专利名称：O型环气体保护接触对焊装置及方法
技术领域：
本发明是一种o型环气体保护接触对焊装置及方法，该装置可以用于焊接
小管径薄壁不锈钢空心环、实心环及铝合金空心环、实心环等，属于焊接技
术领域。
背景技术：
对于薄壁小口径(4> 3 X 0. 5mm)的不锈钢焊接方法，国内国外普遍采用弧焊 方式，以微束等离子弧焊最为典型。弧焊的主要缺点为在整个熔化过程中热 量恒定难以控制。焊接过程的工艺参数要高度保持恒定，主要体现在电流的 恒定、电弧的恒长及焊接速度的均匀等方面。若采用能量高度集中的微束等 离子弧焊接,对于微小的横向摆动也会造成未熔合和未焊透等缺陷。且在焊接 过程中容易产生双弧现象导致焊接中断。在焊接效果上容易出现强度不够或 焊后通孔被堵塞。
发明内容
本发明提出了一种0型环气体保护接触对焊装置及方法，本发明可以通过 挤压量来控制焊接过程，形成闭环控制。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本装置包括由绝缘材 料制成的底板ll、焊接对中机构、顶锻加压单元、工件装卡单元和焊接挤压 量控制单元；
所述的焊接对中机构包括左半部分滑动机构和右半部分滑动机构两部
分
所述的左半部分滑动机构包括固定在底板上的截面为梯形的左底座、固 定在左底座斜面上的导轨、安装在直线导轨上的左滑块、左调整螺钉、左调 整螺钉支座、左挡板和截面为梯形的左滑板，左滑板的斜面与左滑块固定连 接，左挡板与左滑板固定连接，左调整螺钉穿过固定在左底座上的左调整螺 钉支座以螺纹的形式与左挡板连接。
所述的右半部分滑动机构包括固定在底板上的右底座、设置在右底座上 表面的右滑轨、安装在右滑轨上的右滑块、下表面与右滑块固定连接的右滑 板、与右滑板右侧固定连接的L型右扳手、固定在右滑板上表面左侧的两根 与右滑轨相垂直的滑轨、安装在滑轨上的滑块、固定在滑块上的右夹紧垫板、 设置在滑轨两侧并固定在右滑板上的第一测微头支座和第二测微头支座、穿 过第一测微头支座并与第一测微头支座螺纹连接的第一测微头、穿过第二测 微头支座并与第二测微头支座螺纹连接的第二测微头、固定在右滑块左右两 侧用于对右滑块进行限位的左限位块和右限位块。
所述的顶锻加压单元包括钢丝绳、悬挂砝码和固定在底板上的定滑轮，
钢丝绳的一端与所述的右半部分滑动机构中的L型右扳手固定连接，另一端 绕过定滑轮后又穿过底板上的通孔与悬挂砝码固定连接。
所述的工件装卡单元包括连接在左滑板上的左夹紧器和连接在右夹紧垫 板上的右夹紧器。所述的左夹紧器包括与左滑板固定连接的夹紧器座、与夹 紧器座固定连接的下电极座，前挡块和后挡块、以及设置在前挡块和后挡块 之间并能够相对于前挡块和后挡块滑动的上电极座、固定在下电极座内的下 电极、固定在上电极座内的上电极、与上电极座相连接的上接线板、与下电 极座固定连接的下接线板，下电极座上设置有用于通入保护气体的通孔，上 电极的下表面和下电极的上表面上设置有用于卡住工件的电极凹槽。右夹紧 器与左夹紧器结构相同。
所述的焊接挤压量控制单元包括固定在右夹紧器上的激光传感器和固定 在左夹紧器上的激光接收板。
所述的L型右扳手的一端通过销钉固定在右滑板上，另一端设置有拉销， 钢丝绳的一端与拉销固定连接，L型右扳手的拐点位置通过转销与木制底板相 连接，拉削到拐点的距离与销钉到拐点的距离相等。
所述的工件装卡单元中的上电极座与前挡块和后挡块之间形成滑动连 接，具体为芯轴的一端穿过上电极座并通过轴承连接在夹紧器座上，芯轴
与上电极座之间连接有弹簧，芯轴的另一端连接有凸轮，凸轮通过卡簧与芯
轴固定连接，凸轮的外表面与上电极座的外表表面相接触，凸轮上还连接有手柄。
本发明还包括固定在底板上并位于左夹紧器和右加紧器之间、互成90° 夹角布置的后摄像头与下摄像头。
在下电极的两侧设置有安装在左加紧器上的微型灯泡。
0型环气体保护接触对焊装置的焊接方法，该方法包括以下步骤
1) 将右扳手向后推开，然后把塞尺紧贴左夹紧器中的下电极，松开右扳 手，使塞尺夹紧在左夹紧器和右夹紧器中的下电极之间；
2) 扳开左右夹紧器上的手柄，将工件置于电极凹槽中，再将左右夹紧器 上的手柄压下，使工件被左右夹紧器夹紧，然后取出塞尺；
3) 通过后摄像头与下摄像头观测工件的位置，通过调整左调整螺钉和第 一测微头及第二测微头保证工件水平和垂直两方向的无错边；
4) 将左右夹紧器上的接线板分别与焊接电源相连接；
5) 通过左夹紧器座内的通孔中的导气装置通入保护气体；
6) 激光传感器不断采集其与接收板之间的距离，当该距离达到设定的挤 压量时则停止焊接。
7) 焊接过程中通过多次预热将工件接头部位均匀加热至塑性变形阶段通 过一次焊接在顶锻压力的作用下使工件接头部位挤压变形，达到焊接的效果。
本发明的有益效果
1) 本装置可大大减少工件的垂直方向，前后方向的错边及保证工件的伸 出长度的准确，即在工件的X、 Y、 Z三个方向确保工件的位置；
2) 该装置通过手柄拉销上的钢丝绳绕过定滑轮下端悬挂砝码，以重力作 为顶锻压力，从而保证焊接顶锻压力的稳定；
3) 本发明通过多次预热和焊接保证了热输入量的稳定。通过检验发现使 用该工艺焊缝强度较高，焊缝通孔不易被堵塞。无需控制弧焊过程中电弧的 稳定及焊接速度的稳定。产品合格率大大提高。
4 )本发明通过激光传感器采集焊接挤压量同时控制通电时间来保证焊接过
程中的挤压量大小；该控制方案实现了闭环反馈式控制方法，提高了产品合
格率，优于传统的开环依靠设定通电时间来进行的焊接。
图l是挤压量控制流程图2是顶锻压力控制流程图3是焊接方法示意图4是夹具整体立体图5是夹具左半部分导轨、左调整螺钉及左底板立体图6是安装夹具右半部分导轨及右底座立体图7是安装右滑板、手柄及转销立体图8是安装钢丝绳、砝码、定滑轮立体图9是安装MGW15C导轨及滑块右夹紧器垫板立体图IO是安装右半部分前后两测微头装配后立体图11是安装右半部分和左半部分导轨及滑板安装完成后立体图12是左夹紧器内部心轴立体图13是左夹紧器放松及夹紧立体图14是电极安装图，及电极顶丝立体图15是左夹紧器安装导气管后，导气管工作及非工作状态立体图； 图16是左夹紧器安装微型灯泡立体图 图17左半部分整体立体图； 图18是左半部分与右半部分整体立体图； 图19是安装激光传感器及接收板后立体图； 图20是安装后摄像头后立体图； 图21是安装下摄像头后立体图； 图22是整个夹具装卡工件及塞尺后立体图； 图23是安装塞尺及工件后局部放大立体图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
本实施例的整体构造分为左右两部分，将焊接接头置于左右两半部分电 极之间，以木制平板作为左右两半部分的底板，以此保证左半部分与右半部 分绝缘。
如图4所示，本实施例具体包括焊接对中机构、顶锻加压单元、工件装 卡单元和焊接挤压量控制单元四部分。
焊接对中包括左半部分滑动机构和右半部分滑动机构两部分，其具体结 构如图5 图11所示，下面对其进行详细说明.-
左半部分滑动机构如图4、图5所示，左半部分滑动机构安装在木制底板 的左侧上方，包括固定在底板11上的截面为梯形的左底座75、固定在左底座 75斜面上的导轨74、安装在直线导轨74上的左滑块73、左调整螺钉70、左 调整螺钉支座72、左挡板71和截面为梯形的左滑板21。左滑板21的斜面与 左滑块73固定连接，左挡板71与左滑板21固定连接，左调整螺钉70穿过 固定在左底座75上的左调整螺钉支座72以螺纹的形式与左挡板71连接，通 过旋转左调整螺钉70可使得左档板71带动左滑板21以上的部分沿着导轨74 方向左右移动。
本实施例中左底座75是直角梯形，其斜边与木制底板有一定的夹角。左 滑板21的斜边固定在左滑块上面，左滑板21的上表面与木制底版平行。
此种安装方式可以通过旋转左调整螺钉实现左半部分与右半部分高度差 的调整，以保证工件在垂直方向的无错边的可能性，并可实现左右两半部分 距离的远近调整，以调整工件伸出电极的长度。
右半部分滑动机构安装在木制底板的右侧上方，其结构如图6所示，包括 固定在底板11上的右底座82、设置在右底座82上表面的右滑轨(右滑轨包 括固定在右底板82上的两根相互平行的第一导轨81和第二导轨22)、安装在 右滑轨上的右滑块77、下表面与右滑块77固定连接的右滑板87、以及左限 位块76和右限位块78。右底座82安装在木制底板的右侧上方，右滑板87与 右半部分的四个右滑块77相连接，右滑块77通过螺栓固定右滑板87的位置。
右滑板的左侧为用于安装滑轨9的滑轨安装槽，右侧为一个通过销钉86连接 的右扳手85，右扳手85为L形，如图7 图11所示，通过前后推动右扳手 85可使右半部分沿导轨方向移动。在右扳手85的拐点处安装有转销83与转 销座23，转销座23固定在木制底板上面，转销固定在转销座23上。在L形 右扳手85上方还固定有拉销16，其中拉销16与拐点之间的距离与销钉86到 拐点的距离相等。钢丝绳88套在拉销槽内，钢丝绳88通过固定在木制底板 上的定滑轮18穿过木制底板的通孔，钢丝绳下端通过拉力传感器悬挂砝码20。 此种安装方式因拉削84与拐点之间的距离与销钉到拐点的距离相等，所以在 忽略摩擦力的情况下，实现以砝码重量等于钢丝绳拉力就等于焊接过程中的 顶锻压力，即以砝码重力作为焊接顶锻压力的施加方式。
如图6所示，左限位块76固定在右底板82的左侧，右限位块78固定在 右底板82的右侧，通过左右两限位块可防止滑块77滑出右滑轨。
右半部分前后调整机构如图7 图10所示，包括固定在右滑板87上表面 左侧的两根与右滑轨相垂直的滑轨9、安装在滑轨9上的滑块24、固定在滑 块24上的右夹紧垫板37、设置在滑轨9两侧并固定在右滑板87上的第一测 微头支座94和第二测微头支座96。前后调整机构通过前后第一测微头93和 第二测微头95分别穿过第一测微头支座94和第二测微头支座96后顶在右夹 紧器垫板37上实现。测微头支座内有螺纹，旋转第一测微头93及第二测微 头95可使右夹紧垫板37连同滑块24沿滑板9方向运动。
此种安装方式可实现右夹紧器可沿滑板方向前后移动，提供了工件在水平 方向无错边的可能性。
通过以上结构，使工件的伸出长度、工件的垂直方向的错边、以及工件左 右方向的错边均可严格控制，大大减小了焊接过程中因工件安装误差而产生 的废品。
工件装卡单元包括连接在左滑板21上的左夹紧器2和连接在右夹紧垫板 37上的右夹紧器14，左夹紧器2与右夹紧器14的结构相同。
左夹紧器2固定在左滑板右侧，其具体结构如图12 17所示，包括与左
滑板21固定连接的夹紧器座50、与夹紧器座50固定连接的下电极座102， 前挡块97和后挡块98、以及设置在前挡块97和后挡块98之间并能够相对于 前挡块97和后挡块98滑动的上电极座101、固定在下电极座102内的下电极 112、固定在上电极座101内的上电极lll、与上电极座101相连接的上接线 板103、与下电极座102固定连接的下接线板104。
工件装卡单元中的上电极座101与前挡块97和后挡块98之间形成滑动 连接，具体为芯轴99的一端穿过上电极座101并通过轴承连接在夹紧器座 50上，芯轴99与上电极座101之间连接有弹簧100,芯轴99的另一端连接 有凸轮106，凸轮106通过卡簧与芯轴99固定连接，凸轮106的外表面与上 电极座101相接触，凸轮106上还连接有手柄105。
此种安装方式保证上电极座可以在夹紧器内部上下运动，用来夹紧工件， 通过计算可让凸轮在与水平面承145°时自然锁定(因芯轴内部的弹簧在此位 置完全释放)。通过接线板可与焊接电源连接。由于电极只由顶丝固定，因此 拆卸方便，易于更换电极。
本实施例中，电极的固定是通过上下电极座侧面的顶丝顶紧，在上电极 111的下表面和下电极112的上表面还设置有电极凹槽25，用来卡住工件。
左夹紧器上还带有第一保护气接口 51和第二保护气接口 52，保护气管通 过夹紧器底座的第一通孔107和第二通孔108以可上下旋转的方式为焊接提 供保护气。保护气通过第一保护气入口 51和第二保护气入口 52进入，第一保 护气扳手34和第二保护气扳手35位置如图19所示，通过旋转该扳手可调整 第一保护气喷嘴113和第二保护气喷嘴114与工件之间的距离及角度如图15 (a)图15 (b)所示。此种安装方式，确定了保护气的通道，结构紧凑，不 必另加保护气装置，且通过保护气手柄可调整保护气吹向工件的位置，解决 了因工件伸出长度很短保护气无法到达工件接头处的难题。而选择钢管作为 导气管是为了防止因焊接过程中工件过热而损坏导气管。
如图20、图21为后摄像头122与下摄像头125安装图，其中后摄像头 122以水平正后方向安装在后摄像头安装座123内，用于观测焊接工件水平错
边量。下摄像头125以垂直工件正下方向安装在下摄像头安装座124内，用 于观测焊接工件垂直方向错边量。两摄像头互成90。夹角对工件接头位置进 行观测。
如图16所示，左夹紧器座50两侧安装有第一微型灯泡安装座115和第 二微型灯泡安装座116，而微型灯泡117则装卡于第一微型灯泡安装座115和 第二微型灯泡安装座116之中，用于为摄像头提供光源。微型灯泡117的装 卡角度可适当调整。
图19是激光传感器安装位置示意图，在右夹紧器的后方固定在右夹紧器 上的为激光传感器118，在左夹紧器的后方与激光传感器对应位置安装激光接 收板119。在焊接过程中，由于挤压变形，激光传感器118与激光接收板119 之间的距离也会相应发生变化。当该距离縮短至预定值时则会关闭焊接电源， 从而控制焊接积压量。本实施例中，激光传感器118与激光接收板119固定 在上电极座的侧面。
0型环气体保护接触对焊装置的焊接方法，该方法包括以下步骤
1) 将右扳手85向后推开，然后把塞尺121紧贴左夹紧器中的下电极112， 松开右扳手85，使塞尺121夹紧在左夹紧器2和右夹紧器14中的下电极之间；
2) 扳开左右夹紧器上的手柄，将工件120置于电极凹槽25中，再将左 右夹紧器上的手柄压下，使工件120被左右夹紧器夹紧，然后取出塞尺121， 此操作保证了工件伸出电极的长度即为塞尺的宽度。
3) 旋转左调整螺钉70并观察垂直视频观测器当该视频观测器上已发现 工件完全对中无错边时停止调整左调整螺钉70，旋转右夹紧器两侧的第一测 微头93与第二测微头95，并观测水平视频观测器当该视频观测器上已发现工 件完全对中无错边时停止旋转右夹紧器两侧的第一测微头93与第二测微头 95。此操作保证了工件的无错边装配。
4) 将左右夹紧器上的接线板分别与焊接电源相连接；
5) 通过左夹紧器座内的通孔中的导气装置通入保护气体，旋转第一保护 气手柄51和第二保护气手柄52使第一保护气喷嘴113和第二保护气喷嘴114
与工件120的距离及角度位置合适。
6) 激光传感器不断采集其与接收板之间的距离，当该距离达到设定的挤 压量时则停止焊接。
7) 焊接过程中通过多次预热将工件接头部位均匀加热至塑性变形阶段通 过一次焊接在顶锻压力的作用下使工件接头部位挤压变形，达到焊接的效果。
图23是工件装卡图。将塞尺121首先塞入左半部分与右半部分两下电极 之间，推动右扳手夹紧塞尺，然后在将工件120装入电极槽25之中。此时工 件伸出电极的长度就是该塞尺的塞入下电极部分的宽度。
图1是挤压量控制流程图通过激光传感器采集激光传感器与接收板之间 的距离，只有该距离与焊接规范中的工件伸出电极长度一致时才允许焊接启 动；在焊接过程中当工件发生挤压变形时激光传感器会将该此时激光传感器 与接收板之间的距离传递给AD模块，经过AD转换后传递给PLC控制单元， 当该距离达到设定数值时，PLC会控制焊接电源停止通电时间，从而使工件不 再有热量的输入，进而工件的挤压量也就停留在设定的位置。
图2是顶锻压力控制流程图通过压力传感器测量左半部分与右半部分之 间的压力，该压力通过AD模块传递给PLC控制单元，当该压力满足焊接规范 中的顶锻压力时才允许焊接启动。否则不允许焊接启动。
图3是焊接工艺原理示意图，工艺参数包括预热次数，预热时间，预热 电流，焊接时间焊接电流，顶锻压力，工件伸出电极的长度，及挤压量大小。 通过选择预热次数和预热时间及电流可将不同种类不同尺寸的温度加热至塑 性变形阶段，进入焊接过程后在适当的顶锻压力作用下工件会发生挤压变形， 通过挤压量控制法可控制焊接变形的多少，从而达到焊接的效果。即通过控 制热输入量的多少来满足不同尺寸种类的工件的焊接要求。
该发明的创新在于以下四方面
一、对于此类0型环焊接提出新的焊接方法-气体保护接触对焊。通过改 变预热次数及焊接工艺参数该可焊接铝合金，不锈钢类的实心及空心0型环。 焊接强度高，能够保证焊后通孔，且焊接稳定产品合格率高。热量输入稳定，
无需弧焊所要求的弧长、弧压及焊接速度的控制。通过更换电极该夹具可焊
接任何管径为2 5rnm周长任意的0型环。
气体保护接触对焊工艺焊接此类0型环，通过电阻热加热工件至塑性变 形阶段，通过顶锻加压使工件在塑性变形阶段发生焊接变形。通过多次预热 消除工件的接触电阻并使接头部位完全接触，通过一次焊接可使得工件按照 预期的目标发生形变。
二、 为新的焊接工艺设计新的焊接装置，本装置提供了保护气入口，保 护气出口。保护气管路的设计可根据需要在焊接启动前旋转两个保护气扶手 使保护气喷嘴对准工件，而焊接完成后再次旋转保护气扶手将保护气管旋回 初使位置，以方便下一次工件的安装。通过旋转左调整螺钉可调整工件接头 处的高度差，以保证在垂直方向的无错边。通过旋转右半部分前后两个测微 头，可调整工件接头处的横向偏差，以保证在水平方向的无错边。且该装置 配备有视频放大的摄像头，通过将工件接头部分放大15倍而清楚的观测错边 情况。通过调整右半部分扳手位置来装卡工件，可调整工件两端伸出电极的 长度，以保证工件两端的伸出长度根据焊接工艺可随意改变。本发明将塞尺 放入左右两半部分的下电极之间， 一方面保证了伸出长度的准确，另一方面， 塞尺为有机玻璃且都刻有中心线，通过下摄像头的观测可保证工件两端伸出 电极的长度一致(分别到达塞尺的中心线为止)。从而进一步保证了伸出长度 的准确。
通过左调整螺钉调整工件接头处垂直方向的对中度，通过两个测微头调 整工件接头处横向对中度，通过右扳手配合塞尺调整工件两端接头伸出电极 的长度。即在以工件为原点X、 Y、 Z三个方向实现了精准的安装。大大减小 了因错边，两端伸出长度不一致或伸出总长度不符和焊接规范而产生的废品。
三、 利用激光传感器(本实施例采用的为LG10A65PI型激光传感器)测 量激光发射位置到接收板的距离以电压的形式传入PLC(本实施例采用的三铃 FX2n系列)的AD模块，经过AD转换及运算后变换为工件伸出电极的长度。
焊接过程中的变形(通常是径向的缩短及横向的变宽即积压量)是保证
焊接质量的重要参数之一。通过激光传感器的测量传入PLC控制系统在对焊
接电源进行控制，形成闭环反馈系统。当焊接过程开始时即工件开始变形时， 工件的径向距离会縮短，激光传感器通过不断的采集此时接收板与激光发射 位置之间的距离， 一旦该距离达到预定的积压量后，会迅速关断焊接电源， 也就关闭了热量的输入源，从而控制了焊接过程中的积压量。
此外依靠激光传感器的测量， 一方面可以使该数值以直观的数字化形式 表示出来方便操作人员观看，另一方面还可以控制是否允许焊接启动。只有 当伸出长度符合设定数值时才允许焊接启动。否则焊接无法启动。这样防止 了因操作人员的误操作而导致的废品。
四、通过机械方式的设计在右半部分扳手位置通过定滑轮下悬挂砝码的
方式施加顶锻压力。因挤压量一般都很小(<lmm)在销钉到转销与转销到拉 销距离相等，并且夹角为90。时钢丝绳的拉力即砝码的重量就等于焊接过程 中的顶锻压力。在钢丝绳下方悬挂拉砝码，以压力传感器读取砝码重量并同 时控制焊接过程。
通过实验表明以重力作为顶锻压力的施加方式，可避免保证在焊接过程 中因顶锻压力不稳而造成的废品。
通过拉力传感器读出砝码的重量， 一方面可以使操作人员以数字化的方 式看到当前的顶锻压力大小，另一方面该拉力传感器读取的重量以电压的形 式传给PLC的AD模块，经过计算后在与设定的顶锻压力大小相比较。只有该 顶锻压力与焊接规范里所设置的顶锻压力相一致才能允许焊接。有效的防止 了因操作人员忘记更换砝码而造成的误操作。
权利要求
1、O型环气体保护接触对焊装置，其特征在于包括由绝缘材料制成的底板(11)、焊接对中机构、顶锻加压单元、工件装卡单元和焊接挤压量控制单元；所述的焊接对中机构包括左半部分滑动机构和右半部分滑动机构两部分所述的左半部分滑动机构包括固定在底板(11)上的截面为梯形的左底座(75)、固定在左底座(75)斜面上的导轨(74)、安装在直线导轨(74)上的左滑块(73)、左调整螺钉(70)、左调整螺钉支座(72)、左挡板(71)和截面为梯形的左滑板(21)，左滑板(21)的斜面与左滑块(73)固定连接，左挡板(71)与左滑板(21)固定连接，左调整螺钉(70)穿过固定在左底座(75)上的左调整螺钉支座(72)以螺纹的形式与左挡板(71)连接；所述的右半部分滑动机构包括固定在底板(11)上的右底座(82)、设置在右底座(82)上表面的第一右滑轨(81)第二右滑轨(22)、安装在右滑轨上的右滑块(77)、下表面与右滑块(77)固定连接的右滑板(87)、与右滑板(87)右侧固定连接的L型右扳手(85)、固定在右滑板(87)上表面左侧的两根与右滑轨相垂直的导轨(9)、安装在导轨(9)上的滑块(24)、固定在滑块(24)上的右夹紧垫板(37)、设置在导轨(9)两侧并固定在右滑板(87)上的第一测微头支座(94)和第二测微头支座(96)、穿过第一测微头支座(94)并与第一测微头支座(94)螺纹连接的第一测微头(93)、穿过第二测微头支座(96)并与第二测微头支座(96)螺纹连接的第二测微头(95)、固定在右滑块(77)左右两侧用于对右滑块(77)进行限位的左限位块(76)和右限位块(78)；所述的顶锻加压单元包括钢丝绳(88)、悬挂砝码(20)和固定在底板(11)上的定滑轮(18)，钢丝绳(88)的一端与所述的右半部分滑动机构中的L型右扳手(85)固定连接，另一端绕过定滑轮(18)后又穿过底板(11)上的通孔(19)与悬挂砝码(20)固定连接；所述的工件装卡单元包括连接在左滑板(21)上的左夹紧器(2)和连接在右夹紧垫板(37)上的右夹紧器(14)；所述的左夹紧器(2)包括与左滑板(21)固定连接的夹紧器座(50)、与夹紧器座(50)固定连接的下电极座(102)，前挡块(97)和后挡块(98)、以及设置在前挡块(97)和后挡块(98)之间并能够相对于前挡块(97)和后挡块(98)滑动的上电极座(101)、固定在下电极座(102)内的下电极(112)、固定在上电极座(101)内的上电极(111)、与上电极座(101)相连接的上接线板(103)、与下电极座(102)固定连接的下接线板(104)，下电极座(102)上设置有用于通入保护气体的通孔，上电极(111)的下表面和下电极(112)的上表面上设置有用于卡住工件的电极凹槽(25)；右夹紧器(14)与左夹紧器(2)结构相同；所述的焊接挤压量控制单元包括固定在右夹紧器(14)上的激光传感器(13)和固定在左夹紧器(2)上的激光接收板(1)。
2、 根据权利要求1所述的0型环气体保护接触对焊装置，其特征在于所述 的L型右扳手(85)的一端通过销钉(86)固定在右滑板(87)上，另一端 设置有拉销(16)，钢丝绳(88)的一端与拉销(16)固定连接，L型右扳手(85)的拐点位置通过转销(83)与木制底板(11)相连接，拉销(16)到 拐点的距离与销钉(86)到拐点的距离相等。
3、 根据权利要求1所述的0型环气体保护接触对焊装置，其特征在于所述 的工件装卡单元中的上电极座(101)与前挡块(97)和后挡块(98)之间形 成滑动连接，具体为芯轴(99)的一端穿过上电极座(101)并通过轴承连 接在夹紧器座(50)上，芯轴(99)与上电极座(101)之间连接有弹簧(100)， 芯轴(99)的另一端连接有凸轮(106)，凸轮(106)通过卡簧与芯轴(99) 固定连接，凸轮(106)的外表面与上电极座(101)相接触，凸轮(106)上 还连接有手柄(105)。
4、 根据权利要求1所述的0型环气体保护接触对焊装置，其特征在于还包 括固定在底板(11)上并位于左夹紧器(2)和右加紧器(14)之间、互成90 °夹角布置的后摄像头(122)与下摄像头(125)。
5、 根据权利要求1所述的0型环气体保护接触对焊装置，其特征在于在下电极(112)的两侧设置有安装在左加紧器(2)上的微型灯泡(117)。
6、 使用权利要求1所述的0型环气体保护接触对焊装置的焊接方法，其特征 在于，该方法包括以下步骤-1) 将右扳手(85)向后推开，然后把塞尺(121)紧贴左夹紧器中的下 电极(112)，松开右扳手(85)，使塞尺(121)夹紧在左夹紧器(2)和右夹 紧器(14)中的下电极之间；2) 扳开左右夹紧器上的手柄，将工件(120)置于电极凹槽(25)中， 再将左右夹紧器上的手柄压下，使工件(120)被左右夹紧器夹紧，然后取出 塞尺(121);3) 通过后摄像头(122)与下摄像头(125)观测工件(121)的位置， 通过调整左调整螺钉(70)和第一测微头(93)及第二测微头(95)保证工 件水平和垂直两方向的无错边；4) 将左右夹紧器上的接线板分别与焊接电源相连接；5) 通过左夹紧器座内的通孔中的导气装置通入保护气体；6) 激光传感器不断采集其与接收板之间的距离，当该距离达到设定的挤 压量时则停止焊接。7) 焊接过程中通过多次预热将工件接头部位均匀加热至塑性变形阶段通 过一次焊接在顶锻压力的作用下使工件接头部位挤压变形，达到焊接的效果。
全文摘要
本发明公开了O型环气体保护接触对焊装置及方法。该方法通过电阻热加热工件至塑性变形阶段，依靠顶锻加压使工件接头位置熔合变形。焊接夹具通过旋转左调整螺钉(7)和测微头(10)为无错边安装工件提供了可能。采用钢丝绳(17)连接手柄拉销(16)绕过定滑轮(18)悬挂砝码(20)，以重力作为顶锻压力的施加方式。利用激光传感器(13)反馈工件伸出电极(12)长度作为焊接挤压量的控制方法。该工艺适用于管径在2-5mm的不锈钢空心O型环、实心O型环、铝合金空心O型环及实心O型环的焊接。焊接质量优于弧焊，工艺稳定，大大提高了产品的合格率。
文档编号B23K20/02GK101380691SQ20081022500
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者卢振洋, 鹏 张, 李延民, 陈树君 申请人:北京工业大学