專利名稱：薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及薄板構(gòu)件焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體說是薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接
直O(jiān)
背景技術(shù)：
控制和消除薄板構(gòu)件焊接應(yīng)力和變形通常采用的方法可分為焊前措施和焊后措施兩類。焊前措施如預(yù)變形法、整體拉伸法、預(yù)置溫度場等，利用對焊接區(qū)的反變形控制和補償焊接時產(chǎn)生的不協(xié)調(diào)應(yīng)變，來控制焊接殘余應(yīng)力水平，防止焊接變形。焊后消除已經(jīng)發(fā)生的殘余應(yīng)力和變形的措施有如滾壓法、火焰矯正法、高溫回火、振動法等，這些焊后措施在結(jié)構(gòu)制造過程中增加了一道工序。目前控制和消除焊接應(yīng)力和變形的方法，有的需要繁雜龐大的設(shè)備，有的費力耗時，有的對焊接應(yīng)力和變形的控制效果有限，并且都受結(jié)構(gòu)焊縫形狀復(fù)雜性的影響，應(yīng)用范圍受到限制。例如在動態(tài)控制薄板構(gòu)件低應(yīng)力無變形焊接方法及其裝置專利(專利申請?zhí)?3101690.8)中，采用可跟隨焊接熱源移動的急冷熱潭裝置，對仍處于高溫狀態(tài)的焊縫進行局部急速冷卻，獲得強烈的拉伸效應(yīng)，定量地控制和補償焊縫區(qū)的壓縮塑性變形，降低殘余應(yīng)力水平，防止薄板構(gòu)件焊后的失穩(wěn)變形。其缺點在于僅是通過對冷卻后焊縫的局部急速冷卻實現(xiàn)減小焊接變形的目的，不能實現(xiàn)焊接熱輸入的調(diào)整，而且需要一套比較復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，操作不夠靈活。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，既可以通過減小焊接熱輸入實現(xiàn)對焊縫質(zhì)量的控制和減小焊接變形的目的， 又可以在焊縫形成后對焊縫的局部急速冷卻，實現(xiàn)減小焊接變形的目的，而且操作更靈活。為達到以上目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，其特征在于，包括用于焊接焊件10上的焊縫9的焊槍1，焊槍1上設(shè)有熔化極焊絲或不熔化電極8 ；所述焊槍1為雙層保護氣的焊槍，所述雙層保護氣的焊槍指在普通焊槍氣體保護罩的外面增設(shè)一個冷卻氣體保護罩；貯存保護氣體的氣體氣瓶7 ；氣體氣瓶7經(jīng)過減壓閥6后，分成兩條支路；第一條支路直接連接到焊槍1，此支路為普通氣體保護焊的氣體通路，且第一條支路上設(shè)有一個氣體流量計5 ；第二條支路連接到氣體冷卻控制裝置4，且第二條支路上也設(shè)有一個氣體流量計 5，氣體冷卻控制裝置4的功能是冷卻第二條支路輸送來的保護氣體，氣體冷卻控制裝置4通過低溫氣體軟管3連接到低溫氣體閥門2，[0016]低溫氣體閥門2連接到增設(shè)的冷卻氣體保護罩的冷卻氣體入口 11。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述氣體氣瓶7內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣中的一種氣體，或內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣中的一種與氧氣的混合氣體，或內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣中的兩種以上氣體，或內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣中的兩種以上與氧氣的混合氣體。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述增設(shè)的冷卻氣體保護罩為整體式冷卻氣體保護罩，包括套裝在普通焊槍氣體保護罩17外表面的冷卻氣體保護罩14，在二者之間設(shè)有一層保溫隔熱石棉16 ；冷卻氣體保護罩14上端嵌裝有冷卻氣體分流器12，冷卻氣體分流器12上表面設(shè)有冷卻氣體入口 11，冷卻氣體入口 11與冷卻氣體分流器12下表面的環(huán)形氣體分流槽13連通，環(huán)形氣體分流槽13與設(shè)置于冷卻氣體保護罩14內(nèi)的若干均勻分布的冷卻氣體通道15相連通，且冷卻氣體通道15平行于普通焊槍氣體保護罩17外表面設(shè)置。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述增設(shè)的冷卻氣體保護罩為分體式冷卻氣體保護罩，包括套裝在普通焊槍氣體保護罩17外表面的冷卻氣體保護罩14，在二者之間設(shè)有一層保溫隔熱石棉16 ；冷卻氣體保護罩14上端嵌裝有冷卻氣體分流器12，冷卻氣體分流器12上表面設(shè)有冷卻氣體入口 11，冷卻氣體入口 11與冷卻氣體分流器12下表面的環(huán)形氣體分流槽13連通，環(huán)形氣體分流槽13與設(shè)置于冷卻氣體保護罩14內(nèi)的若干均勻分布的冷卻氣體通道15相連通，且冷卻氣體通道15平行于普通焊槍氣體保護罩17外表面設(shè)置，冷卻氣體通道15下端的開口與冷卻氣體導(dǎo)管18連通，冷卻氣體導(dǎo)管18向普通焊槍氣體保護罩17外側(cè)傾斜設(shè)置。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，氣體冷卻控制裝置4采用CBE-34AF空氣冷卻機，或具有類似功能的其他型號的一般工業(yè)用氣體冷卻機器，或根據(jù)具體焊接要求由普通冷凍柜或超低溫冷凍柜進行改造，其主要功能是將氣體冷卻到符合焊接要求的合適溫度，而且溫度的高低應(yīng)根據(jù)控制焊接變形和焊縫質(zhì)量的要求，在大于保護氣體凝固點的范圍內(nèi)調(diào)整。本實用新型所述的薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，其優(yōu)點在于1、通過調(diào)整第一條支路中冷卻氣體的溫度和流量，可實現(xiàn)減少焊接熱輸入的調(diào)整，以適應(yīng)不同焊縫焊接質(zhì)量要求的同時，減小焊接過程中的焊接變形；2、通過調(diào)整第二條支路中冷卻氣體的溫度和流量，可以在焊縫形成后對焊縫的局部急速冷卻，實現(xiàn)減小焊接變形的目的；3、設(shè)備簡單，操作方便靈活。本實用新型所述的薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，不但可以通過對成型焊縫的急冷來減小焊接變形，而且可以通過降低焊接熱輸入，實現(xiàn)對焊縫質(zhì)量的控制和減小焊接變形的作用。

[0036]本實用新型有如下附圖圖1薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置示意圖，圖2整體式冷卻氣體保護罩剖視圖，圖3整體式冷卻氣體保護罩仰視圖，圖4分體式冷卻氣體保護罩剖視圖，圖5分體式冷卻氣體保護罩仰視圖，圖6冷卻氣體分流器結(jié)構(gòu)示意圖，圖7圖6的仰視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。本實用新型給出了一種薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，如圖1所示，包括用于焊接焊件10上的焊縫9的焊槍1，焊槍1上設(shè)有熔化極焊絲或不熔化電極8 ；所述焊槍1為雙層保護氣的焊槍，所述雙層保護氣的焊槍指在普通焊槍氣體保護罩的外面增設(shè)一個冷卻氣體保護罩；貯存保護氣體的氣體氣瓶7 ；所述氣體氣瓶7內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣中的一種氣體，或內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣中的一種與氧氣的混合氣體，或內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣中的兩種以上氣體，或內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣中的兩種以上與氧氣的混合氣體；即 氣體氣瓶7內(nèi)裝二氧化碳、氬氣、氦氣單獨一種氣體，也可以是以上幾種氣體的混合氣體或者以上幾種氣體再加上氧氣的混合氣體，使用混合氣體時其配比按現(xiàn)有公知技術(shù)實施，本實用新型不再詳述；氣體氣瓶7經(jīng)過減壓閥6后，分成兩條支路；第一條支路直接連接到焊槍1，此支路為普通氣體保護焊的氣體通路，且第一條支路上設(shè)有一個氣體流量計5 ；這條氣體通路為現(xiàn)有氣體保護焊設(shè)備的氣體通道，沒做改動， 直接將氣體輸送到電弧區(qū)，按現(xiàn)有公知技術(shù)實施；第二條支路連接到氣體冷卻控制裝置4，且第二條支路上也設(shè)有一個氣體流量計 5，氣體冷卻控制裝置4的功能是冷卻第二條支路輸送來的保護氣體，氣體冷卻控制裝置4通過低溫氣體軟管3連接到低溫氣體閥門2，低溫氣體閥門2連接到增設(shè)的冷卻氣體保護罩的冷卻氣體入口 11。所述增設(shè)的冷卻氣體保護罩的形狀分為兩種類型整體式冷卻氣體保護罩和分體式冷卻氣體保護罩。以下分別進行說明。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖2、3、6、7所示，所述增設(shè)的冷卻氣體保護罩為整體式冷卻氣體保護罩，包括套裝在普通焊槍氣體保護罩17外表面的冷卻氣體保護罩14，在二者之間設(shè)有一層保溫隔熱石棉16 ；所述普通焊槍氣體保護罩17為普通熔化極氣體保護焊或不熔化極氣體保護焊的氣體保護罩，熔化極焊絲或不熔化電極8為普通熔化極氣體保護焊的焊絲或不熔化極氣體保護焊的電極，按現(xiàn)有公知技術(shù)實施；冷卻氣體保護罩14上端嵌裝有冷卻氣體分流器12，冷卻氣體分流器12上表面設(shè)有冷卻氣體入口 11，冷卻氣體入口 11與冷卻氣體分流器12下表面的環(huán)形氣體分流槽13連通，環(huán)形氣體分流槽13與設(shè)置于冷卻氣體保護罩14內(nèi)的若干均勻分布的冷卻氣體通道15相連通，且冷卻氣體通道15平行于普通焊槍氣體保護罩17外表面設(shè)置。如圖2、3所示，因冷卻氣體通道15平行于普通焊槍氣體保護罩17外表面設(shè)置，故稱為整體式冷卻氣體保護罩。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖4、5、6、7所示，所述增設(shè)的冷卻氣體保護罩為分體式冷卻氣體保護罩，包括套裝在普通焊槍氣體保護罩17外表面的冷卻氣體保護罩14，在二者之間設(shè)有一層保溫隔熱石棉16 ；所述普通焊槍氣體保護罩17為普通熔化極氣體保護焊或不熔化極氣體保護焊的氣體保護罩，熔化極焊絲或不熔化電極8為普通熔化極氣體保護焊的焊絲或不熔化極氣體保護焊的電極，按現(xiàn)有公知技術(shù)實施；冷卻氣體保護罩14上端嵌裝有冷卻氣體分流器12，冷卻氣體分流器12上表面設(shè)有冷卻氣體入口 11，冷卻氣體入口 11與冷卻氣體分流器12下表面的環(huán)形氣體分流槽13連通，環(huán)形氣體分流槽13與設(shè)置于冷卻氣體保護罩14內(nèi)的若干均勻分布的冷卻氣體通道15相連通，且冷卻氣體通道15平行于普通焊槍氣體保護罩17外表面設(shè)置，冷卻氣體通道15下端的開口與冷卻氣體導(dǎo)管18連通，冷卻氣體導(dǎo)管18向普通焊槍氣體保護罩17外側(cè)傾斜設(shè)置。如圖4、5所示，因冷卻氣體導(dǎo)管18向普通焊槍氣體保護罩17外側(cè)傾斜設(shè)置，故稱為分體式冷卻氣體保護罩。當(dāng)進行冷卻氣體保護焊時，氣體冷卻控制裝置4輸送出來的冷卻氣體通過低溫氣體軟管3進入冷卻氣體分流器12，然后氣體經(jīng)分流后，經(jīng)冷卻氣體保護罩14內(nèi)的若勻分布的冷卻氣體通道15或冷卻氣體導(dǎo)管18，對焊縫熔池的前端、熱影響區(qū)和已凝固的焊縫進行冷卻，達到減小焊接熱輸入和控制焊接變形的目的。保溫隔熱石棉16隔絕內(nèi)外層氣體的熱交換，避免對焊接產(chǎn)生不利的影響。冷卻氣體導(dǎo)管18的數(shù)量、位置和長度應(yīng)由焊接試驗根據(jù)焊接變形和焊接質(zhì)量的要求具體確定。氣體冷卻控制裝置4可采用CBE-34AF空氣冷卻機，或具有類似功能的其他型號的一般工業(yè)用氣體冷卻機器，也可根據(jù)具體焊接要求由普通冷凍柜或超低溫冷凍柜進行改造，其主要功能是將氣體冷卻到符合焊接要求的合適溫度，而且溫度的高低應(yīng)根據(jù)控制焊接變形和焊縫質(zhì)量的要求，在大于保護氣體凝固點的范圍內(nèi)調(diào)整。冷卻氣體的溫度和相應(yīng)的焊接參數(shù)應(yīng)根據(jù)具體的焊接變形和焊縫質(zhì)量的要求，由焊接試驗具體決定。采用上述裝置進行薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接時先按照普通氣體保護焊的工藝進行焊接，因為此時焊件溫度較低，避免在起弧段造成焊接缺陷，所以在起弧段應(yīng)嚴(yán)格控制冷卻氣體的送入時間；當(dāng)需要進行冷卻時，打開低溫氣體閥門2，進行減小焊接熱輸入和控制焊接變形的焊接，此時第一條支路內(nèi)為未冷卻的氣體，其主要作用是保護焊接熔池，第二條支路內(nèi)的冷
6卻氣體起到減小焊接熱輸入和控制焊接變形的作用。在焊接過程中，冷卻的保護氣體對仍處于高溫狀態(tài)的焊縫局部和熱影響區(qū)急冷來獲得強烈拉伸效應(yīng)，保護氣體的冷卻系統(tǒng)是本實用新型獨具的特點。采用冷卻裝置將保護氣體的溫度冷卻到控制焊接變形和保證焊接質(zhì)量的某一合適溫度。冷卻后的氣體，通過改造后的氣體保護罩送入焊接工作區(qū)，第一條支路內(nèi)(內(nèi)層)用常溫氣體，第二條支路內(nèi)(外層)用冷卻后的氣體，冷卻后的氣體對焊縫高溫區(qū)和焊接熱影響區(qū)局部急冷，使其局部急劇收縮，就會產(chǎn)生對該焊縫區(qū)的強烈拉伸效應(yīng)，由此而產(chǎn)生的拉伸塑性變形補償了已產(chǎn)生的壓縮塑性變形，同時，由于冷卻氣體的冷卻作用，構(gòu)件的受熱區(qū)變窄，控制了壓縮塑性變形區(qū)的擴展，從而實現(xiàn)焊接過程中減小焊接熱輸入的同時，動態(tài)地控制了焊接應(yīng)力與變形， 防止了薄板構(gòu)件的失穩(wěn)變形，達到低應(yīng)力小變形的焊接效果。這種焊接方法不受焊縫形狀和專用夾具的限制，可以用現(xiàn)有的焊槍或把現(xiàn)有焊槍進行改造，焊接任何長度的直線、非直線、非規(guī)則焊縫，實現(xiàn)對薄板構(gòu)件焊接應(yīng)力和變形的實時控制。本實用新型通過對氣體保護焊氣體送氣系統(tǒng)的改造，由流過氣體保護罩的冷卻氣體，降低焊接熔池周圍的母材、焊接熱影響區(qū)和已凝固焊縫的溫度，降低焊接熱輸入和通過對仍處于高溫狀態(tài)的焊縫進行局部急速冷卻，獲得強烈的拉伸效應(yīng)，定量地控制和補償焊縫區(qū)的壓縮塑性變形，降低殘余應(yīng)力水平，從而在焊接過程中控制應(yīng)力、防止薄板構(gòu)件焊后的失穩(wěn)變形?？啥康乜刂聘鞣N有色金屬、黑色全屬、合金鋼、耐熱合金等薄板構(gòu)件的焊接應(yīng)力與變形。該裝置用于不熔化極和熔化極氣體保護焊等的手工焊、自動和半自動焊接方法完成的各種形狀焊縫的低應(yīng)力小變形的焊接。保護氣體的溫度需經(jīng)焊接熱彈塑性過程分析和試驗相結(jié)合的方法來確定。本實用新型設(shè)備簡單，操作方便，技術(shù)經(jīng)濟效益高，能保證各種薄板構(gòu)件的焊接質(zhì)量。1、通過對氣體保護焊氣體送氣系統(tǒng)的改造，由流過氣體保護罩外層的冷卻氣體， 降低焊接熔池周圍的母材、焊接熱影響區(qū)和已凝固焊縫的溫度，達到降低焊接熱輸入和控制焊接變形的目的。2、建立了一種新的減少焊接熱輸入和控制焊接變形的冷弧焊焊接方法和工藝。3、建立了一種新的減少焊接熱輸入和控制焊接變形的焊接系統(tǒng)和裝置。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，其特征在于，包括用于焊接焊件(10)上的焊縫(9)的焊槍(1)，焊槍(1)上設(shè)有熔化極焊絲或不熔化電極⑶；所述焊槍(1)為雙層保護氣的焊槍，所述雙層保護氣的焊槍指在焊槍氣體保護罩的外面增設(shè)一個冷卻氣體保護罩； 貯存保護氣體的氣體氣瓶(7)； 氣體氣瓶(7)經(jīng)過減壓閥(6)后，分成兩條支路；第一條支路直接連接到焊槍(1)，此支路為氣體保護焊的氣體通路，且第一條支路上設(shè)有一個氣體流量計(5)；第二條支路連接到氣體冷卻控制裝置(4)，且第二條支路上也設(shè)有一個氣體流量計 (5)，氣體冷卻控制裝置的功能是冷卻第二條支路輸送來的保護氣體， 氣體冷卻控制裝置(4)通過低溫氣體軟管( 連接到低溫氣體閥門0)， 低溫氣體閥門⑵連接到增設(shè)的冷卻氣體保護罩的冷卻氣體入口(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，其特征在于所述增設(shè)的冷卻氣體保護罩為整體式冷卻氣體保護罩，包括套裝在焊槍氣體保護罩(17)外表面的冷卻氣體保護罩(14)，在二者之間設(shè)有一層保溫隔熱石棉(16)；冷卻氣體保護罩(14)上端嵌裝有冷卻氣體分流器(12)，冷卻氣體分流器(1 上表面設(shè)有冷卻氣體入口(11)，冷卻氣體入口(11)與冷卻氣體分流器(1 下表面的環(huán)形氣體分流槽(1 連通， 環(huán)形氣體分流槽(13)與設(shè)置于冷卻氣體保護罩(14)內(nèi)的若干均勻分布的冷卻氣體通道(15)相連通，且冷卻氣體通道(15)平行于焊槍氣體保護罩(17)外表面設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，其特征在于所述增設(shè)的冷卻氣體保護罩為分體式冷卻氣體保護罩，包括套裝在焊槍氣體保護罩(17)外表面的冷卻氣體保護罩(14)，在二者之間設(shè)有一層保溫隔熱石棉(16)；冷卻氣體保護罩(14)上端嵌裝有冷卻氣體分流器(12)，冷卻氣體分流器(1 上表面設(shè)有冷卻氣體入口(11)，冷卻氣體入口(11)與冷卻氣體分流器(1 下表面的環(huán)形氣體分流槽(1 連通， 環(huán)形氣體分流槽(13)與設(shè)置于冷卻氣體保護罩(14)內(nèi)的若干均勻分布的冷卻氣體通道(15)相連通，且冷卻氣體通道(15)平行于焊槍氣體保護罩(17)外表面設(shè)置， 冷卻氣體通道(15)下端的開口與冷卻氣體導(dǎo)管(18)連通， 冷卻氣體導(dǎo)管(18)向焊槍氣體保護罩(17)外側(cè)傾斜設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，其特征在于氣體冷卻控制裝置(4)采用CBE-34AF空氣冷卻機。
專利摘要本實用新型涉及薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，采用雙層保護氣的焊槍，所述雙層保護氣的焊槍指在普通焊槍氣體保護罩的外面增設(shè)一個冷卻氣體保護罩；保護氣體分成兩條支路第一條支路內(nèi)(內(nèi)層)用常溫氣體，第二條支路內(nèi)(外層)用冷卻后的氣體，冷卻后的氣體對焊縫高溫區(qū)和焊接熱影響區(qū)局部急冷，使其局部急劇收縮，產(chǎn)生對該焊縫區(qū)的強烈拉伸效應(yīng)補償了已產(chǎn)生的壓縮塑性變形，動態(tài)地控制了焊接應(yīng)力與變形，防止了薄板構(gòu)件的失穩(wěn)變形。本實用新型所述的薄板氣體保護焊冷弧焊的焊接裝置，既可以通過減小焊接熱輸入實現(xiàn)對焊縫質(zhì)量的控制和減小焊接變形的目的，又可以在焊縫形成后對焊縫的局部急速冷卻，實現(xiàn)減小焊接變形的目的，而且操作更靈活。
文檔編號B23K9/32GK202199906SQ20112014727
公開日2012年4月25日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者張超, 王方杰, 高大曉 申請人:中國海洋大學(xué)