图2a 为板厚 50mm 2b 为板厚 IOOmm图3为本发明窄间隙旋转电弧焊接机结构的示意图3a为正视图北为侧视图图4为本发明窄间隙旋转电弧焊接机中的导电嘴系统结构示意图图5为本发明窄间隙旋转电弧焊接机中的机械导向结构示意图图中1.焊接小车走行轮2.焊接小车底架3.侧向移动平台4.导电杆旋转机构5.旋转机构驱动电机6.升降滑块7.上下升降传动箱8.升降传动丝杠9.送丝机构10.送丝电机11小车驱动电机12.焊接小车驱动轮13.焊接导电杆14.绝缘陶瓷套管15.偏转伸出的焊丝16.带偏转角的导电嘴17.小车传动箱18.导向轮支架19.焊丝20.焊丝盘、支架21.旋转传动齿轮付22.送丝轮对23.导向轮24.轮架25.导向轮压紧弹簧26.走行轮转轴27.待焊钢板28.焊丝端部旋转轨迹
具体实施方式
[0045]如图3、图4、图5所示，是本发明厚板窄间隙旋转电弧焊接机各部件的连接关系、 工作情况，现结合附图对本发明做进一步描述如图3所示，本发明所述的厚板窄间隙旋转电弧焊接机包括1.焊接小车走行轮、 2.焊接小车底架、3.侧向移动平台、4.导电杆旋转机构、5.旋转驱动电机、6.升降滑块、 7.上下升降传动箱、8.升降传动丝杠、9.送丝机构、10.送丝电机、11小车驱动电机、12.焊接小车驱动轮、13.焊接导电杆、14.绝缘陶瓷套管、15.偏转伸出的焊丝、16.带偏转角的导电嘴、17.小车传动箱、18.导向轮支架、19.焊丝、20.焊丝盘、支架、21.旋转传动齿轮付、 22.送丝轮对、23.导向轮、24.轮架、25.导向轮压紧弹簧、26.走行轮转轴、27.及待焊钢板。如图1所示的设计原理图，图中焊丝自导电嘴中伸出时形成与中心偏转的一个偏角θ，因此当导电杆带动导电嘴旋转时，焊丝端部做圆周运动，其最大摆动幅度为B(圆周的直径)，b为适应焊缝间隙宽度实际需要的摆幅，其对应的实际运动角度α <180°在这一摆幅下，焊丝端部产生的电弧距焊缝二侧的钢板壁均保持在合适的距离下，以保证在电弧热的作用下，充分熔化和熔合形成焊缝.工作过程焊接机的工作全过程大致如下开始作业时，首先将焊接机放置于焊缝一侧，令导向轮23位于焊缝间隙内(此时导电杆也应位于焊缝间隙的中间，如有偏移，可通过调整焊接小车上的侧向移动平台3进行调节)由于导向轮通过导向轮支架18与走行轮1连接在一起的，且走行轮与小车由走行轮转轴沈连接，因此，通过导向轮可以使焊接小车走行时与焊缝间隙严格保持平行(参看图幻然后，通过升降传动丝杠8调整导电嘴16 的端面与焊缝底部的距离(焊丝伸出长度)即可开始焊接，焊接时导电杆先旋转一定角度 α/2，焊丝与一侧钢板壁起弧并将钢板壁熔化，然后导电杆向另一侧旋转角度α，使电弧与另一侧钢板壁起弧并熔化共同熔合形成熔池，此时焊接小车在小车驱动轮12的驱动下同时以焊接速度前进，导电杆则带动导电嘴嘴反复旋转使二侧钢板壁连续熔化形成焊缝。
权利要求1.一种厚板窄间隙旋转电弧焊接机，由带导向轮的走行小车，侧向移动平台，上下升降传动箱，送丝机构，导电杆旋转机构、导电杆、带有偏角θ的导电嘴，以及电机、电气控制系统组成；其特征在于所述带偏角θ的导电嘴固定在所述导电杆端部。
2.如权利要求1所述的焊接机，其特征在于所述导电嘴的外圆上套有绝缘陶瓷套。
3.如权利要求1所述的焊接机，其特征在于所述导向轮的宽度陷于焊缝间隙内。
4.如权利要求1所述的焊接机，其特征在于所述焊接机还包括对所述导电嘴的旋转角度和相应的焊接规范进行编程和闭环监控的可编程控制器和计算机。
专利摘要厚板窄间隙旋转电弧焊接机由导向装置、焊接小车机架、走行轮、驱动轮、侧向移动平台，上下升降传动箱、送丝机构、导电杆旋转机构、导电杆、出口带偏角的特殊导电嘴、陶瓷绝缘套、以及电机、电控系统等部分组成。焊接时，走行轮在导向装置的引导下可以转动以保证焊接小车始终与焊缝间隙保持平行前进，侧向移动平台可以调节导电杆在焊缝中的中心位置，上下升降传动箱内的传动丝杠通过升降滑块带动送丝机构和导电杆旋转机构上、下移动，焊丝出口具有偏转角θ的特殊导电嘴固定在导电杆上并随导电杆进行正反向旋转(旋转角＜180°)因此，当焊接小车在驱动轮的驱动下以焊接速度前进时，二侧钢板壁在电弧旋转作用下，熔合形成焊缝.焊接为多层焊，焊缝间隙只需14-15毫米，且钢板厚度不超过250mm条件下，原则上不受钢板厚度影响。钢板厚度再进一步增加，可适当增加导电嘴和导电杆直径。
文档编号B23K9/12GK202045436SQ20102060857
公开日2011年11月23日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者季关钰 申请人:季关钰