便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩，该排水罩的排水罩体包括有上端盖，有机玻璃罩、下端盖，通过螺纹连接将夹持杆、进气快插接头、下锁紧套，镇静气室、水下摄像组件分别固定在上端盖的上、下侧，上端盖、下端盖通过螺纹与有机玻璃罩连接；焊枪的铜制焊炬上部夹持有焊接摆动器；排水密封装置的结构是在下端盖外周设有排水毛毡和毛毡裙，并通过喉箍将排水排水毛毡、毛毡裙紧固在下端盖上；焊枪的铜制焊炬通过上锁紧套、下锁紧套紧固，并使焊枪插入有机玻璃罩内，上锁紧套、下锁紧套之间设有弹性橡胶皮套。本发明的效果是本发明结构简单，精巧便捷，成本较低，排水效果显著，焊接过程稳定可靠，形成接近陆上焊接质量的接头提高了焊接效率，易于推广。
【专利说明】便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水下焊接设备，尤其是一种便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩。
【背景技术】
[0002]海洋工程水下焊接技术已经成为当前海洋资源开发和海洋工程技术中必不可少的关键技术之一。海洋工程结构物在海上服役期间由于受到外部载荷的作用，会产生不同程度的损伤与性能损耗，如撞击缺陷、腐蚀、疲劳裂纹等，造成海洋工程抗力的衰减，使得这些海洋结构物在役期间都需要不间断地进行维护、修复，以保证结构能够安全可靠地运行。
[0003]目前，世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多，应用较成熟的是电弧焊。湿法焊接的最大特点是设备简便、施工灵活、价格便宜，但是湿法水下焊接仍难得到较好的焊接接头，因此还不能用于焊接重要的海洋工程结构。干法焊接设备复杂，施工费用高，周期长，其适应的接头形式有限。因此，寻找一种既简单灵活，又能获得优质焊缝的新型水下焊接方法，已成为我国水下焊接研究的主要目标。
[0004]局部干式焊接是用气体将正在焊接局部区的水人为地排开，形成一个较小的气相区，使电弧在其中稳定燃烧的焊接方法。与高压干式焊接相比，局部干式无需大型昂贵的排水气室，适应性明显增大。由于它降低了水的有害影响，使焊接接头质量较湿法焊接有明显改善。它综合了湿式和干式两者的优点，既具有湿式焊接简单灵活的优点，又能像干式焊接那样得到优质焊缝，同时由于设备简单，成本较低，因此是很有应用前景的水下焊接方法。
[0005]早在80年代，国内哈焊所就研制出了水下局部排水CO2半自动焊接，得到了质量较好的焊缝，并成功地进行了海洋工程结构的修复，不足之处是焊接工程需要大量的CO2气体，而且排水罩较大，操作不方便，另外，排水罩与潜水员头盔相连接，限制了潜水员的灵活性。华南理工大学水下焊接课题组成功研制出一套采用微型排水罩的水下局部干法药芯焊丝焊接设备和工艺，但其操作基本处于盲焊状态，无法观察焊接电弧与熔池形态，更无法实现焊枪的摆动，且焊接起始时电弧区域有水的存在，影响焊接质量。北京石油化工学院发明的局部干式自动焊接排水装置，采用水下焊接摄像头与自动遮光电焊镜片，首次实现了自动化焊接，可是焊枪与罩体是柔性连接，无法实现稳定地有规律地摆动，焊枪结构过于简单，影响焊接电弧稳定性，且密封垫与橡胶裙组成的密封体在坡口焊或较大角焊时不容易实现较好的排水效果，无法保证焊接过程的稳定性，排水气体的消耗量依然很大。
[0006]目前，水下局部干法自动焊接方法仍然存在一些不足之处:(1)不能很好地排除焊接烟雾的影响，降低摄像头拍摄质量。(2)在进行坡口焊或较大角焊时，无法保证焊接区域没有水的存在，影响焊接质量。(3)由于冷却速度过快，熔池不易铺展，易造成焊道与母材或焊道之间的未熔合等缺陷。(4)排水罩尺寸过大，无法到达空间较小的焊接修复区域，进而无法修复。(5)排水气体的消耗量很大，需要携带大量的储气瓶。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术的不足之处，本发明提供一种便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩，用气体将焊接局部区的水排开，形成一个较小的气相区，使电弧在其中稳定燃烧，实现稳定可靠的焊接过程以及形成接近陆上焊接质量的接头。该装置运用普通陆上实芯焊丝或药芯焊丝就可以进行水下焊接，焊接过程中水面工作人员可以清楚看到电弧燃烧过程及熔池形态。该装置可用于浑水环境或能见度较低的水下环境以及恶劣环境的焊接，如水流速度较大、强辐射等水下环境，可以进行堆焊、角焊、坡口焊等焊接。
[0008]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩，其中:该排水罩包括有排水罩体、焊枪、水下摄像组件、焊接摆动器和排水密封装置；
[0009]所述排水罩体包括有上端盖、有机玻璃罩、下端盖，通过螺纹连接将夹持杆、进气快插接头、下锁紧套，镇静气室、水下摄像组件分别固定在上端盖的上、下侧，上端盖、下端盖通过螺纹与有机玻璃罩连接；
[0010]所述焊枪包括有依次连接的铜制焊炬、喷气嘴，导电嘴；铜制焊炬上部夹持有焊接摆动器；
[0011]所述排水密封装置的结构是在下端盖外周设有排水毛毡，并在排水毛毡的外周套有毛毡裙，并通过喉箍将排水排水毛毡、毛毡裙紧固在下端盖上；焊枪的铜制焊炬通过上锁紧套、下锁紧套紧固，并使焊枪插入有机玻璃罩内，上锁紧套、下锁紧套之间设有弹性橡胶皮套。
[0012]本发明的效果是本发明结构简单，精巧便捷，成本较低，排水效果显著，焊接过程稳定可靠，形成接近陆上焊接质量的接头提高了焊接效率，易于推广。本发明通过焊接摆动器夹持并带动焊炬，实现焊枪沿缝方向左右直线往返式摆动，改善焊缝成形和提高生产效率，防止焊道间未熔合的发生。其中摆动幅度(±8mm)、摆动速度(0-2300mm/min)、摆动左停留时间(0_2s)、摆动中间停留时间(0_2s)和摆动右停留时间(0_2s)都可以单独设定。本发明采用水下焊接摄像头与自动感光电焊镜片，可以实现焊接过程的可视化，焊前和焊后无需拆卸滤光片；采用冷光源进行照明，采用激光笔进行焊道对中，保证焊道的准确位置。本发明进气孔采用快插接头，保证了密闭性和多次插拔灵活性。在排水罩内采用层流进气方式，可使排水气体均匀地分散开，罩内同一高度处气流量相等，将罩内海水整体向下压并排出，且不会对电弧产生扰动。本发明通过改变摆动器对焊炬的夹持部位，实现焊枪干伸长的自由调节；可以实现焊接前倾、后倾焊，满足焊接工艺需要。本发明下端盖外侧套一毛毡，并在毛毡的外侧再套一毛毡裙，再用喉箍将排水毛毡、毛毡群固定在下端盖上，使罩内的气压与罩外的水压处于动平衡状态，同时使气体成细小气泡平稳外逸，从而达到阻挡罩外的水不能进入罩内，在排水罩内部形成稳定的无水区域。而且毛毡耐高温，不易烧损，使用寿命长。本发明的排水罩体完全可以罩住焊接接头，使其与水隔离，排除水环境对焊接过程稳定性的不利影响，以及降低焊缝和热影响区冷却速度，减少组织中淬硬马氏体相的百分比，提高焊接接头性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明总体结构剖视示意图。
[0014]图中；[0015]1.焊接摆动器2.上锁紧套3.橡胶皮套4.下锁紧套5.上端盖
[0016]6.夹持杆7.快速插头8.镇静气室9.上下焊接组件
[0017]10.有机玻璃罩体11.铜制焊炬12.喷气嘴13.导电嘴
[0018]14.下端盖15.排水毛毡16.毛毡裙17.喉箍
【具体实施方式】
[0019]结合附图及实施例对本发明的便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩结构加以说明。
[0020]本发明的便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩的设计思想是用气体将焊接局部区的水排开，形成一个较小的气相区，使电弧在其中稳定燃烧，实现稳定可靠的焊接过程以及形成接近陆上焊接质量的接头。该装置运用普通陆上实芯焊丝或药芯焊丝就可以进行水下焊接，焊接过程中水面工作人员可以清楚看到电弧燃烧过程及熔池形态。该装置可用于浑水环境或能见度较低的水下环境以及恶劣环境的焊接，如水流速度较大、强辐射等水下环境，可以进行堆焊、角焊、坡口焊等焊接。
[0021]如图1所示，本发明的便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩结构是，该排水罩包括有排水罩体、焊枪、水下摄像组件9、焊接摆动器I和排水密封装置；
[0022]所述排水罩体包括有上端盖5、有机玻璃罩10、下端盖14,通过螺纹连接将夹持杆
6、进气快插接头7、下锁紧套4，镇静气室8、水下摄像组件9分别固定在上端盖14上、下侧，上端盖5、下端盖14通过螺纹与有机玻璃罩10连接。
[0023]所述焊枪包括有依次连接的铜制焊炬11、喷气嘴12，导电嘴13 ;铜制焊炬11上部夹持有焊接摆动器I。所述的焊接摆动器I外接控制盒操控，从而实现不同形式的摆动。所述的排水罩体上端盖5的夹持杆6和焊接摆动器I可与焊接行走机构连接。
[0024]所述排水密封装置的结构是在下端盖14外周设有排水毛毡15，并在排水毛毡15的外周套有毛毡裙16，并通过喉箍17将排水排水毛毡15、毛毡裙16紧固在下端盖14上；焊枪的铜制焊炬11通过上锁紧套2、下锁紧套4紧固，并使焊枪插入有机玻璃罩10内，上锁紧套2、下锁紧套4之间设有弹性橡胶皮套3。所述的排水毛毡15可根据焊接工件坡口形式，改变形状。
[0025]所述水下摄像组件9包括有水下摄像头、自动感光电焊镜片、冷光源和激光笔。所述的水下摄像头具备自动调焦功能，配合自动感光电焊镜片，实现焊接可视化。
[0026]本发明的便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩功能是这样实现的:
[0027]如图1所示，将便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩安装完毕后，入水前，先通焊枪中的保护气体，防止水回流进入焊枪，影响焊接质量。到达焊接位置后，固定此排水罩，储气瓶中排水气体通过快插接头进入镇静气室，以层流方式进入该排水罩，将排水罩内积水平缓排出，通过水下摄像组件9观察罩内积水是否排出彻底，必要时可增加通气量。
[0028]焊接准备工作就绪后，调整焊接工艺参数，设置保护气体流量、焊枪倾角、干伸长等，方可进行焊接。焊接电弧在该排水罩内的气相区域内燃烧，保护气体、排水气体、水汽化产生的水蒸气以及焊接烟雾越来越多，罩内的压力也随之增大，排水装置与工件接触，排水毛毡15、毛毡裙16作用如同一个“单向阀门”，即只允许罩内的气体排出，但该排水罩外的水不能进入焊接区域，在该排水罩内维持稳定的气相区域及焊接区域，保证焊接过程的稳[0029]水下摄像组件9采用冷光源照明、摄像头自动调节光圈进行对焦以及自动感光电焊照片，保证拍摄质量。水下摄像组件9采集焊接图像并通过传输电缆输送到水上的多功能控制台，控制人员根据这些视频信息，通过焊接控制系统调整焊接工艺参数，实现对此排水罩的远程监控。若罩内焊接烟尘较多，影响水下拍摄质量时，可增加排水气体流量，将焊接烟雾排出，再恢复到原设定值。
【权利要求】
1.一种便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩，其特征是:该排水罩包括有排水罩体、焊枪、水下摄像组件(9)、焊接摆动器(I)和排水密封装置；所述排水罩体包括有上端盖(5)、有机玻璃罩(10)、下端盖(14)，通过螺纹连接将夹持杆(6)、进气快插接头(7)、下锁紧套(4)，镇静气室(8)、水下摄像组件(9)分别固定在上端盖(14)上、下侧,上端盖(5)、下端盖(14)通过螺纹与有机玻璃罩(10)连接；所述焊枪包括有依次连接的铜制焊炬(11)、喷气嘴(12)，导电嘴(13);铜制焊炬(11)上部夹持有焊接摆动器(I);所述排水密封装置的结构是在下端盖(14)外周设有排水毛毡(15)，并在排水毛毡(15)的外周套有毛毡裙(16)，并通过喉箍(17)将排水排水毛毡(15)、毛毡裙(16)紧固在下端盖(14)上；焊枪的铜制焊炬(11)通过上锁紧套(2)、下锁紧套(4)紧固，并使焊枪插入有机玻璃罩(10)内，上锁紧套(2)、下锁紧套(4)之间设有弹性橡胶皮套(3)套。
2.根据权利要求1所述的便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩，其特征是:所述水下摄像组件(9)包括有水下摄像头、自动感光电焊镜片、冷光源和激光笔。
【文档编号】B23K9/32GK103433606SQ201310362777
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】王保祥, 程方杰, 王东坡, 胡生辉, 张哲
申请人:天津大学