專利名稱：窄間隙tig焊槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接設(shè)備，尤其是一種窄間隙TIG焊槍。
背景技術(shù)：
窄間隙焊接與其他厚壁結(jié)構(gòu)開坡口的對接焊有顯著區(qū)別。其特征如下1)窄間隙焊接已成為一種專門技術(shù)，它可以用常規(guī)的焊接方法來施焊，如窄間隙埋弧焊，窄間隙氣體保護(hù)焊，窄間隙鎢極氬弧焊等；2)窄間隙焊接的接頭大多數(shù)采用留有一定間隙的I型平對接接頭，也可以取U型、V型或Y型坡口，但其特點(diǎn)是坡口窄而角度??；3)窄間隙焊接采取多層焊接技術(shù)，每層都有一定數(shù)目的焊道(單道或雙道)；4)窄間隙焊接是低熱輸入或中熱輸入焊接。窄間隙焊接具有下述優(yōu)點(diǎn)1)生產(chǎn)效率高；2)節(jié)約母材和焊絲，同時也節(jié)約電能消耗；幻前道焊道對后道焊道起回火作用，后道焊道對前一道焊道起預(yù)熱作用，使焊接接頭具有較高的機(jī)械性能；4)焊后產(chǎn)品的殘余應(yīng)力和變形小力)易于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。窄間隙焊接不僅適用于核電汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子的焊接，還可以適用于所有采用大厚度構(gòu)件焊接的場合，如鍋爐、壓力容器、大型機(jī)械、海洋結(jié)構(gòu)、造船等等。隨著焊接結(jié)構(gòu)件厚度不斷增加，深窄間隙焊接出現(xiàn)了諸多亟待解決的焊接裝備問題。在窄間隙焊接方法里，應(yīng)用最廣泛的是窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊。國內(nèi)焊接工作者研究和開發(fā)了不同形式的窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊焊槍。窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊由于存在熔滴過渡，所以在焊接過程中有飛濺，影響焊槍長時間工作的可靠性，且如果飛濺濺到側(cè)壁上，則阻礙焊槍前進(jìn)，容易發(fā)生側(cè)壁未熔合、難于清渣等缺點(diǎn)。而窄間隙TIG焊接溫度高，保護(hù)好，沒有熔滴過渡，焊縫質(zhì)量高，焊縫成形美觀，在窄間隙焊接方面有廣泛的應(yīng)用前
旦
ο普通TIG窄間隙焊槍采用同軸氣體保護(hù)，鎢電極位于陶瓷保護(hù)罩中間。由于陶瓷罩直徑大(大于或等于13mm)，無法伸入窄間隙坡口以內(nèi)進(jìn)行焊接。公告號為C擬897523Y的中國實用新型專利針對普通TIG焊槍的這些缺陷進(jìn)行了改進(jìn)，采用橢圓設(shè)計，鎢電極傾斜4 8度的方法來解決這些問題。但這種設(shè)計存在的不足是氣冷導(dǎo)致焊槍所能承受的焊接電流較小，且不能長時間地進(jìn)行焊接作業(yè)，橢圓設(shè)計導(dǎo)致氣體氣室空間較小，導(dǎo)致氣體保護(hù)效果變差。公告號為CN101244481的中國發(fā)明申請公開了一種窄間隙TIG焊槍，該焊槍結(jié)構(gòu)和普通焊槍結(jié)構(gòu)類似，但其焊接焊縫寬度達(dá)18mm，填充焊絲量較大，在生產(chǎn)應(yīng)用過程中存在成本較高的問題。公告號為CNlO 1890560A的中國發(fā)明專利申請公開了一種窄間隙熱絲TIG焊槍，采用了多回路水冷，步進(jìn)電機(jī)帶動鎢電極偏轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。目前市場上存在的窄間隙TIG焊矩，多采用類似的結(jié)構(gòu)。這種焊槍存在的主要問題是焊槍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較高，涉及到電機(jī)、多回路水冷控制等，在焊接作業(yè)時，需要控制的工藝參數(shù)較多，使用不便。熱絲電流和焊接電流磁場容易互相影響，導(dǎo)致電弧偏吹，指向不準(zhǔn)等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種窄間隙TIG焊槍，其將傳統(tǒng)的圓柱形TIG焊槍設(shè)計成扁平結(jié)構(gòu)以適應(yīng)于窄間隙坡口的焊接，本發(fā)明還解決了因焊槍槍身變成扁平結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的焊槍冷卻效果不佳、氣體保護(hù)效果不良、焊槍與坡口側(cè)壁打弧的問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本發(fā)明涉及一種窄間隙TIG焊槍，包括導(dǎo)電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極、焊絲輸送裝置，所述導(dǎo)電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極和焊絲輸送裝置固定連接形成厚度為 1 9mm的扁平結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)電裝置包括管壁用于焊接電流傳輸而內(nèi)孔用作循環(huán)水冷卻通道的銅管，焊接電源正負(fù)極連接至焊槍導(dǎo)電銅塊和焊件上，焊接電流通過銅管流經(jīng)鎢極、電弧到達(dá)焊件。本發(fā)明還在所述焊槍的槍體上設(shè)有三根串連的冷卻水循環(huán)通道，低溫的冷卻水首先流經(jīng)焊槍中間一根循環(huán)通道，從所述中間循環(huán)通道流出的冷卻水再進(jìn)入左右兩側(cè)的循環(huán)通道。所述導(dǎo)電裝置包括鎢極安裝基座，在所述鎢極安裝基座中，設(shè)置了兩個相交的圓柱孔，所述圓柱孔的上端分別與兩根銅管銀釬焊連接，形成導(dǎo)電裝置冷卻水回路。所述圓柱孔有一定深度，使冷卻水與鎢極散熱端足夠接近，以便加強(qiáng)對鎢極的冷卻。在所述導(dǎo)電裝置左右兩側(cè)分別設(shè)置有U型冷卻水管，所述冷卻水管的長度從所述焊槍頂端延伸到所述焊槍底部。所述供氣裝置包括左引導(dǎo)管、右引導(dǎo)管、左鎮(zhèn)靜室、右鎮(zhèn)靜室、氣篩、氣罩，氣體通過所述左鎮(zhèn)靜室和右鎮(zhèn)靜室下方的氣篩形成軸向氣流，從所述氣罩中流出。所述左引導(dǎo)管、 右引導(dǎo)管的下部的水平彎管的終端是封閉的，在所述水平彎管兩側(cè)設(shè)置有多個規(guī)則排列的出氣小孔，焊接保護(hù)氣體從所述出氣小孔中噴出，經(jīng)過焊槍氣室壁的反射、充分混合，再從所述鎮(zhèn)靜室下方的氣篩孔中流出，形成軸向氣流。由于流體的附壁效應(yīng)，保護(hù)氣體沿所述氣罩的內(nèi)壁向下流動，從噴嘴口流出，形成一定長度的層流層，并充滿坡口間隙，保護(hù)焊接熔池和坡口金屬，避免氧化。另外鎮(zhèn)靜室有一個可拆卸的蓋板，便于檢查氣室內(nèi)結(jié)構(gòu)件是否損壞和維修。所述導(dǎo)電裝置的上部采用膠木絕緣材料將導(dǎo)電銅塊與基板隔離；所述導(dǎo)電裝置的中部設(shè)置有膠木夾持件與膠木安裝座，使所述導(dǎo)電裝置與槍體隔離；所述導(dǎo)電裝置下端采用耐高溫的陶瓷嵌在所述導(dǎo)電裝置的基座上，使得所述導(dǎo)電裝置與槍體的其他部分完全絕緣。在長時間焊接過程中，電弧和熔池?zé)彷椛湟约盁醾鲗?dǎo)對槍體的熱影響是不可小覷的，焊槍槍體因其輻射熱和熱傳導(dǎo)甚至達(dá)到非常高的溫度，同樣需要進(jìn)行冷卻，能夠有效的將槍身的熱量帶走。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1、本發(fā)明將傳統(tǒng)的圓柱形TIG焊槍設(shè)計成扁平結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)于窄間隙坡口的焊接。2、本發(fā)明在焊槍槍體上設(shè)置了三根串聯(lián)連接的循環(huán)冷卻水管道，以加強(qiáng)對鎢極的冷卻，防止鎢極溫度過高而損壞，在焊槍上還加入了兩根U型冷卻水管，能夠有效的將槍身的熱量帶走，防止焊槍溫度過高而損壞。3、本發(fā)明采用膠木絕緣材料和陶瓷，將導(dǎo)電裝置與焊槍槍體進(jìn)行充分的絕緣隔離，防止焊接過程中焊槍與坡口側(cè)壁產(chǎn)生電弧。4、本發(fā)明在鎢極的前后兩側(cè)分別設(shè)置了保護(hù)氣體鎮(zhèn)靜室，氣體通過所述鎮(zhèn)靜室穿過所述氣篩，沿所述氣罩的內(nèi)壁向下流動，從噴嘴口流出，形成一定長度的層流層，且充滿焊件側(cè)壁與焊槍的空間，保護(hù)焊接熔池和坡口金屬，避免氧化，增強(qiáng)了氣體保護(hù)效果。


圖1為本發(fā)明的窄間隙TIG焊槍的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的窄間隙TIG焊槍無蓋板時的正視圖3為本發(fā)明的窄間隙TIG焊槍的導(dǎo)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
實施例本實施例的一種窄間隙TIG焊槍，包括導(dǎo)電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極、焊絲輸送裝置，所述導(dǎo)電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極和焊絲輸送裝置固定連接形成厚度為1 9mm的扁平結(jié)構(gòu)。如圖1所示，焊槍輸電和鎢極水冷采用一體化設(shè)計，焊槍中間導(dǎo)電裝置銅管3既是用于其下端鎢極的散熱的冷卻水管道，同時也兼作輸電電纜。焊接電源正負(fù)極連接至焊槍導(dǎo)電銅塊2和焊件12上，焊接電流通過水冷銅管3流經(jīng)鎢極、電弧到達(dá)工件。由于焊槍采用扁平結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電裝置結(jié)構(gòu)尺寸受到限制，在焊接過程中，由于電阻熱和電弧、熔池的熱輻射，可能導(dǎo)致焊槍和鎢極溫度過高而損壞。本發(fā)明采用三根平面分布、 串連連接的循環(huán)水冷卻管道。其中焊槍中間導(dǎo)電裝置3集導(dǎo)電功能與水冷功能與一體，銅管的管壁用于焊接電流傳輸，而銅管內(nèi)孔用作循環(huán)水冷卻通道冷卻鎢極。在導(dǎo)電裝置(圖 3)鎢極安裝基座16中，開了兩個相交的圓柱孔15，圓柱孔的上端分別與兩根銅管銀釬焊連接，形成導(dǎo)電裝置冷卻水回路。由圖3可知基座16中的圓柱孔15比較深，為了使冷卻水與鎢極散熱端和面足夠接近，以期加強(qiáng)對鎢極的冷卻。在長時間焊接過程中，電弧和熔池?zé)彷椛湟约盁醾鲗?dǎo)對槍體的熱影響是不可小覷的，焊槍槍體因其輻射熱和熱傳導(dǎo)甚至達(dá)到非常高的溫度，同樣需要進(jìn)行冷卻，設(shè)計時在焊槍上加入了兩路U型冷卻水管6和13，分布于中間導(dǎo)電裝置3的左右兩側(cè)，其長度從焊槍頂端延伸到焊槍底部，能夠有效的將槍身的熱量帶走。在焊接時，保護(hù)氣體的流出方式直接影響電弧的穩(wěn)定性、焊縫的質(zhì)量、焊縫的成型等。在新型扁平窄間隙鎢極氬弧焊焊槍設(shè)計中，其供氣系統(tǒng)由引導(dǎo)管7、14，鎮(zhèn)靜室(如圖2 所示)，氣篩10，氣罩11等組成。焊槍設(shè)置左右二路供氣引導(dǎo)管14、7、鎮(zhèn)靜室(左、右)，二路氣體通過鎮(zhèn)靜室下方的氣篩形成軸向氣流，從焊槍氣罩中流出。值得指出的是引導(dǎo)管下部的水平彎管的終端是封閉的，而在水平彎管二側(cè)按一定規(guī)律鉆了多個小直徑的出氣孔，焊接保護(hù)氣體從引導(dǎo)管7、14下部的水平彎管二側(cè)的小孔中噴出，經(jīng)過氣室壁的反射、充分混合，再從鎮(zhèn)靜室G下方的氣篩孔中流出，形成軸向氣流。由于流體的附壁效應(yīng)，保護(hù)氣體沿焊槍保護(hù)氣罩11的內(nèi)壁向下流動，從噴嘴口流出，形成一定長度的層流層，并充滿坡口間隙，保護(hù)焊接熔池和坡口金屬，避免氧化。另外鎮(zhèn)靜室有一個可拆卸的蓋板9，便于檢查氣室內(nèi)結(jié)構(gòu)件是否損壞和維修。窄間隙焊接時，焊槍與焊件側(cè)壁間距小，焊槍又加載較高的電壓，易與坡口側(cè)壁起弧。本發(fā)明采取多重措施將導(dǎo)電裝置與焊槍槍體進(jìn)行充分的隔離絕緣。如圖1所示。焊槍導(dǎo)電裝置3的上部采用膠木絕緣材料1將導(dǎo)電銅塊2與基板隔離；導(dǎo)電裝置3中部夾持件 4與安裝座5采用膠木材料制造，使其與槍體隔離；導(dǎo)電裝置3下端采用耐高溫的陶瓷8嵌在導(dǎo)電銅管3的基座上，使得中間導(dǎo)電裝置3與槍體的其他部分完全絕緣，防止焊接過程中焊槍與坡口側(cè)壁產(chǎn)生電弧。本實施例提供的窄間隙TIG焊槍通過裝卡，位于焊接工件的坡口之間，焊槍的位置取決于焊縫的寬度，如果此焊縫的寬度在11 12mm之間則可以一道焊完，則焊槍應(yīng)位于焊縫的中心線上；若焊縫寬度大于12mm則需要實施多道焊接，需要焊槍左右偏斜完成多道焊接。通過上述的裝卡運(yùn)行方式能夠保證焊縫的側(cè)壁熔合。本實施例的散熱系統(tǒng)的裝卡方式如下裝夾順序自下而上進(jìn)行，先將陶瓷8裝在導(dǎo)電裝置3上，再將膠木安裝座5自上而下裝在導(dǎo)電裝置3上，最后裝上膠木夾持件4與膠木安裝座5配合，然后裝進(jìn)焊槍槍體中，各個部件進(jìn)行位置調(diào)整然后固定。兩邊U型冷卻水管放入焊槍槍體提前預(yù)留的U型槽中。在U型冷卻水管的下部，位于氣體鎮(zhèn)靜室所在的長方體部分的U型端，采用銀釬焊將其焊在氣體鎮(zhèn)靜室邊上。三路循環(huán)冷卻水管道之間的連接位于槍體之外，采用軟管按照如前所述的順序連接。本實施例的供氣系統(tǒng)安裝順序如下在散熱系統(tǒng)安裝好之后，將右引導(dǎo)管7和左引導(dǎo)管14分別從兩側(cè)的氣罩11下方送入，穿過槍體預(yù)留的孔，到達(dá)膠木安裝座5的上端， 將其固定。
權(quán)利要求
1.一種窄間隙TIG焊槍，包括導(dǎo)電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極、焊絲輸送裝置， 其特征在于，所述導(dǎo)電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極和焊絲輸送裝置固定連接形成厚度為1 9mm的扁平結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述導(dǎo)電裝置包括管壁用于焊接電流傳輸而內(nèi)孔用作循環(huán)水冷卻通道的銅管，焊接電源正負(fù)極連接至焊槍導(dǎo)電銅塊和焊件上，焊接電流通過銅管流經(jīng)鎢極、電弧到達(dá)焊件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，在所述焊槍的槍體上設(shè)有三根串連的冷卻水循環(huán)通道，低溫的冷卻水首先流經(jīng)焊槍中間一根循環(huán)通道，從所述中間循環(huán)通道流出的冷卻水再進(jìn)入左右兩側(cè)的循環(huán)通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述導(dǎo)電裝置包括鎢極安裝基座，在所述鎢極安裝基座設(shè)置有兩個相交的圓柱孔，所述圓柱孔的上端分別與兩根銅管銀釬焊連接，形成導(dǎo)電裝置冷卻水回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，在所述導(dǎo)電裝置左右兩側(cè)分別設(shè)置有U型冷卻水管，所述冷卻水管從所述焊槍頂端延伸到所述焊槍底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述導(dǎo)電裝置的上部采用膠木絕緣材料將導(dǎo)電銅塊與基板隔離；所述導(dǎo)電裝置的中部設(shè)置有膠木夾持件與膠木安裝座， 使所述導(dǎo)電裝置與槍體隔離；所述導(dǎo)電裝置下端通過耐高溫的陶瓷嵌在所述導(dǎo)電裝置的基座上，使得所述導(dǎo)電裝置與槍體的其他部分完全絕緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述供氣裝置包括左引導(dǎo)管、右引導(dǎo)管、左鎮(zhèn)靜室、右鎮(zhèn)靜室、氣篩、氣罩，所述左引導(dǎo)管和所述右引導(dǎo)管下部的水平彎管的終端是封閉的，在所述水平彎管兩側(cè)設(shè)置有多個規(guī)則排列的出氣小孔，焊接保護(hù)氣體從所述小孔中噴出，經(jīng)過焊槍氣室壁的反射、充分混合，再從所述左鎮(zhèn)靜室和右鎮(zhèn)靜室下方的氣篩孔中流出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述左鎮(zhèn)靜室和右鎮(zhèn)靜室分別設(shè)有一個可拆卸的蓋板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種窄間隙TIG焊槍，包括導(dǎo)電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極、焊絲輸送裝置，所述導(dǎo)電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極和焊絲輸送裝置組合連接形成厚度為1～9mm的扁平結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還包括在槍體上設(shè)置了三根串聯(lián)連接的循環(huán)冷卻水管道，在鎢極的前后兩側(cè)分別設(shè)置保護(hù)氣體鎮(zhèn)靜室，將槍體中心導(dǎo)電裝置與整個槍身絕緣隔離。本發(fā)明將傳統(tǒng)的圓柱形TIG焊槍設(shè)計成扁平結(jié)構(gòu)以適應(yīng)于窄間隙坡口的焊接，本發(fā)明還解決了因焊槍槍身變成扁平狀結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的焊槍冷卻、保護(hù)氣體輸送、焊槍與坡口側(cè)壁打弧的問題。
文檔編號B23K9/167GK102528248SQ20111035009
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者喬尚飛, 劉霞, 唐新華, 山珊, 楊仁杰, 蘆鳳桂 申請人:上海交通大學(xué)