激光增强高压干法水下焊接对准定位装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，包括两端通过吊耳固定于高压焊接试验舱内壁的横杆，横杆上固定有上定位杆，上定位杆的中部通过磁力底座固定在高压焊接试验舱内壁，上定位杆的下部通过转接装置连接有下定位杆，下定位杆的下部固定有定位块，定位块上固定有焊枪夹持块，焊枪夹持块夹持有焊枪，焊枪下部的高压焊接试验舱内壁设有二维运动焊接平台。可实现在狭窄的高压焊接试验舱内，对焊枪位置、角度进行综合调整，使激光束能够准确作用到焊丝端部，而不对电弧产生明显扰动。
【专利说明】激光增强高压干法水下焊接对准定位装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高压干法水下设备，尤其涉及一种激光增强高压干法水下焊接对准定位装置。
【背景技术】
[0002]随着海洋油气开发的深入与水下采油设备服役年限的增加，急需水下结构物焊接修复技术作为支撑。高压干法焊接是海洋工程水下维修的有效方法。与其他方法相比，具有最优的焊接质量与接头性能。但高压环境下，对于易于实现自动化的GMAW焊接而言，环境压力影响焊接电弧行为，使熔滴过渡变得困难。高压环境下良好的熔滴过渡难以实现，焊接过程稳定性和接头质量难以得到保证和控制。
[0003]激光具有极高的能量密度，当激光辐射熔滴时，熔滴强烈蒸发产生向下的反作用力，为熔滴过渡提供一个辅助分离力，减弱高压环境下反向等离子流力对熔滴过渡阻碍作用。因此可通过控制激光束的功率密度、辐射角等参数来控制高压干法水下焊接熔滴过渡状态。
[0004]然而，激光增强焊要求激光固定作用在熔滴上的特定位置而不是在电弧或母材上，且与熔滴运动方向成一定夹角，具有极高的精度调整要求。
[0005]现有技术中，在高压焊接试验中，试验舱舱门关闭时会产生强烈的振动，从而使提前调整完毕的激光束作用位置偏离焊丝端部，而舱门关闭后，将无法对舱内设备位置进行调整，因此需要开舱重新调整激光作用位置，一次激光增强焊接试验甚至需要多次调整才能勉强满足焊接需要，同时高压焊接试验舱空间密闭狭小，给不断调整焊枪位置的实验人员带来诸多不便。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种可实现对焊枪位置、角度进行综合调整，使激光束能够准确作用到焊丝端部，而不对电弧产生明显扰动的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置。
[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]本实用新型的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，包括两端通过吊耳固定于高压焊接试验舱内壁的横杆，所述横杆上固定有上定位杆，所述上定位杆的中部通过磁力底座固定在所述高压焊接试验舱内壁，所述上定位杆的下部通过转接装置连接有下定位杆，所述下定位杆的下部固定有定位块，所述定位块上固定有焊枪夹持块，所述焊枪夹持块夹持有焊枪，所述焊枪下部的高压焊接试验舱内壁设有二维运动焊接平台。
[0009]由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，由于包括两端通过吊耳固定于高压焊接试验舱内壁的横杆，横杆上固定有上定位杆，上定位杆的中部通过磁力底座固定在高压焊接试验舱内壁，上定位杆的下部依次通过转接装置、下定位杆、定位块、焊枪夹持块固定焊枪，可实现在狭窄的高压焊接试验舱内，对焊枪位置、角度进行综合调整，使激光束能够准确作用到焊丝端部，而不对电弧产生明显扰动。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型实施例提供的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置的结构示意图。
[0011]图2为本实用新型实施例中吊耳、横杆、上定位杆的装配关系示意图。
[0012]图3为本实用新型实施例中转接装置的结构示意图。
[0013]图4为本实用新型实施例中下定位杆、定位块、焊枪夹持块、焊枪的装配关系示意图。
[0014]图中:
[0015]1、高压焊接试验舱，2、吊耳，3、横杆，4、上定位杆，5、磁力底座，6、转接装置，7、下定位杆，8、定位块，9、焊枪夹持块，10、焊枪，11、二维运动焊接平台。
【具体实施方式】
[0016]下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。
[0017]本实用新型的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其较佳的【具体实施方式】是:
[0018]包括两端通过吊耳固定于高压焊接试验舱内壁的横杆，所述横杆上固定有上定位杆，所述上定位杆的中部通过磁力底座固定在所述高压焊接试验舱内壁，所述上定位杆的下部通过转接装置连接有下定位杆，所述下定位杆的下部固定有定位块，所述定位块上固定有焊枪夹持块，所述焊枪夹持块夹持有焊枪，所述焊枪下部的高压焊接试验舱内壁设有二维运动焊接平台。
[0019]所述的横杆沿所述高压焊接试验舱的轴向布置，并通过螺栓与所述吊耳连接固定。
[0020]所述横杆的中部设有两个长通槽，所述上定位杆的上端部开设两个通孔，两个通孔与两个长通槽通过螺栓连接。
[0021]所述的磁力底座的底部与高压焊接试验舱固定，磁力底座上的连杆与所述上定位杆固定连接。
[0022]所述的转接装置设有两个带有圆形通孔的模块，所述上定位杆和下定位杆分别插入到其中一个模块的圆形通孔中并通过螺栓固定，两个带有圆形通孔的模块之间通过转动轴连接。
[0023]所述的下定位杆的下端部开有两个通孔，所述的定位块上设有两个长通槽，两个通孔与两个长通槽通过螺栓连接。
[0024]所述定位块的另一端开设一个方形的凹槽，凹槽内开设两个通孔，所述的焊枪夹持块的端面上有一凸台，凸台上开有两个螺栓孔，所述凸台与所述凹槽匹配，所述定位块上的两个通孔与所述焊枪夹持块上的两个螺栓孔通过螺栓固定连接。
[0025]所述焊枪夹持块上开设螺纹通孔，所述螺纹通孔中设有螺栓对所述焊枪进行固定。
[0026]所述的横杆、上定位杆、下定位杆、定位块、焊枪夹持块的材料为铝合金。
[0027]本实用新型的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，针对激光增强高压干法水下焊接，可实现在狭窄的高压焊接试验舱内，对焊枪位置、角度进行综合调整，使激光束能够准确作用到焊丝端部，而不对电弧产生明显扰动。随焊接参数不同，激光照射位置也要发生变化。依据不同焊接参数下电弧平均弧长的不同，在激光束入射位置保持不变的情况下，通过调节焊枪高度，使激光束始终作用在处于熔滴生成阶段的熔滴上，发挥激光在高压环境下促进熔滴过渡的作用。将激光头和本实用新型的对准定位装置均与高压焊接试验舱舱壁固定，使得两套机构宏观上成为一个固定的整体，避免了开关舱门时带来的激光作用位置偏移。
[0028]本实用新型具有以下优点和效果:
[0029]1、本实用新型可实现在高压焊接试验舱内，位于舱外的激光头通过舱上的法兰孔将激光束精准作用在MIG焊接过程中的熔滴上，而不对焊接电弧产生明显扰动。
[0030]2、本实用新型可实现在高压焊接试验舱内对焊枪任意位置、任意角度的转动与平动，可对焊枪位置全方位调整。
[0031]3、本实用新型通过螺栓连接将对准装置与高压焊接试验舱固定，与同样固定于试验舱法兰处的激光头形成一个宏观整体，避免了舱门开关时带来的激光作用位置变动。
[0032]4、本实用新型操作灵活方便，整套装置与高压焊接试验舱可随时分离，对高压焊接试验舱的使用性能与安全性无任何不良影响。
[0033]具体实施例:
[0034]如图1至图4所示，主要由高压焊接试验舱1、吊耳2、横杆3、上定位杆4、磁力底座5、转接装置6、下定位杆7、定位块8、焊枪夹持块9、焊枪10和舱内二维运动焊接平台11组成。吊耳2与高压焊接试验舱I焊接为一体，为高压焊接试验舱I内壁固有配件。横杆3与吊耳2螺栓连接。定位杆4与横杆3内的长方形通槽螺栓连接，可通过旋松螺栓，使定位杆4沿长方形通槽滑动，调节焊枪沿高压焊接试验舱I轴向的位置。磁力底座5通过磁力将底部与高压焊接试验舱I内壁吸附在一起。磁力底座5上的连杆与定位杆4固定连接，用以增强上定位杆4的刚度，减少舱体振动对整个对准定位装置造成的影响。转接装置6连接上定位杆4与下定位杆7。定位块8与下定位杆7通过螺栓连接。旋松下定位杆7上的螺栓，可在定位块8的通槽内滑动，使焊枪在水平方向上调整位置。焊枪夹持块9端部的凸台嵌入定位块8的凹槽内，通过螺栓将焊枪夹持块9固定在定位块8上。焊枪10伸入焊枪夹持块9内的通孔中，紧固前焊枪10可在通孔内上下移动和旋转，调整焊枪10在高度方向和周向的位置。旋紧焊枪夹持块9内的螺栓，可将焊枪10固定。将焊接试件置于二维运动焊接平台11台面上，通过运动机构优化调整焊接位置。
[0035]通过高压焊接试验舱I的穿舱法兰，将位于舱外的激光头引导光导入舱内。分别旋松各组件的螺栓，调节吊耳2与横杆3、下定位杆7与定位块8、焊枪夹持块9与焊枪10的相对位置，使焊枪可在轴向、竖直、水平方向上运动，对焊枪位置进行粗调整，最终使焊丝端部处于激光引导光的光斑笼罩下。引导光与真实激光的作用位置相同。可通过判断引导光在焊丝上的位置，来预测激光在焊丝上的作用位置。通过不断调整吊耳2与横杆3、下定位杆7与定位块8、焊枪夹持块9与焊枪10的相对位置，优化焊丝端部的位置及激光的离焦量，使照射在焊丝端部的引导光直径略大于焊丝直径。
[0036]旋松转接装置6的螺栓，调节下定位杆7的角度，用校准仪进行校准，使下定位杆7竖直，进而使焊丝竖直向下，满足激光增强焊对焊丝角度的要求。
[0037]关闭高压焊接试验舱1，操控舱内二维运动焊接平台11，设置焊接参数，在高压环境下进行焊接。利用实验室已搭建的高速摄像图像采集系统观测电弧长度。开启高压焊接试验舱1，依据所观测的平均电弧弧柱长度，通过调整吊耳2与横杆3、定位杆7与定位块8、焊枪夹持块9与焊枪10的相对位置，对焊丝端部位置进行微调整。最终在保证激光引导光能完全笼罩焊丝端部、激光引导光光斑直径略大于焊丝直径的前提下，调整焊丝高度，避免导入的激光对电弧造成扰动。
[0038]关闭高压焊接试验舱1，操控舱内二维运动焊接平台11，设置焊接参数，开启激光器，进行激光增强高压水下焊接试验。
[0039]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，包括两端通过吊耳固定于高压焊接试验舱内壁的横杆，所述横杆上固定有上定位杆，所述上定位杆的中部通过磁力底座固定在所述高压焊接试验舱内壁，所述上定位杆的下部通过转接装置连接有下定位杆，所述下定位杆的下部固定有定位块，所述定位块上固定有焊枪夹持块，所述焊枪夹持块夹持有焊枪，所述焊枪下部的高压焊接试验舱内壁设有二维运动焊接平台。
2.根据权利要求1所述的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，所述的横杆沿所述高压焊接试验舱的轴向布置，并通过螺栓与所述吊耳连接固定。
3.根据权利要求2所述的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，所述横杆的中部设有两个长通槽，所述上定位杆的上端部开设两个通孔，两个通孔与两个长通槽通过螺栓连接。
4.根据权利要求3所述的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，所述的磁力底座的底部与高压焊接试验舱固定，磁力底座上的连杆与所述上定位杆固定连接。
5.根据权利要求4所述的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，所述的转接装置设有两个带有圆形通孔的模块，所述上定位杆和下定位杆分别插入到其中一个模块的圆形通孔中并通过螺栓固定，两个带有圆形通孔的模块之间通过转动轴连接。
6.根据权利要求5所述的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，所述的下定位杆的下端部开有两个通孔，所述的定位块上设有两个长通槽，两个通孔与两个长通槽通过螺栓连接。
7.根据权利要求6所述的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，所述定位块的另一端开设一个方形的凹槽，凹槽内开设两个通孔，所述的焊枪夹持块的端面上有一凸台，凸台上开有两个螺栓孔，所述凸台与所述凹槽匹配，所述定位块上的两个通孔与所述焊枪夹持块上的两个螺栓孔通过螺栓固定连接。
8.根据权利要求7所述的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，所述焊枪夹持块上开设螺纹通孔，所述螺纹通孔中设有螺栓对所述焊枪进行固定。
9.根据权利要求1至8任一项所述的激光增强高压干法水下焊接对准定位装置，其特征在于，所述的横杆、上定位杆、下定位杆、定位块、焊枪夹持块的材料为铝合金。
【文档编号】B23K37/02GK204053313SQ201420554005
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】朱加雷, 马正住, 周灿丰, 焦向东, 李卫强, 石庭深, 冯艳鹏, 贾存锋 申请人:北京石油化工学院