一种产生涡旋气流的水下局部干法电弧焊枪装置的制作方法

本发明属于机械加工领域，涉及水下焊接技术，具体为一种产生涡旋气流的水下局部干法电弧焊枪装置。

背景技术：

水下局部干法焊接是目前一种处于研究热点当中的水下焊接方法，由于其综合了部分干法焊接的优点，又大大降低了焊接的成本，因此在水下焊接方法当中具有极高的应用前景，利用普通焊条就能实现水下局部干法焊接则更是大大降低了成本，提高了应用的场合。而如何有效的在焊接区局部将水排开，并对焊条进行保护和自动送进则成为水下局部干法焊条电弧焊的关键技术。已有专利号为ZL201620037641.9实用新型公开了一种《带喷嘴的水下干式电弧焊焊接装置》,其主体机构焊枪通过喷嘴当中的气体排水，并利用气缸或油缸来完成焊条的自动送进，其在应用时存在如下不足：（1）气体为单侧垂直下送，容易造成气体偏斜，并且排水效果不够好；(2)采用气缸或油缸作为焊条推进机构，附带气管和油管，装置较为复杂，且速度存在惯性，不易控制；（3）采用电磁夹头作为焊条夹进机构，设计较为复杂，成本高，且稳定性不好。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的技术目的是提供一种可改善现有技术不足的水下局部干法焊条电弧焊枪装置，其技术方案为：

一种产生涡旋气流的水下局部干法电弧焊枪装置，设有焊把和枪管，其特征在于：

所述枪管在焊条伸出端设有气体喷嘴，所述气体喷嘴内设有汇流腔，所述汇流腔的外部设有与气源设备连接的进气管，汇流腔中部设有一涡流环，所述涡流环的顶板设有容焊条通过的通孔，涡流环的底部开口朝向枪管端口，涡流环的侧壁设有使进气形成旋流的若干切向涡流孔，且所述涡流孔的孔径随气体流向朝枪管端口一侧倾斜。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

所述焊条的药皮外侧涂覆有防水层，防止焊条在水下受潮失效。

所述枪管设有齿条防水套筒、齿轮箱和焊条防水套筒，所述齿条防水套筒和焊条防水套筒相对地安装在齿轮箱的上、下两侧，密封连接，所述气体喷嘴设置在所述焊条防水套筒的底端。所述齿条防水套筒内设有齿条，所述齿条的底端通过联轴器与焊条防水套筒内的焊条连接，所述齿轮箱内设有通过齿轮副驱动所述齿条在竖直方向上运动的驱动机构，所述齿轮副的输出端齿轮与齿条前侧的齿牙啮合。

连接焊条的焊接电缆位于焊条防水套筒内的部分盘成螺旋状，避免电缆随着相关部件运动时出现塞结的现象。

所述齿条在未设置齿牙的后侧设有定位滚轮，防止齿条在上下运动过程中偏移。

所述齿轮副的左右两侧设有挡板，保障齿轮副稳定工作。

所述焊接电缆与联轴器的上部采用轴销连接。

所述联轴器的下部在轴向上设有开口槽，将联轴器下部等份切割，形成若干卡爪，焊条插在所述卡爪中；所述联轴器的下部在其侧壁上开有环形槽，卡套卡在所述环形槽内将所述若干卡爪夹紧，使焊条不会轻易脱落。

所述卡套由弹性材料制成，为设有一开口的环形卡套，呈“Ω”型。

有益效果：

1）本发明焊枪装置通过涡流环使得气体在气体喷嘴内部形成涡流向下喷出，增强了焊接区的排水效果，更有利于在焊接区域形成局部干式环境。

2）本发明焊枪装置通过驱动机构带动齿轮机构，再通过齿轮机构带动齿条上下移动的方式来推进焊条的送进和回退，易于控制，性能稳定。

3）联轴器下部做成具有一定弹性的抓夹机构，用于固定焊条，结构设计简易，造价低，且使用方便。

4）本发明焊枪装置结构设计合理、安排紧凑，可靠性高，实用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为齿轮箱的结构示意图；

图3为联轴器与焊条和齿条的装配示意图；

图4为开口卡套的结构示意图；

图5为联轴器下部的横截面示意图；

图6为焊条防水套筒的结构示意图；

图7为涡流环的轴向剖面结构示意图；

图8为涡流环的示意图；

图9为涡流环的横截面示意图；

图10为气体喷嘴的结构示意图。

上图中，1-齿条防水套筒，2-齿条，3-焊接电缆 ，4-定位滚轮， 5-齿轮副，6-伺服电机，7-按钮,8-按钮,9-按钮,10-按钮,11-按钮,12-按钮, 13-焊把,14-齿轮箱,15-联轴器,16-焊条防水套筒,17-焊条,18-气体喷嘴 19-涡流环,20-进气管,21-电弧,22-工件,23-挡板,24-电机轴,25-销轴,26-涡流孔,27-销轴,28-焊芯,29-药皮,30-开口卡套,31-开口槽,32-环形槽。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的介绍。

一种产生涡旋气流的水下局部干法电弧焊枪装置，设有枪管和焊把13等组成部分。

如图1所示，所述枪管的底端设有气体喷嘴，所述气体喷嘴内设有环形的汇流腔18，所述汇流腔18的外部对称设有四个与气源设备连接的进气管20，如图10所示。汇流腔18中部设有一涡流环19，所述涡流环19的顶板中心处设有容焊条17通过的通孔，涡流环19的底部开口朝向枪管端口，涡流环19的侧壁设有使进气形成旋流的若干切向涡流孔26，如图7至图9所示，所述涡流孔26的孔径随气体流向朝枪管端口一侧倾斜，使旋流气体同时向枪管端口方向流出。

所述枪管由齿条防水套筒1、齿轮箱14和焊条防水套筒16等部分组成，所述齿轮箱14的顶面设有安装齿条防水套筒1的安装孔23，齿轮箱14的底面设有安装焊条防水套筒16的安装孔24，所述齿条防水套筒1、焊条防水套筒16与齿轮箱14通过螺纹连接的方式密封连接。

所述气体喷嘴设置在所述焊条防水套筒16的底端，齿条2的上部主体设置在所述齿条防水套筒1内，避免与水体接触，所述齿条2的底端通过联轴器15与焊条防水套筒16内的焊条17连接。所述齿轮箱14内设有驱动机构和减速齿轮副5，所述驱动机构优选采用重量轻、惯量小、调速平滑的高性能伺服电机6，所述齿轮副5包括安装在电机轴24上的第一齿轮和与齿条2前侧的齿牙啮合的第二齿轮，所述第二齿轮安装在销轴25上，齿轮副5的左右两侧设有挡板23，所述齿条2在未设置齿牙的后侧设有定位滚轮4，如图2所示。

所述焊把13上设有按钮6到按钮12，分别对应控制伺服电机6正转（焊条下送）、伺服电机6反转（焊条回抽）、送气、关气、伺服电机6转速增加（焊条送进速度加快）和伺服电机6转速减小（焊条送进速度减慢）的功能。

所述焊条17的药皮29外侧涂覆有防水漆或石蜡等防水物质制成的防水层，防止焊条17在水中受潮而失效。连接焊条17的焊接电缆3从齿轮箱14上部穿入，下部穿出进入焊条防水套筒16内，通过轴销29与联轴器15连接，位于焊条防水套筒16内的部分做成螺旋状盘在筒壁上，防止电缆塞结。

所述联轴器15的下部在轴向上设有相互垂直的两个开口槽31，如图5所示，将联轴器下部等份切割，形成四个卡爪，安装焊条17时，将焊条17插在所述卡爪中。所述联轴器15的下部在其侧壁上还开有环形槽32，卡套30卡在所述环形槽32内将所述若干卡爪夹紧。所述卡套30由弹性材料制成，为设有一开口的环形卡套，呈“Ω”型，如图4所示。

工作过程：

将焊条17从焊条防水套筒16插入到所述联轴器的位置，置于四个卡爪中心处，并安插到位，受卡套30的约束，四个卡爪将焊条17夹紧在中间，工作过程中不易脱落，且施加外力的情况下容易拔出。

将焊枪端部的四个进气管20与外部气源设备连接上，启动送气按钮，气体从焊枪的四个方向流入汇流腔18，并在汇流腔18中重新分布后进入涡流环19，经过涡流孔26的导引，进入涡流环19的气流形成总体向下流动的旋流气流，将焊接区的水体排开。启动伺服电机6，通过电机旋转和齿轮副5的传动，带动齿条2向下运动到合适的位置后停止，使焊条端部靠近工件22，焊接电缆3从齿轮箱14上部穿入，下部穿出，并在焊条防水套筒16内和联轴器15连接，联轴器15下端连接焊条17，经电弧21和工件22最后形成焊接回路，实现焊接的馈电。

焊接之前，可通过工艺试验，将伺服电机6转速和焊接电流相匹配，在试验过程中如若发现电机转速过慢或过快，可通过焊把13上的按钮手动对伺服电机转速进行调节。

水中更换焊条17时，将焊条从焊枪中直接拔出，插入新的焊条即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。