一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法

《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》是域鑫科技（惠州）有限公司於2014年11月29日申請的專利，該專利的公布號為CN104526122A，授權公布日為2015年4月22日，發明人是孫光宇、魯繼科。

《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》包括真空箱，所述的真空箱內設有主軸箱、固定機構、第一細薄壁管、第二細薄壁管、尾座壓緊機構和保護氣管，所述的主軸箱輸出軸與固定機構連線，固定機構用於固定保護套管，保護套管與第一細薄壁管連線，所述的尾座壓緊機構的一端與第二細薄壁管滑動連線，第二細薄壁管可在尾座壓緊機構上左右滑動，第二細薄壁管上方設有焊槍，焊槍傾斜設定，尾座壓緊機構的另一端與保護氣管連線，保護氣管內充有保護氣體，保護氣管上設有控制氣速和/或氣量的電磁閥。該發明細薄壁管平衡焊接裝置具有密封性能好、焊接焊弧穩定、焊弧表面平整光滑和焊弧紋路均勻美觀的優點。

2021年11月，《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法
• 申請人：域鑫科技（惠州）有限公司
• 申請日：2014年11月29日
• 申請號：2014107025550
• 公布號：CN104526122A
• 公布日：2015年4月22日
• 發明人：孫光宇、魯繼科
• 地址：廣東省惠州市大亞灣響水河工業區龍山七路域鑫科技園
• 分類號：B23K9/16(2006.01)I、B23K9/32(2006.01)I、B23K9/235(2006.01)I
• 代理機構：深圳市千納專利代理有限公司
• 代理人：童海霓、劉彥
• 類別：發明專利

專利背景

2014年前，中國國內的專用焊接裝置一般都是針對大厚壁管的焊接，主要包括真空箱，焊接操作在真空箱內進行，由於大厚壁管壁厚，採用焊槍進行焊接即可完成。然而，此類焊接裝置對於細薄壁管的焊接則不適用，由於細薄壁管壁薄，焊槍焊接過程中管內外壓力不平衡，容易造成焊弧壓力、凹坑或焊穿等缺陷，嚴重影響焊接的焊弧外觀和焊弧質量。

發明內容

專利目的

《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》的目的是提供一種管內外壓力平衡、密封性能好、焊弧表面光滑平整、焊弧穩定和焊弧紋路均勻美觀的細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法。

技術方案

《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》可以通過以下技術方案來實現：一種細薄壁管平衡焊接裝置，包括脈衝信號發生器和真空箱，所述的真空箱內設有主軸箱、固定機構、第一細薄壁管、第二細薄壁管、尾座壓緊機構和保護氣管，所述的主軸箱輸出軸與固定機構連線，固定機構用於固定保護套管，保護套管與第一細薄壁管連線，所述的尾座壓緊機構的一端與第二細薄壁管滑動連線，第二細薄壁管可在尾座壓緊機構上左右滑動，尾座壓緊機構的另一端與保護氣管連線，保護氣管內充有保護氣體，保護氣管上設有控制氣速和/或氣量的電磁閥，所述的主軸箱和焊槍分別與脈衝信號發生器電連線。

該發明細壁管平衡焊接裝置中保護氣管以及保護氣管內充有保護氣體的方案設計，在保護氣管內充設保護氣體，使其與保護氣管外真空箱的氣壓保持平衡，從而達到要焊接的細薄壁管管內外壓力的平衡，有效確保焊接質量，使焊接焊弧穩定，焊弧外表面平整光滑，焊接質量高；脈衝信號發生器的設定，主軸箱和焊槍分別與脈衝信號發生器連線，並由脈衝信號發生器控制焊槍的焊接脈衝頻率與主軸箱內的伺服電機旋轉脈衝頻率達到同步，使焊弧表面紋路均勻美觀；尾座壓緊機構的設定，使第二細薄壁管可在其上進行左右移動，安裝第二細薄壁管時，首先通過外力將第二細薄壁管按入尾座壓緊機構，並調整尾座壓緊機構的高度使第二細薄壁管的高度與第一細薄壁管的高度一致，然後釋放外力，尾座壓緊機構即會在自身的作用力下將第二細薄壁管向外推移，直至壓緊第一細薄壁管，使第二細薄壁管可由第一細薄壁管帶動實現同步旋轉，提升焊接的均勻度和焊接質量。

進一步地，所述的尾座壓緊機構包括尾座和氣缸，所述的尾座底部與氣缸連線，氣缸設於氣缸固定座上，所述的尾座內部中空，尾座內設有台階圓筒，台階圓筒與尾座滑動連線，台階圓筒的外圓周台階與尾座之間設有彈簧，台階圓筒的內圓周台階處設有旋轉固定頭，旋轉固定頭與台階圓筒的內圓周台階之間的兩端部均設有軸承，兩軸承之間設有襯套，旋轉固定頭的里端伸出內圓周台階一定距離，旋轉固定頭的外端部與第二細薄壁管按壓式連線。台階圓筒的外圓周台階與尾座之間彈簧的設定，使第二細薄壁管在彈簧的作用下向外移動直至壓緊第一細薄壁管，進而實現第二細薄壁管由第一細薄壁管帶動進行同步旋轉，有效提升焊接的均勻度和焊接質量。

進一步地，所述的尾座內設有彈簧的一端部設有尾座墊和密封套，所述的密封套與保護氣管密封連線，尾座墊和密封套的設定，有效確保保護氣管與尾座之間的密封，密封性能好。進一步地，所述的旋轉固定頭的里端與台階圓筒內壁之間設有密封圈，密封圈的設定，有效確保旋轉固定頭與台階圓筒之間的密封。

進一步地，所述的固定機構為三爪卡盤，也可以為其它具有旋轉固定功能的旋轉固定台。進一步地，所述的第一細薄壁管與保護套管連線的一端設有泄壓堵頭，泄壓堵頭的設定，用於在保護氣管內壓力超出預定壓力值時，進行泄壓。進一步地，所述的保護氣體為惰性氣體。

一種使用上述細薄壁管平衡焊接裝置進行焊接的焊接方法，包括如下步驟：

第一．對齊第一細薄壁管和第二細薄壁管並壓緊，首先將第一細薄壁管和第二細薄壁管分別固定在三爪卡盤和旋轉固定頭上，通過氣缸調整第二細薄壁管的高度與第一細薄壁管的高度一致，然後通過移動旋轉固定頭使第二細薄壁管與第一細薄壁管壓緊；

第二．向管內充保護氣體，通過保護氣管向第一細薄壁管和第二細薄壁管內進行充保護氣體，由電磁閥控制保護氣體的速度和氣量，當管內管外壓力保持平衡後，停止充氣；

第三．調整焊槍的位置，使其焊槍頭位於第一細薄壁管和第二細薄壁管連線處；

第四．啟動主軸箱，由主軸箱驅動第一細薄壁管進行旋轉，由第一細薄壁管帶動第二細薄壁管進行同步旋轉；

第五．調整脈衝進行焊接，調整焊槍的焊接脈衝使其與主軸的旋轉脈衝達到同步，開始焊接，焊接1.25圈後進行收弧，收弧尾部為尖的，完成焊接，關閉電源。

有益效果

《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》的有益效果：

第一、保護氣管以及保護氣管內充有保護氣體的方案設計，在保護氣管內充設保護氣體，通過電磁閥控制並調整管內保護氣體使其與保護氣管外真空箱的氣壓保持平衡，從而達到要焊接的細薄壁管管內外壓力的平衡，有效確保焊接質量，使焊接焊弧穩定，焊弧外表面平整光滑，在充足的惰性氣體的保護下不會產生氣孔、凹陷等缺陷，焊接質量高；

第二、脈衝信號發生器的設定，主軸箱和焊槍分別與脈衝信號發生器連線，並由脈衝信號發生器控制焊槍的焊接脈衝頻率與主軸箱內的伺服電機旋轉脈衝頻率達到同步，使焊弧表面紋路均勻美觀，有效保證焊縫覆蓋完全；

第三、尾座壓緊機構的設定，使第二細薄壁管可在其上進行左右移動，安裝第二細薄壁管時，首先通過外力將第二細薄壁管按入尾座壓緊機構，並調整尾座壓緊機構的高度使第二細薄壁管的高度與第一細薄壁管的高度一致，然後釋放外力，尾座壓緊機構即會在自身的作用力下將第二細薄壁管向外推移，直至壓緊第一細薄壁管，使第二細薄壁管可由第一細薄壁管帶動實現同步旋轉，提升焊接的均勻度和焊接質量。

附圖說明

附圖1為細薄壁管平衡焊接裝置的結構示意圖；

附圖2為附圖1中A部放大圖；

附圖3為細薄壁管平衡焊接裝置中尾座壓緊機構的結構示意圖；

附圖示記為：1、主軸箱，2、固定機構，3、保護套管，4、泄壓堵頭，5、第一細薄壁管，6、焊槍，7、第二細薄壁管，8、尾座壓緊機構，81、旋轉固定頭，82、尾座，83、襯套，84、密封圈，85、台階圓筒，86、彈簧，87、尾座墊，88、密封套，89、軸承，810、氣缸，811、氣缸固定座，9、保護氣體，10、保護氣管，11、電磁閥。

權利要求

1.一種細薄壁管平衡焊接裝置，其特徵在於：包括脈衝信號發生器和真空箱，所述的真空箱內設有主軸箱（1）、固定機構（2）、第一細薄壁管（5）、第二細薄壁管（7）、尾座壓緊機構（8）和保護氣管（10），所述的主軸箱（1）輸出軸與固定機構（2）連線，固定機構（2）用於固定保護套管（3），保護套管（3）與第一細薄壁管（5）連線，所述的尾座壓緊機構（8）的一端與第二細薄壁管（7）滑動連線，第二細薄壁管（7）可在尾座壓緊機構（8）上左右滑動，第二細薄壁管（7）上方設有焊槍（6），焊槍（6）傾斜設定，尾座壓緊機構（8）的另一端與保護氣管（10）連線，保護氣管（10）內充有保護氣體（9），保護氣管（10）上設有控制氣速和/或氣量的電磁閥（11），所述的主軸箱（1）和焊槍（6）分別與脈衝信號發生器電連線。

2.根據權利要求1所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特徵在於：所述的尾座壓緊機構（8）包括尾座（82）和氣缸（810），所述的尾座（82）底部與氣缸（810）連線，氣缸（810）設於氣缸固定座（811）上，所述的尾座（82）內部中空，尾座（82）內設有台階圓筒（85），台階圓筒（85）與尾座（82）滑動連線，台階圓筒（85）的外圓周台階與尾座（82）之間設有彈簧（86），台階圓筒（85）的內圓周台階處設有旋轉固定頭（81），旋轉固定頭（81）與台階圓筒（85）的內圓周台階之間的兩端部均設有軸承（89），兩軸承（89）之間設有襯套（83），旋轉固定頭（81）的里端伸出內圓周台階一定距離，旋轉固定頭（81）的外端部與第二細薄壁管（7）按壓式連線。

3.根據權利要求2所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特徵在於：所述的尾座（82）內設有彈簧（86）的一端部設有尾座墊（87）和密封套（88），所述的密封套（88）與保護氣管（10）密封連線。

4.根據權利要求3所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特徵在於：所述的旋轉固定頭（81）的里端與台階圓筒（85）內壁之間設有密封圈（84）。

5.根據權利要求4所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特徵在於：所述的固定機構（2）為三爪卡盤。

6.根據權利要求1至5任一項權利要求所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特徵在於：所述的第一細薄壁管（5）與保護套管（3）連線的一端設有泄壓堵頭（4）。

7.根據權利要求6所述的細薄壁管平衡焊接裝置，其特徵在於：所述的保護氣體（9）為惰性氣體。

8.一種使用權利要求1～7任一項所述的細薄壁管平衡焊接裝置進行焊接的焊接方法，其特徵在於：包括如下步驟：

第一．對齊第一細薄壁管（5）和第二細薄壁管（7）並壓緊，首先將第一細薄壁管（5）和第二細薄壁管（7）分別固定在三爪卡盤（2）和旋轉固定頭（81）上，通過氣缸（810）調整第二細薄壁管（7）的高度與第一細薄壁管（5）的高度一致，然後通過移動旋轉固定頭（81）使第二細薄壁管（7）與第一細薄壁管（5）壓緊；

第二．向管內充保護氣體（9），通過保護氣管（10）向第一細薄壁管（5）和第二細薄壁管（7）內進行充保護氣體（9），由電磁閥（11）控制保護氣體（9）的速度和氣量，當管內管外壓力保持平衡後，停止充氣；

第三．調整焊槍（6）的位置，使其焊槍頭位於第一細薄壁管（5）和第二細薄壁管（7）連線處；

第四．啟動主軸箱（1），由主軸箱（1）驅動第一細薄壁管（5）進行旋轉，由第一細薄壁管（5）帶動第二細薄壁管（7）進行同步旋轉；

第五．調整脈衝進行焊接，調整焊槍的焊接脈衝使其與主軸的旋轉脈衝達到同步，開始焊接，焊接1.25圈後進行收弧，完成焊接，關閉電源。

實施方式

如圖1至圖3所示，一種細薄壁管平衡焊接裝置，包括脈衝信號發生器和真空箱，所述的真空箱內設有主軸箱1、三爪卡盤2、第一細薄壁管5、第二細薄壁管7、尾座壓緊機構8和保護氣管10，所述的主軸箱1輸出軸與三爪卡盤2連線，三爪卡盤2用於固定保護套管3，保護套管3與第一細薄壁管5連線，第一細薄壁管5與保護套管3連線的一端設有泄壓堵頭4，所述的尾座壓緊機構8的一端與第二細薄壁管7滑動連線，第二細薄壁管7可在尾座壓緊機構8上左右滑動，第二細薄壁管7上方設有焊槍6，焊槍6傾斜設定，尾座壓緊機構8的另一端與保護氣管10連線，保護氣管10內充有惰性保護氣體9，保護氣管10上設有控制氣速和/或氣量的電磁閥11，所述的主軸箱1和焊槍6分別與脈衝信號發生器電連線。所述的尾座壓緊機構8包括尾座82和氣缸810，所述的尾座82底部與氣缸810連線，氣缸810設於氣缸固定座811上，所述的尾座82內部中空，尾座82內設有台階圓筒85，台階圓筒85與尾座82滑動連線，台階圓筒85的外圓周台階與尾座82之間設有彈簧86，台階圓筒85的內圓周台階處設有旋轉固定頭81，旋轉固定頭81與台階圓筒85的內圓周台階之間的兩端部均設有軸承89，兩軸承89之間設有襯套83，旋轉固定頭81的里端伸出內圓周台階一定距離，旋轉固定頭81的外端部與第二細薄壁管7按壓式連線。所述的尾座82內設有彈簧86的一端部設有尾座墊87和密封套88，所述的密封套88與保護氣管10密封連線。所述的旋轉固定頭81的里端與台階圓筒85內壁之間設有密封圈84。

如圖1至圖3所示，一種使用上述細薄壁管平衡焊接裝置進行焊接的焊接方法，包括如下步驟：

第一．對齊第一細薄壁管5和第二細薄壁管7並壓緊，首先將第一細薄壁管5和第二細薄壁管7分別固定在三爪卡盤2和旋轉固定頭81上，通過氣缸810調整第二細薄壁管7的高度與第一細薄壁管5的高度一致，然後通過移動旋轉固定頭81使第二細薄壁管7與第一細薄壁管5壓緊；

第二．向管內充保護氣體9，通過保護氣管10向第一細薄壁管5和第二細薄壁管7內進行充保護氣體9，由電磁閥11控制保護氣體9的速度和氣量，當管內管外壓力保持平衡後，停止充氣；

第三．調整焊槍6的位置，使其焊槍頭位於第一細薄壁管5和第二細薄壁管7連線處；

第四．啟動主軸箱1，由主軸箱1驅動第一細薄壁管5進行旋轉，由第一細薄壁管5帶動第二細薄壁管7進行同步旋轉；

第五．調整脈衝進行焊接，調整焊槍的焊接脈衝使其與主軸的旋轉脈衝達到同步，開始焊接，焊接1.25圈後進行收弧，完成焊接，關閉電源。

榮譽表彰

2021年11月，《一種細薄壁管平衡焊接裝置及焊接方法》獲得第八屆廣東專利獎優秀獎。