彎頭內壁自動堆焊方法技術

一種彎頭內壁自動堆焊方法，是由電機在驅動彎頭旋轉的同時，也實現彎頭沿曲率的軸向進給；焊槍處于平焊位置，進行擺動堆焊，擺寬對應于不同堆焊部位而作實時變化，彎頭的旋轉速度與擺寬密切相關。彎頭的旋轉，焊槍的擺動均由微機智能系統控制。本方法能代替手工堆焊，并保證彎頭內壁空間曲面各處堆焊層厚度均勻一致，內在質量優等，滿足加氫等重要產品的技術要求。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及彎頭類內壁空間曲面的自動堆焊方法。彎頭內壁自動堆焊是在直管內壁自動堆焊的基礎上發展起來的。1987年，哈爾濱焊接研究所研制成功了一臺多功能直管內壁堆焊機，成功地應用于第一重型機器廠、上海鍋爐廠、撫順機械廠的多臺加氫反應器和換熱器的直管內壁堆焊生產中。日本受知公司及室蘭公司也有類似的直管堆焊設備。這種直管內壁自動堆焊的特點是管件作勻速旋轉，焊槍沿軸向進給，實現內壁螺向自動堆焊。由于堆焊層為一園柱面，焊槍的擺動寬度lO在堆焊過程中是固定不變的。因此這種設備只能用于直管堆焊，不能適用于彎頭內壁空間曲面的自動堆焊。彎頭內壁空間曲面的自動堆焊，國內外一直沒有解決，國內外加氫反應器的主要制造廠，其彎頭內壁堆焊都是采用手工焊條堆焊。手工堆焊不僅堆焊效率低，在工件預熱250℃的環境中，把手伸到彎頭內堆焊、工人的勞動條件艱苦，堆焊層內在質量和外觀質量都很差，很難達到加氫等重要產品的技術要求。本專利技術的目的在于，實現彎頭內壁的自動堆焊，代替手工堆焊，并保證彎頭內壁空間曲面各處堆焊層厚度均勻一致，堆焊層表面平整光滑，堆焊層內部不得有氣孔，夾渣及未熔合等缺陷，內在質量優等，能滿足加氫等重要產品的技術要求。本專利技術的目的是這樣實現的在彎頭內壁空間曲面上進行自動堆焊一層或多層性能與母材性能不同，且堆焊層各處厚度均勻的金屬材料時，由一臺電機驅動裝有彎頭的機架旋轉，同時也驅動齒輪傳動鏈，撥動弧形齒條，實現了彎頭沿曲率的軸向進給。焊槍處于平焊位置進行擺動堆焊。焊槍進行均勻擺動，擺寬對應于不同的堆焊部位而作實時變化。堆焊時位相角θ處的擺寬lθ與直管堆焊的擺寬l0，彎頭內徑D，彎頭曲率半徑R有關，且遵循擺寬lθ＝l0的規律，呈周期性變化。彎頭的旋轉速度與擺動寬密切相關，且循“擺寬×轉速＝常數”的規律呈周期性變化，該常數與工藝方法有關，一般為400～2000毫米2/分。例如采用鎢極氬弧焊時，常數可為450毫米2/分，而采用熔化極氣體保護焊時，常數可達1500毫米2/分左右。彎頭的旋轉速度，焊槍擺動的擺寬變化均由微機智能系統控制。堆焊過程采用弧壓自動調節技術，弧長調節范圍為±30毫米。本專利技術，彎頭裝夾后，在電機驅動下周期變速旋轉，并可同時沿曲率軸向進給，在平焊位置，實現了彎頭內壁螺向自動擺動過程，代替了手工堆焊。由于本專利技術方法，焊槍的擺寬受微機控制，隨彎頭旋轉堆焊處的變化而按lθ＝l0的規律周期變化，以擺寬的量值為信號，通過微機控制該電機，使其循“擺寬×轉速＝常數”的規律變化，這樣就保證了單位時間內堆焊面積相同，即堆焊層厚度相同，也保證了堆焊層化學成分的均勻。此外焊槍受弧壓自動調節系統控制，可上下移動，自動調節弧長穩定。由于可調節范圍(±30毫米)較寬，在堆焊過程中能克服堆焊面的不園整性，保證了弧長和堆焊過程的穩定性，放寬了對彎頭成形，內表面準備及裝卡精度的要求，具有很好的工藝性。總之，本專利技術方法實現了彎頭內壁自動堆焊的要求，與手工堆焊相比，可提高效率5倍以上，大大降低了工人的勞動強度，保證了堆焊層內外質量，進而提高了反應器等容器的長期使用壽命和工作運行的安全可靠性。下面結合附圖說明一種實施本專利技術方法的裝置的細節及其工作過程。圖1為彎頭示意圖。圖2為彎頭堆焊焊道一周展開示意圖。圖3為彎頭堆焊主機示意1中，R彎頭曲彎半徑，D彎頭內徑。圖2中，曲線1為堆焊焊道一周展開示意圖。曲線2為lθ＝lO曲線，式中R彎頭曲彎半徑，D彎頭內徑，lO直管堆焊擺寬，lθθ處的擺寬，θ堆焊處的位相角。圖3中，1、電機 2、機架 3、卡具 4、行輪 5、定齒輪 6、齒輪 7、弧形齒條 8、弧形軌道 9、弧壓調節執行機構 10、焊槍擺動機構 11、送絲機 12、焊絲盤 13、焊槍。在圖3中，彎頭裝卡在卡具(3)上(圖中彎頭未畫出)，電機(1)驅動機架(2)-卡具(3)帶動彎頭旋轉的同時，行輪(4)在定齒輪(5)上滾動，行輪(4)的自轉通過蝸輪付驅動齒輪(6)，使齒輪(6)轉動，即撥動卡具上的弧形齒條(7)運動，使卡具沿其弧形軌道(8)移動，實現了彎頭的曲率軸向進給。焊槍(13)處于平焊位置，受焊槍擺動機構(10)驅動進行擺動堆焊，其擺寬受微機(圖中未畫出)控制，隨彎頭旋轉堆焊處的變化而按lθ＝lO的規律作周期變化。以擺寬的量值為信號，通過微機控制該電機(1)，使其循“擺寬×轉速＝常數”的規律變化。彎頭的旋轉與沿曲率軸向進給這兩個運動同步連續進行，并受同一臺變速電機(1)驅動，其單位轉角的進給量相同，與旋轉速度變化無關。采用本專利技術方法曾堆焊了一個碳鋼彎頭。彎頭示意圖如圖1所示，彎頭堆焊焊道一周展開示意圖如圖2所示。其曲率半徑R＝350毫米，內徑D＝250毫米，堆焊工藝采用填絲鎢極氬弧堆焊。焊絲直徑為1.2mm，送絲機(11)把焊絲從焊絲盤(12)直接送入堆焊熔池中。堆焊的金屬材料為超低碳不銹鋼309L。堆焊參數如下表 本實施例采用弧壓自動調節技術，由弧壓調節執行機構(9)使弧長調節范圍為±10毫米。經4小時連續自動堆焊，堆滿了一層，堆焊層表面整齊光滑，對堆焊件進行著色、超聲探傷檢驗，末發現任何缺陷。經切割實測表明，堆焊層各處厚度均勻。由于本專利技術方法自動化程度很高，起弧后操作工在堆焊過程中，末作任何處置，大大改善了勞動條件。本專利技術方法由于彎頭旋轉速度、焊槍擺動的擺寬均由微機智能系統控制，即使突然斷電，重新起弧也能記憶不同堆焊處所對應的擺寬和轉速。實現本專利技術方法的彎頭自動堆焊機與直管堆焊機有很好的兼容性和配套性，可共用電源、電控主拒、擺動機頭等，形成成套技術。權利要求1.一種在彎頭內壁空間曲面上，自動堆焊一層或多層不同于母材性能的金屬材料，且堆焊層各處厚度均勻的方法，其特征在于，電機(1)在驅動裝有彎頭的機架(2)旋轉的同時，驅動齒輪傳動鏈，拔動弧形齒條(7)，實現了彎頭沿曲率的軸向進給；焊槍(13)處于平焊位置，進行擺動堆焊。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，焊槍(13)均勻擺動，擺寬對應于不同堆焊部位而作實時變化，堆焊時位相角θ處的擺寬lθ與直管堆焊的擺寬lO，彎頭內徑D，彎頭曲率半徑R有關，且遵循擺寬lθ＝lO的規律，呈周期性變化。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，彎頭的旋轉速度與擺寬密切相關，且循“擺寬×轉速＝常數”的規律呈周期性變化，該常數與工藝方法有關，一般為400～2000毫米2/分。4.根據權利要求1，3所述的方法，其特征在于，彎頭的旋轉與沿曲率軸向進給，這兩個運動同步連續進行，并受同一臺變速電機(1)驅動，其單位轉角的進給量相同，與旋轉速度變化無關。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，為在堆焊過程中，能克服堆焊面的不園整性，保證弧長和堆焊過程的穩定性，采用弧壓自動調節技術，弧長調節范圍為±30毫米。6.根據權利要求1，2，3所述的方法，其特征在于，彎頭的旋轉速度，焊槍擺動的擺寬變化，均由微機智能系統控制，能記憶不同堆焊處所對應的擺寬和轉速。全文摘要一種，是由電機在驅動彎頭旋轉的同時，也實現彎頭沿曲率的軸向進給；焊槍處于平焊位置，進行擺動堆焊，擺寬對應于不同堆焊部位而作實時變化，彎頭的旋轉速度與擺寬密切相關。彎頭的旋轉，焊槍的擺動均由微機智能系統控制。本方法能代替手工堆焊，并保證彎頭內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在彎頭內壁空間曲面上，自動堆焊一層或多層不同于母材性能的金屬材料，且堆焊層各處厚度均勻的方法，其特征在于，電機（１）在驅動裝有彎頭的機架（２）旋轉的同時，驅動齒輪傳動鏈，拔動弧形齒條（７），實現了彎頭沿曲率的軸向進給；焊槍（１３）處于平焊位置，進行擺動堆焊。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔樹森，殷殿相，趙長生，魏倫，楊克非，殷亮，
申請(專利權)人：機械電子部哈爾濱焊接研究所，
類型：發明
國別省市：93[中國|哈爾濱]