一種帶有一體式窄間隙自動焊炬和非接觸式跟蹤系統的非均勻壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊接設備。窄間隙焊炬↑［４］由外表面噴涂有絕緣涂層的扁平型焊炬本體↑［１９］、本體↑［１９］內中間設置的導電嘴↑［１７］，導電嘴↑［１７］兩側設置的循環水冷通道↑［１８］，水冷通道↑［１８］旁設置的收縮型氣體噴嘴所構成。無需采用電弧擺動技術即可十分可靠地解決兩側壁的均勻熔合問題。可適應所有工程用鋼，其設備簡潔，焊接成本低且質量優異。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術屬于焊接
，特別涉及一種窄間隙自動焊接設備。窄間隙焊接是厚板焊接領域里一種高效率、高質量、低成本的焊接工藝技術。目前工業領域得到應用的窄間隙自動焊接技術主要有三種，即埋弧焊窄間隙技術，鎢極氬弧焊(TIG焊)窄間隙技術和熔化極氣體保護焊窄間隙技術。埋弧焊窄間隙技術(參見《窄間隙焊接》P192～P242頁)具有生產率高、工藝簡單且穩定，但存在著輔助設備龐大，焊接空間位置適應性差，焊接線能量不易降至較低水平，坡口間隙大等局限性。鎢極氬弧焊(TIG焊)窄間隙技術(參見《窄間隙技術》P165～P191頁)冶金質量優異，成形較易控制，焊接過程穩定，但焊接生產率低，成本高，設備復雜，鋼種的適應性較差。熔化極氣體保護焊窄間隙技術，常見的形式有有色金屬熔化極惰性氣體保護焊窄間隙技術和黑色金屬熔化極氣體保護焊窄間技術(參見《窄間隙技術》P23～P164頁)，它們雖可以克服埋弧焊和鎢極氬弧焊窄間隙技術的某些不足，但仍存在著為解決兩側壁的均勻可靠熔合問題而必須采用復雜的擺動技術，實芯焊絲難以適應復雜多樣的工程用鋼需要，工業生產應用比例較大的黑色金屬熔化極氣體保護焊窄間隙技術(如MAG焊)工藝技術較復雜(多元保護氣體混合)，焊接生產成本高等不足。本專利技術的目的就是針對上述情況而研制的一種非均勻壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊接設備。本專利技術由一體式非均勻壓縮窄間隙焊炬4，藥芯焊絲送絲機構13，根部陶瓷成形墊3，自動焊小車5，自動焊軌道7，永久磁鋼8，行走齒輪9，二維自動跟蹤執行機構10，光學傳感器11，弧焊電源12,CO2氣瓶14，計算機圖象處理及跟蹤控制系統15所組成。其中一體式窄間隙焊炬4由外表面噴涂有絕緣涂層20的扁平型焊炬本體19，在扁平型焊炬本體內中間位置設置的導電咀17，在導電咀兩側設置的循環水冷通道18，在循環水冷通道18旁設置的收縮型氣體噴咀16所構成。為了保障窄間隙焊炬在坡口中的精確位置控制，可采用非接觸式的激光自動跟蹤系統，即由激光傳感器11、二維自動跟蹤執行機構10、計算機圖像處理及跟蹤控制系統15所構成。工作時，藥芯焊絲6與工件1之間建立的藥芯焊絲電弧為加熱焊絲與工件的熱源，該電弧被窄間隙焊炬4中的收縮型氣體噴咀16噴出的CO2氣體從焊縫長度方向的兩個側面進行較強熱壓縮，而坡口寬度方向側受到較弱熱壓縮。這種非均勻熱壓縮的結果使電弧橫截面形狀成為橢圓形，長軸方向與坡口間隙寬度方向(G)平行。采用這種非均勻壓縮的藥芯焊絲電弧進行大厚板深窄坡口內自動平焊，自動立焊時，不需要傳統窄間隙焊接時的任何電弧擺動技術，即可十分可靠地解決兩側壁的均勻熔合問題。配合焊接速度的無級調節和焊接能量參數的正確選擇，可以獲得焊縫表面成形顯著中凹，表面光滑，焊縫成形系數(ψ=W/H)大且極易調整的高質量焊接接頭。根據本專利技術制成的非均勻壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊接設備具有如下特點小車5和焊炬4極其簡潔并可靠性更高；因采用藥芯焊絲而可以十分靈活地適應所有工程用鋼；自由成形的多層焊接，可以十分靈活地進行熔敷控制，進而方便有效地控制接頭的一次組織及性能；低且易于調整的焊接線能量可以滿足熱敏感鋼、高強鋼的特殊焊接性需要；比傳統技術更窄的坡口間隙將進一步降低焊接生產成本，提高焊接生產率。本專利技術的最佳實現方式是，采用細徑鍍銅無縫藥芯焊絲；窄間隙焊炬精確位置控制采用非接觸式的激光自動跟蹤系統；選用四輪驅動的送絲機構，弧焊電源以緩降率低的直流平特性電源為宜。附附圖說明圖1為非均勻壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊接硬件系統示意圖。圖中1為工件及坡口，2為沿焊縫中心縱剖面的結晶焊縫，3為陶瓷成形襯墊，4為一體式窄間隙焊矩，5為自動焊小車，6為伸出段藥芯焊絲，7為鋁合金半柔性軌道，8為永久磁鋼，9為與軌道上齒條相嚙合的驅動齒輪，10為二維自動跟蹤執行機構(電動十字滑塊)，11為激光傳感器，12為弧焊電源，13為四輪送絲機構，14為CO2氣瓶，15為計算機圖象處理及跟蹤控制系統。附圖2為實施例中沿焊縫中心縱向剖面的垂直立向下非均勻壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊原理示意圖。圖中α表示焊絲向上傾角，Vw表示焊接速度。附圖3為實施例中的一種窄間隙焊矩的橫截面結構示意圖。20為陶瓷絕緣涂層，16為收縮型氣體噴咀，17為導電咀，18為循環水冷通道，19為焊矩本體。附圖4為非均勻壓縮電弧示意圖。21為非均勻壓縮后的電弧橫截面形狀，G為坡口間隙(G=8～12mm)。附圖5為焊縫橫截面焊道形狀示意圖。圖中W表示焊道寬度，H表示每道焊縫厚度，e表示焊縫金屬向兩側壁熔合浸潤最高點與焊道中部最低點之差，實施例中當W=7～10mm時，e一般為3～6mm。附圖6為非均勻壓縮藥芯焊絲電弧一體式窄間隙焊矩整體結構示意圖。權利要求1．一種帶有一體式窄間隙焊炬和自動跟蹤系統的非均勻壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊接設備，其特征在于所述的一體式窄間隙焊矩為非均勻壓縮窄間隙焊矩，它由外表面噴涂有絕緣涂層的扁平型焊炬本體，在扁平型焊炬本體內中間位置設置的導電咀，在導電咀兩側設置的循環水冷通道，在循環水冷通道旁設置的收縮型氣體噴咀所構成。2．根據權利要求1所述的非均勻壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊接設備，其特征在于所述的跟蹤系統采用由激光傳感器，二維自動跟蹤執行機構，計算機圖像處理及跟蹤控制系統所構成。全文摘要一種帶有一體式窄間隙自動焊炬和非接觸式跟蹤系統的非均勻壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊接設備。窄間隙焊炬文檔編號B23K9/173GK1212918SQ9710925公開日1999年4月7日 申請日期1997年9月26日 優先權日1997年9月26日專利技術者張富巨, 賴荊平, 肖榮清, 關承英, 張建強 申請人:武漢水利電力大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種帶有一體式窄間隙焊炬和自動跟蹤系統的非均壓縮藥芯焊絲電弧窄間隙自動焊接設備，其特征在于：所述的一體式窄間隙焊矩為非均勻壓縮窄間隙焊矩↑［［４］］，它由外表面噴涂有絕緣涂層↑［［２０］］的扁平型焊炬本體↑［［１９］］，在扁平型焊炬本體 ↑［［１９］］內中間位置設置的導電咀↑［［１７］］，在導電咀↑［［１７］］兩側設置的循環水冷通道↑［［１８］］，在循環水冷通道↑［［１８］］旁設置的收縮型氣體噴咀↑［［１６］］所構成。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張富巨，賴荊平，肖榮清，關承英，張建強，
申請(專利權)人：武漢水利電力大學，
類型：發明
國別省市：83[中國|武漢]
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