一种装卡工装及采用该装卡工装进行毛细管路焊接的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接工艺技术领域，涉及一种采用钨极氩弧焊焊接毛细管路的工艺方法。
【背景技术】
[0002]焊接小直径管路的工艺主要有钨极氩弧焊、等离子弧焊、电子束、钎焊[2]、激光焊等焊接方法，由于电子束焊和激光焊焊接设备成本较高，钎焊接头力学性能较低，同时电子束焊和钎焊焊接方法不能进行现场焊接，严重制约管路的现场焊接。等离子弧焊和钨极氩弧焊都能够满足现场进行焊接操作，由于等离子弧焊焊接设备成本高，焊接时易产生大量的噪声、辐射、烟尘等，不利于人员操作，所以管路(管径大于?3mm)焊接一般倾向于采用钨极氩弧焊。但是由于毛细管路具有管径(小于Φ3_)小、管壁(小于0.5_)薄、热容量很小、管长(大于Im)长等焊接结构特点，小电流电弧焊的电弧稳定性差，电弧长度对焊接质量有明显的影响，焊接变形大、焊缝成形差，因此很难进行焊接，造成钨极氩弧焊焊接难度大。目前，焊接毛细管路主要采用电子束[3]和钎焊[4]。因此，考虑到降低焊接成本、保证焊缝质量、提高生产效率、易于焊接现场操作等方面，有必要控制小电流电弧稳定性和电弧长度，开发钨极氩弧焊焊接毛细管路焊接的工艺。
[0003]钨极氩弧焊焊接毛细管路目前主要存在以下问题:
[0004]①管径细小，管壁较薄，管子刚度低、弹性大，装卡找正困难；
[0005]②毛细管路长度一般大于1000mm，且管路和球头焊缝在管子两头，焊接过程中操作难度大；
[0006]③毛细管路的材料一般为不锈钢，材料的导热系数小、线膨胀系数大，焊接过程中熔池流动性差，在焊接热源作用下就会出现热量积累，易产生焊穿、孔洞等因热收缩而引起工件成型缺陷，难以保证焊接质量；
[0007]④影响焊缝质量的因素较多，包括焊接结构的加工精度(如球头管座内外孔同轴度、加工尺寸精度等)和焊接工艺参数控制，焊接工艺参数微小变化，很大程度上会对焊缝质量和一致性造成影响；
[0008]⑤不同尺寸长管通入内孔氩气，由于管径小，流阻差异大，管子长度和内孔尺寸稍有不同就会引起焊缝处气体流量较大的差异，最终对焊接质量造成影响；
[0009]⑥一般焊缝一端连接起密封作用的球头，焊缝离球面较近，焊后球面易氧化，影响管路的密封性能。
【发明内容】
[0010]本发明解决的技术问题是:克服现有技术中的缺点，提供一种毛细管路的装卡工装，已及采用钨极氩弧焊焊接毛细管路的方法，解决毛细管路的精密装卡定位、焊缝参数不易控制、焊接质量差以及焊接操作难度大等问题。
[0011]本发明的技术解决方案是:
[0012]一种装卡工装，用于毛细管路焊接时的装卡，包括夹套、顶杆，所述毛细管路包括毛细管和球头，位于球头的一端球头球面通过顶杆固定，位于球头另一端的球头尾座上设置有与毛细管外径相匹配的第一通孔，毛细管一端插入所述第一通孔后固定，其与球头尾座端面相交处用于焊接，毛细管的另一端通过夹套固定；所述夹套分为两个阶梯半圆柱部分，沿夹套轴向设置有与毛细管外径相匹配第二通孔，两个阶梯半圆柱部分通过螺钉拧紧和松开；所述顶杆内部为轴向贯穿顶杆内部的阶梯孔结构，第一阶梯孔的孔径大于所述第二阶梯孔的孔径，所述第一阶梯孔的孔径与毛细管路的球头球面外径相匹配，所述第一阶梯孔靠近第二阶梯孔的一端向外侧延伸并与第一阶梯孔的内侧壁相交形成一个圆环面；球头球面置于顶杆内部的第一阶梯孔处后通过所述端面定位，球头尾座的第一通孔与顶杆的第一阶梯孔和第二阶梯孔同轴；毛细管路装卡时，一端从夹套的小圆柱部分插入夹套的第二通孔后再插入球头尾座的第一通孔后，再将球头的球头球面插入顶杆的第一阶梯孔，球头尾座伸出第一阶梯孔外，夹套的小圆柱部分通过三爪夹紧，顶杆开有第二阶梯孔的一端通过设备顶尖装置顶紧，毛细管路处于夹套与顶杆中间的部分用于进行焊接。
[0013]所述夹套沿其轴线所在平面分为两个对称部分，其中一个对称部分的侧面开有沉头孔，另一个对称部分侧面对应处开有与沉头孔相匹配的螺钉孔，所述两个对称部分通过螺钉穿过螺钉孔和沉头孔固定，调整螺钉的松紧，可实现对毛细管路的夹紧和松开。
[0014]所述顶杆的侧面设置有通风孔。
[0015]一种采用如权利要求1所述的一种装卡工装进行毛细管路焊接的方法，包括以下步骤:
[0016]步骤(I):将待焊接的毛细管路进行清洗；
[0017]步骤(2):将焊接保护罩的上盖固定，焊接保护罩的上盖设置有四个孔，在轴向相对的两个孔上分别安装三爪和设备顶尖，另外两个孔分别插入焊枪和焊接保护气体通气管，并通过焊接保护气体通气管通入保护气体；
[0018]步骤(3):毛细管通过所述装卡工装进行固定，并在装卡后置于所述保护罩内轴向相对的两个孔之间，其中装卡工装夹套的小圆柱部分通过三爪夹紧固定，顶杆的外侧通过顶尖顶紧，毛细管路位于顶杆与夹套之间，且球头尾座端面与毛细管相交处用于焊接；固定焊缝位置，且保证球头尾座与毛细管装配间隙小于0.02mm ;
[0019]步骤(4):将焊枪的钨极从垂直方向向毛细管方向偏转20°?30°后，移到焊缝处，通过焊枪的弧长控制器将弧长调节为0.5?1.0_，旋转三爪观察装卡同轴度，将装卡的同轴度控制在0.05以内；盖好焊接保护罩的下盖；
[0020]步骤(5):调解焊缝处的氩气流量为0.5?1.5L/min之间；
[0021]步骤￠):焊接程序编制，并按照焊接程序进行焊接，具体如下:
[0022]焊接转速设置在3?7r/min，焊枪气体流量为10?20L/min，焊接保护气体流量为5?20L/min，焊接电弧电压调节为7?9V ;将焊接电流分为3?8段，每一段的焊接平均电流均为4?8A，基值电流设置为峰值电流的20 %?30 %，焊接转的圈数为I?2.5圈。
[0023]所述毛细管路的清洗步骤为:
[0024](I)除油:毛细管内外表面用航空汽油进行浸泡，外表面用汽油擦洗，然后晾干，再用泵循环打金属脱脂剂溶液进行化学除油；
[0025](2)热水和冷水洗:用不低于40°C的热水清洗毛细管内外表面，再用流动的自来水清洗零件，每次清洗时间都不少于15s ;
[0026](3)酸洗:配置浓度为35?65g/L的HF和浓度为155?265g/L HNO3溶液，用泵向毛细管内打溶液进行酸洗；
[0027](4)冷水纯水洗:使用流动的自来水清洗，并用泵向管子内部打纯水进行冲洗；
[0028](5)吹干:用压力不小于0.2MPa的氮气吹出水分；并在125°C?145°C下保温60min左右。
[0029]所述保护气体为氩气，通过焊接保护气体通气管通入所述保护罩内，形成氩气环境。
[0030]所述氩气流量的调节方法为:在氩气瓶和毛细管之间连接气体流量控制装置，其中，气体流量控制装置包括氩气流量控制器和氩气流量监测器，氩气从氩气瓶流出后，经过氩气流量控制器后流到毛细管焊缝处，然后气体流到氩气流量监测器；打开氩气瓶处的出口阀后，观察氩气流量监测器所显示氩气流量值，并根据氩气流量值调节氩气流量控制器，将氩气流量调节为0.5?1.5L/min之间。
[0031]所述步骤(6)中所述每一段的焊接时间相等。
[0032]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0033](I)钨极氩弧焊焊接毛细管与电子束焊和激光焊等熔焊相比，焊缝结构加工简单、焊接设备成本低、焊接工序少(不用线切割平端面)，焊缝熔合宽度大，焊缝可靠性高，适于现场操作焊接；
[0034](2)钨极氩弧焊焊接毛细管和钎焊相比，焊接后的焊缝强度高，焊接效率高、焊接设备成本低，更适于现场操作焊接；
[0035](3)钨极氩弧焊焊接毛细管与等离子弧焊相比，焊接设备成本更低、焊接操作环境更好；
[0036](4)使用专用的精密工装装卡毛细管路工件，工件装卡更方便、快捷，定位精度更高，更易于气体通气，焊接过程中热量的散失，避免密封球头球面的氧化；
[0037](5)使用专用的内孔气体流量控制装置，该系统能控制和监测毛细管路进入口的氩气气体流量，监测工件末端氩气输出量，显著提高整个焊接通气装置氩气流量监测能力和控制精度，提高焊缝质量。
[0038](6)使用专用的钨极氩弧焊焊接工艺参数，能够很好的控制焊接过程中焊缝处的热输入，保证焊缝深度均匀、表面成型良好，焊缝内部质量较高、拉伸强度高，拉伸断裂位置在毛细管处，密封性能高(在2MPa保压5min，焊缝漏率小于I X 10_5Pa.L/s)，焊缝熔合宽度(不小于Imm)高，可靠性高。
[0039](7)使用专用的焊接气体保护装置，能够很好的保护焊缝不被氧化，装卡操作方法简单、效率高。
【附图说明】
[0040]图1是本发明的工艺流程图；
[0041]图2是本发明毛细管路装卡工装的夹套示意图；
[0042]图3是本发明毛细管路装卡工装的顶杆不意图；
[0043]图4是本