滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置及方法与流程

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置及方法。

背景技术：

滑轨套筒的主要功能是为滑轨在飞机机翼油箱内提供运动空间，故常呈薄壁、壳型、悬臂梁受力结构，其中心轴线与滑轨的运动轨迹一致、呈弧形，即弧形轴线曲面套筒。现实中滑轨套筒的结构常呈系列化，然而每种规格套筒的外形尺寸均受其安装位置限制，呈现出一定的差异性。滑轨套筒的典型结构型式之一如附图1所示，筒体直径一般在100mm-300mm之间，零件壁厚在2mm-6mm之间，套筒的中心轴线呈空间弧形，弧形轴线的半径在500mm-2000mm之间，套筒的长度在400mm-700mm之间。每种规格套筒的直径、弧形轴线半径、套筒长度均略有不同，故该系列套筒的通用性较差。其中，排水管接头轴心设有通孔且该通孔与筒体的交汇点是套筒处于安装位置的最低点，用于将飞行过程中产生的冷凝水及时排出套筒内腔。

采用焊接方法分段拼接是实现滑轨套筒整体化制造的最佳方法，即先在筒体的尾部拐角处以套筒安装最低点为中心，开设排水孔，再将排水管接头焊于排水孔处，最后再实现法兰盘和筒体的连接。

目前，在焊接排水管接头和滑轨套筒筒体的对接环焊缝时，为获得高质量的焊接接头，往往在焊缝背面，即筒体内部整体充装惰性保护气体，防止焊接熔池和焊缝高温区发生氧化、氮化等。但目前滑轨套筒筒体内部整体充装惰性保护气体效率低下，还极大地浪费惰性保护气体，同时，由于作业人员长期处于高浓度的惰性保护气体环境中作业，也会对作业人员的身体健康造成一定的危害。因此，如何提出一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置及方法，通过减小惰性保护气体充装量，在保证焊接过程中惰性气体保护效果的前提下，提高焊接作业效率，进一步减小惰性保护气体对作业人员的身体健康危害是本领域技术人员亟需解决的技术难题。

技术实现要素：

（1）要解决的技术问题

本发明实施例第一方面提供了滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置，包括:锥形罩、夹持杆和气管。在满足内腔焊缝位置惰性气体充分保护的前提下，尽量压缩惰性气体保护空间，提高惰性气体充装效率，减少惰性气体使用量。

本发明实施例第二方面提供了一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护方法，能显著提高充气效率。

（2）技术方案

本发明的实施例第一方面提出了一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置，包括：锥形罩、夹持杆和气管；夹持杆的一端与所述锥形罩连接，另一端与驱动装置连接，用于在所述驱动装置的驱动下带动所述锥形罩移动；气管的一端与所述锥形罩连接，另一端与气源连接，用于向所述锥形罩内输入惰性气体。

进一步地，所述锥形罩包括锥形壳座、密封环带和夹持端；

所述夹持端为空心结构，其一端与所述锥形壳座的锥形结构的尖端连接，另一端与所述气管连接，所述夹持杆夹持在所述夹持端上；

所述密封环带为圆台结构，其圆台结构的上端面包覆在所述锥形壳座的圆锥面上。

进一步地，所述夹持端的空心结构的一端设有内螺纹，所述夹持端通过内螺纹与所述气管连接。

进一步地，所述惰性气体保护装置还包括套筒固定装置，用于固定所述滑轨套筒。

进一步地，所述惰性气体保护装置还包括监测组件，用于监测所述锥形罩与所述滑轨套筒的接触情况。

进一步地，所述监测组件包括摄像头和光源，所述摄像头和所述光源设置在所述锥形壳座的内壁上。

进一步地，所述锥形罩下端面的直径为滑轨套筒与排水管接头的对接环焊缝直径的1.2倍-3倍。

本发明的实施例第二方面提出了一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护方法，包括：

固定所述滑轨套筒，并使所述排水管接头呈直立向上状态；

所述夹持杆的一端夹持并驱动所述锥形罩，使所述锥形罩运动至指定位置且使其与所述滑轨套筒的筒体内表面接触；

开启气源，使惰性气体充满所述锥形罩与所述滑轨套筒的筒体内表面所形成的锥形空间内；

实施所述排水管接头和所述滑轨套筒的筒体的焊接；

焊接结束滞后关闭气源，使所述锥形罩运动出所述滑轨套筒的内腔。

（3）有益效果

本发明通过锥形罩将惰性气体局限在很小的锥形空间内，实现排水管接头内腔焊缝的快速惰性气体保护，显著提高充气效率，大幅节约惰性保护气体使用量，并进一步减轻高浓度的惰性保护气体环境对作业人员的危害；而且锥形罩通过驱动装置驱动能准确移动到滑轨套筒内腔的焊接位置，与滑轨套筒内腔贴合紧密，进一步降低外界空气的进入，有利于提高锥形空间内惰性气体的浓度，从而提高焊接质量。

同时，本发明方法较现有技术具有操作过程简单、配合本发明的惰性气体保护装置效果好的优点。

除此之外，本本发明的锥形罩通用性和使用柔性好，配合驱动装置可适于各种形状的筒形结构、管形结构、壳体结构、箱体结构等的环形管接头内腔焊缝的局部惰性气体保护，尤其适用于狭小空间内腔局部焊接的局部惰性气体保护，从而适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中一种滑轨套筒的典型结构示意图。

图2是本发明实施例第一方面的一种惰性气体保护装置应用在滑轨套筒焊接过程的结构示意图。

图3是本发明实施例第一方面中锥形罩的结构示意图。

图4是本发明实施例第一方面中监测组件的结构示意图。

图5是本发明实施例第二方面的一种惰性气体保护方法的流程示意图。

图中：1-锥形罩；11-锥形壳座；12-夹持端；13-密封环带；14-内螺纹；15-通孔；2-气管接头；3-夹持杆；4-气管；5-监测组件；51-摄像头；52-光源；6-套筒固定装置、驱动装置7、气源8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参照附图2-附图5并结合实施例来详细说明本申请。

参阅附图2所示，根据本发明实施例第一方面的一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置，锥形罩1、夹持杆3和气管4；夹持杆3的一端与所述锥形罩1连接，另一端与驱动装置7连接，用于在所述驱动装置7的驱动下带动所述锥形罩1移动；气管4的一端与所述锥形罩1连接，另一端与气源8连接，用于向所述锥形罩1内输入惰性气体。

参阅附图2所示，本发明实施例中滑轨套筒筒体与排水管接头进行焊接时通入惰性气体进行保护有利于提高焊接质量；同时考虑到现有在滑轨套筒筒体内部整体充装惰性保护气体效率低下，还极大地浪费惰性保护气体的实际情况；本发明实施例创造性地利用驱动装置7驱动夹持杆3的移动从而带动锥形罩1在滑轨套筒筒体内外的移动，利用锥形罩1锥形结构形成的小空间结构在夹持杆3的移动下带动到滑轨套筒筒体与排水管接头焊接位置处；最后气源8通过气管4向所述锥形罩1内输入惰性气体进行焊接保护；由于锥形罩1的小空间结构可以使得惰性保护气体的使用量大大减少，能减少惰性气体外泄量，从而降低惰性气体对作业人员的身体健康的危害；除此之外，本申请中的锥形罩1与滑轨套筒筒体能紧密连接，减少惰性气体的外泄，同时能保证锥形罩1内惰性气体的浓度，能更加有利于焊接，提高焊接质量；且本申请中夹持杆3在驱动装置7驱动下能自由伸缩，控制过程简单、方便、可靠。

需要说明的是，驱动装置7可以选用诸如机器人、数控系统等，能实现在三维空间能自由活动，其具体结构不应构成对本申请的限制。气源8一般为惰性气体，可以包括氦气、氖气、氩气等，同时为提高焊接质量，惰性气体浓度应不低于99.99%。

具体地，参阅附图3所示，根据本发明的有一个实施例，锥形罩1可以包括锥形壳座11、密封环带13和夹持端12；夹持端12为空心结构，其一端与锥形壳座11的锥形结构的尖端连接，另一端与气管4连接，夹持杆3夹持在夹持端12上；密封环带13为圆台结构，其圆台结构的上端面包覆在锥形壳座11的圆锥面上。将锥形罩1设计成锥形结构，有利于惰性气体在其内部的聚集并缩小内部空间，减少惰性气体的用量，可以减少惰性气体对环境的污染和作业人员的伤害；设置的包覆在锥形壳座11的圆锥面上的密封环带13在驱动装置7驱动到滑轨套筒内壁时，可以利用密封环带13柔软、贴合紧密度高的特点将其与滑轨套筒内壁紧密贴合，减少惰性气体的泄漏和外部空气的进入，进一步提高焊接质量、减少环境污染、保护作业人员安全。

进一步地，考虑到焊接过程中焊缝周围温度较高，密封环带13可以选用耐高温橡胶材质制备，同时锥形壳座11和密封环带13可以由高温胶实现胶接，从而提高锥形罩1的耐高温性能。

进一步地，参阅附图3所示，夹持端12的空心结构的一端设有内螺纹14，夹持端12可以通过内螺纹14与气管4连接.通过螺纹方式连接，具有连接可靠、方便的优点。

根据本发明实施例的一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置还包括套筒固定装置6，用于固定滑轨套筒；滑轨套筒筒体与排水管接头在焊接时要保持稳定的位置关系，因此，利用套筒固定装置6固定滑轨套筒可以确保滑轨套筒筒体与排水管接头在焊接过程中不发生相对移动；同时利用套筒固定装置6固定滑轨套筒可以确保焊接位置固定不发生移动，从而驱动装置7可以将锥形罩1送至预制的位置即可，不需要每次焊接时调节驱动装置7驱动锥形罩1的送至位置。

根据本发明实施例的一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置还包括监测组件5，监测组件5用于监测锥形罩1与滑轨套筒的接触情况。锥形罩1在驱动装置7驱动下与滑轨套筒内壁在贴合过程中不可避免地会产生些微的偏移，因此，监测组件5的设置可以监测到无法准确看到的锥形罩1与滑轨套筒的接触情况，从而可以给工作人员提供依据，工作人员根据偏差情况操纵驱动装置7来调节锥形罩1与滑轨套筒筒体的贴合程度，从而能确保锥形罩1与滑轨套筒筒体紧密贴合。

进一步地，参阅附图4所示，监测组件5可以包括摄像头51和光源52，摄像头51和光源52设置在锥形壳座11的内壁上。其中光源52用于为摄像头51工作提供亮度，避免因锥形壳座11内空间狭小、亮度不够影响摄像头51的正常采集图像，而摄像头51可以传递为后续的处理装置和显示装置，如计算机，将锥形罩1的贴合情况显示在计算机上，便于作业人员观察和调节。最后，摄像头51和光源52的数量依据实际需要而定，其不应构成对本申请的限制，如附图4中各设置有三个摄像头51和三个光源52；同时摄像头51和光源52可以成对出现，可以确保每一个摄像头51都有一个补光用光源52。实践中，对监测组件5还可以设置必要的防护罩等防护措施。

具体地，锥形罩1下端面的直径宜设计为滑轨套筒与排水管接头的对接环焊缝直径的1.2倍-3倍，这样可以将排水管接头的对接环焊缝完全置于锥形罩1的锥形空间内。在实际焊接时，滑轨套筒筒体与排水管接头一般通过环焊连接，所以，锥形罩1下端面的直径设计可以确保锥形罩1内的惰性气体能覆盖焊接区域。

参阅附图5所示，根据本发明实施例第二方面的一种滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护方法，包括如下步骤：

固定滑轨套筒，并使排水管接头呈直立向上状态；

夹持杆3的一端夹持并驱动锥形罩1，使锥形罩1运动至指定位置且使其与所述滑轨套筒的筒体内表面接触；

开启气源8，使惰性气体充满锥形罩1与滑轨套筒的筒体内表面所形成的锥形空间内；

实施排水管接头和滑轨套筒的筒体的焊接；

焊接结束滞后关闭气源8，使锥形罩1运动出所述滑轨套筒的内腔。

下面以一个具体的实例来说明本发明实施例的滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护方法，主要由以下步骤完成：

步骤1、将滑轨套筒固定于套筒固定装置6中，并使排水管接头基本呈直立向上状态；

步骤2、夹持杆3的一端夹持固定在锥形罩1的夹持端12的中部，启动驱动装置7，使锥形罩1运动至指定位置且使其密封环带13与筒体内表面全接触；

步骤3、开启惰性气体的气源不少于15s，采用纯度不小于99.99%的惰性气体ar的密度大于空气，持续向锥形罩1内通入不少于15s、15l/min-25l/min的ar能够保证排除空气，使惰性气体充满锥形罩1与滑轨套筒筒体内表面所形成的锥形空间；

步骤4、实施排水管接头和滑轨套筒筒体的环形拼接点焊和焊接，焊接前确保环形焊缝的装配错边量不大于0.1δ，δ为焊接边壁厚，点焊和焊接采用的是氩弧焊或激光焊。

步骤5、滞后不少于10s关闭气源8，启动驱动装置7使锥形罩1运动出滑轨套筒的内腔，完成滑轨套筒排水管接头的焊接，滞后关气更有利于防止焊缝氧化或氮化等。

经验证，采用将本发明实施例第二方面的滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护方法应用在本发明实施例第一方面的滑轨套筒排水管接头焊接用惰性气体保护装置上，能够实现滑轨套筒内腔焊缝位置惰性气体的快速充装，保证焊接保护效果和焊接质量，显著减少惰性气体使用量，有效保护作业人员身体健康和减少环境污染。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。