一种实验用模拟水深水下焊接装置及实验方法与流程

本发明涉及一种实验装置及实现方法，特别是应用于水下焊接实验装置及实验方法，具体地说是一种实验用模拟水深水下焊接装置及实验方法。

背景技术：

水下焊接技术目前已经成为一门海洋工程结构、船舶、码头建筑及其它水工结构破损维修的关键技术。水下局部干法焊接兴起于20世纪70年代，由于其具有焊接效果好、成本低的优点，在水下焊接技术当中具备非常广阔的发展前景。

目前国内外各大高校、科研所和企业科研机构都对水下焊接工艺、机理进行了深入的探究。为了探究大水深环境下，焊接装备稳定性、焊接效果好坏。就必须进行实际深水焊接或者利用往密封舱内充压模拟水深的实验方法。受制于大水深条件，常用的方法是利用水压舱内充气来模拟水深并进行水下焊接实验。

现有技术中，所有模拟水压水下焊接实验舱装置都是采用大型的压力舱设备作为模拟水压舱设备。实验时，在大型压力舱安装焊炬槽形导轨机构和焊炬行走机构，压力舱充满压力后，由焊炬行走机构带动焊炬在槽形导轨机构上做直线运动。从而来模拟不同水深环境时的水下焊接实验研究。该种装置和方法存在以下主要问题：

1模拟水压舱制作成本高，占地面积大。

2模拟水压舱内部焊炬槽形导轨机构和焊炬行走机构安装复杂，行走机构不便控制。

3模拟水压舱内安装行走机构，驱动电机防水问题难以解决。

4模拟水压舱内部结构复杂，实验过程中比较繁琐。

技术实现要素：

1、所要解决的技术问题：

现有的模拟水下焊接实验，存在成本高，占地面积大，结构复杂，实验过程比较繁琐。

2、技术方案：

为了解决以上问题，本发明提供了一种实验用模拟水深水下焊接装置，包括密闭压力水箱，所述的密闭压力水箱包括上方的进水口和下方的排水口，所述密闭压力水箱上方还设有模拟水压气体进气口和模拟水压气体出气口，所述密闭压力水箱的侧面设有电缆进线口、焊接地线进线口，人孔板利用连接螺栓和密闭压力水箱固定，所述密闭压力水箱内部的上方装有槽形导轨，所述槽形导轨中内嵌入安装有滑块，所述槽形导轨和滑块都采用钢制成，具有铁磁性，所述滑块下方通过背板机构连接安装焊炬，所述的密闭压力水箱外的上部设有移动端头，所述的移动端头安装在移动平台上，所述的移动端头的下方固定有钕磁铁块，所述的钕磁铁块的位置位于所述的滑块正上方。

所述背板机构由背板、手轮、丝杠、侧板和丝杠滑块组成，所述的背板和滑块连接，所述的背板上设有两个侧板，两个侧板设有丝杠，所述丝杆穿过上面侧板，并和手轮连接，所述的丝杆上设置丝杆滑块，所述焊炬固定所述丝杠滑块的一侧。

所述的背板和焊炬整体由铝板制作。

所述密闭压力水箱底部安装有焊接工作台，焊接工作台上面摆放焊件，焊接工作台底部通过地线螺栓连接并固定焊接接地线。

所述密闭压力水箱的侧面还设有保护气管进管口，保护气管通过保护气管进管口进入密闭压力水箱。

所述槽形导轨下面安装有吊耳。

所述移动平台和密闭压力水箱都安装有万向导轮。

所述人孔板的中心开设有玻璃观察窗。

所述槽形导轨下面安装有吊耳，槽型导轨侧面开有注油孔。

本发明还提供了所述的实验用模拟水深水下焊接装置的实验方法。

3、有益效果：

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1本发明的焊炬行走机构在水压仓及密闭压力水箱外部，控制方便，无防水要求。

2本发明的焊炬行走机构在水压仓及密闭压力水箱外部，密闭压力水箱内部结构简单，水箱体积小。

3本发明的密闭压力水箱内部结构简单，实验过程简单。

附图说明

图1是本发明的装置组成图。

图2是密闭水箱内部结构图。

图3是背板机构结构图。

其中的附图标记为：1-移动平台、11-万向导轮、2-移动端头、21-钕磁铁块、22-压紧螺栓、3-密闭压力水箱、31-进水口、32-排水口、33-模拟水压气体进气口、34-模拟水压气体出气口、35-电缆进线口、36-保护气管进管口、37-焊接地线进线口、38-人孔板、39-连接螺栓、310-玻璃观察窗、4-槽形导轨、41-槽形导轨螺栓、42-滑块、43-注油孔、44-吊耳、45-焊炬电缆、46-保护气管、5-焊炬、6-背板机构、61-背板螺栓、62-背板、63-手轮、64-丝杠、65-侧板、66-丝杠滑块、7-焊接工作台、71-焊接接地线、72-地接螺栓、8-工件、9-焊接电弧。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的实验用模拟水深水下焊接装置主要包括移动平台1、移动端头2、和密闭压力水箱3。移动平台1能实现x,y方向移动的直角坐标移动。移动平台1的横梁中间安装有一个移动端头2，移动平台1下方放置一个密闭压力水箱3。

如图2所示，所述的密闭压力水箱3包括上方的进水口31和下方的排水口32，所述密闭压力水箱上方还设有模拟水压气体进气口33和模拟水压气体出气口34，所述密闭压力水箱3的侧面设有电缆进线口35、焊接地线进线口37，所述人孔板38利用连接螺栓39和密闭压力水箱3主体固定，所述密闭压力水箱3内部的上方装有槽形导轨4，所述槽形导轨4中内嵌入安装有滑块42，所述滑块42下方通过背板机构6连接安装焊炬5，所述的密闭压力水箱3外的上部设有移动端头2，所述的移动端头2安装在移动平台1上，所述的移动端头2的下方固定有钕磁铁块21，所述的钕磁铁块21的位置位于所述的滑块42正上方。

所述的进水口31用于水的进入，排水口32用于排放密闭压力水箱3中的水，所述的模拟水压气体进气口33用于水压气体的进入，模拟水压气体出气口34用于水压气体的排除。通过打开和关闭模拟水压气体进气口33和模拟水压气体出气口34的阀门（未画出）实现水压的加载和卸载。焊接电缆45从电缆线进线口35通入密闭压力水箱3内部和焊炬5连接，焊接接地线71从焊接接地线进线口(37)进入密闭压力水箱3内部和焊接工作台7连接。

密闭压力水箱3内部通过槽形导轨螺栓41连接槽形导轨4，槽形导轨4内部嵌入安装有滑块42，滑块42可以在槽形导轨内部滑动，槽形导轨4和滑块4都采用钢制成，具有铁磁性，可以由钕磁铁块21吸引，从而带动滑块4行走。

所述滑块42下方通过背板机构6连接安装焊炬5。背板机构6由背板62、手轮63、丝杠64、侧板65和丝杠滑块66组成。所述的背板62和滑块42用背板螺栓61连接，所述的背板62上设有两个侧板65，两个侧板65设有丝杠64，所述丝杆穿过上面侧板65，并和手轮63连接，所述的丝杆64上设置丝杆滑块66，所述焊炬5固定所述丝杠滑块66的一侧。从以上结构可以看出滑块4的行走带动焊炬的行走，而且转动手轮63，可实现丝杠滑块66沿丝杠64上下滑动，从而实现焊炬5在z方向也就是上下方向的移动，从而适应不同厚度工件8焊接时对于焊炬5高度调节的需要。

背板6和焊炬(5)整体由铝板制作，起到隔磁作用，防止钕磁铁块21的磁性对焊接电弧9造成影响。

密闭压力水箱3底部安装有焊接工作台7，焊接工作台7上面摆放焊件8。焊接工作台7底部通过地线螺栓72连接并固定焊接接地线71。

所述密闭压力水箱3的侧面还设有保护气管进管口36，保护气管46通过保护气管进管口36进入密闭压力水箱3。

槽形导轨4下面安装有吊耳44，吊耳44内穿过焊炬电缆45和保护气管46，通过吊耳44焊炬电缆45和保护气管46吊起来，能保证焊炬电缆45和保护气管46有一定的长度，从而适应实验时焊接直线运动长度的需要。

所述移动平台1和密闭压力水箱3都安装有万向导轮11。方便移动平台1和密闭压力水箱3在x，y方向上的移动。

所述人孔板38的中心开设有玻璃观察窗310，用以观察焊接过程

槽型导轨侧面开有注油孔43。从注油孔43注入润滑油，从而减少滑块42和槽形导轨4之间的滑动摩擦力。

本发明还提供了所述的实验用模拟水深水下焊接装置的实验方法，包括以下步骤：

步骤1：拧开连接螺栓，打开人孔板；

步骤2：放入焊接工件，压进焊接接地线；

步骤3：拧开连接螺栓，安装好人孔板；

步骤4：转动手轮，调节好焊炬高度；

步骤5：打开进水口的阀门、关闭排水口的阀门，密闭压力水箱进水；

步骤6：打开模拟水压气体进气口的阀门、关闭模拟水压气体的出气口阀门，给密闭压力水箱中的水加压到指定压力；

步骤7：开动直角坐标移动平台，让移动端头通过磁力带动滑块，再带动背板机构，最终带动焊炬行走，实现稳定的焊接实验过程，焊接过程中通过玻璃观察窗焊接过程；

步骤8：实验结束后，打开模拟水压气体出气口阀门、关闭模拟水压气体进气口阀门，密闭压力水箱放气；

步骤8：打开排水口阀门、关闭进水口口阀门，密闭压力水箱放水；

步骤9：拧开连接螺栓，打开人孔板，取出工件。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。