窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置及其調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置及其調(diào)節(jié)方法，該噴嘴裝置自上而下依順序包括噴嘴座、氣篩罩、鎖緊螺母、氣體鎮(zhèn)靜套管、伸縮調(diào)節(jié)螺母、活動式噴嘴套管；其中氣體鎮(zhèn)靜套管一端通過鎖緊螺母與噴嘴座固連、另一端與伸縮調(diào)節(jié)螺母成螺紋副傳動連接；活動式噴嘴套管在伸縮調(diào)節(jié)螺母的帶動下，可沿噴嘴軸向上下移動，從而改變活動式噴嘴套管的伸出長度，實現(xiàn)噴嘴整體軸向長度的可伸縮調(diào)節(jié)。本發(fā)明可伸縮噴嘴裝置結(jié)構(gòu)緊湊、伸縮調(diào)節(jié)方便、氣體有效保護范圍大、噴嘴內(nèi)腔氣密性好，可為窄間隙坡口內(nèi)不同深度焊縫提供氣體保護。
【專利說明】窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置及其調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種窄間隙焊接噴嘴裝置，更具體是涉及一種用于窄間隙焊接的可伸縮噴嘴裝置及其調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]窄間隙氣體保護電弧焊常用于大厚板高強鋼的焊接，其工藝性好、接頭熱影響區(qū)小、接頭性能優(yōu)越，是一種高效、高質(zhì)量、低成本的焊接技術(shù)。在窄間隙氣體保護電弧焊接時，為了能在大深度窄間隙坡口內(nèi)對電弧及焊接區(qū)域?qū)嵤┯行Ш侠淼臍怏w保護，現(xiàn)有的窄間隙氣體保護焊炬常配備兩套專用保護氣體噴嘴裝置。根據(jù)保護氣體噴嘴與窄間隙焊接坡口的相對位置，該噴嘴裝置一般可分為伸入式噴嘴機構(gòu)和外置式噴嘴機構(gòu)兩大類。其中，伸入式噴嘴機構(gòu)通常呈扁形，使用時其出氣口全部伸入坡口內(nèi)部，用于坡口深層焊縫焊接時的保護；外置式噴嘴置于坡口上方、距離工件表面一定位置處，一般適用于坡口深度為30_以下時的窄間隙填充焊縫及蓋面焊縫焊接時的保護。
[0003]申請?zhí)枮?00610038184.6、名稱為“一種旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊接氣體保護裝置”的專利，公開了一種旋轉(zhuǎn)電弧窄間隙焊接用噴嘴裝置，其當(dāng)導(dǎo)電嘴端部接近工件表面或露出坡口時，采用外置式套筒形噴嘴供氣為最后幾層焊縫提供有效保護，并通過微型齒輪齒條傳動機構(gòu)調(diào)節(jié)外置式套筒形噴嘴的高度，以使該套筒形噴嘴出氣口端面與工件表面保持一定的距離。該焊接氣體保護裝置的缺點是:①外置式套筒形噴嘴形狀為單一的圓柱形，對窄間隙坡口內(nèi)部填充焊縫的有效保護范圍小；②外置式套筒形噴嘴的噴嘴座中心孔與穿過噴嘴座的導(dǎo)電桿外壁之間存在一定間隙，當(dāng)導(dǎo)電桿低速旋轉(zhuǎn)或搖動時，易造成外界空氣卷入噴嘴內(nèi)腔，從而影響焊接氣體保護效果；③外置式套筒形噴嘴的高度調(diào)節(jié)機構(gòu)復(fù)雜、體積較大、調(diào)節(jié)精度較低，其核心部件微型齒輪齒條及鎖緊手輪在使用一段時間后易磨損，導(dǎo)致噴嘴座和套筒形噴嘴的晃動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、噴嘴高度調(diào)節(jié)方便、氣體有效保護范圍大、噴嘴座與穿過噴嘴座的導(dǎo)電桿之間氣密性好、可靠性高的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置及其調(diào)節(jié)方法，以提高窄間隙填充焊縫及蓋面焊縫焊接時的氣體保護效果。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置，包括噴嘴座、氣篩罩、鎖緊螺母、氣體鎮(zhèn)靜套管、伸縮調(diào)節(jié)螺母、防竄動部件和活動式噴嘴套管，其特征是:所述噴嘴座為一個由上設(shè)有導(dǎo)電桿的伸出孔和側(cè)設(shè)有循環(huán)冷卻水進出口、保護氣體進氣口的矩形空腔體與下設(shè)有外螺紋的管狀連接臂相連通構(gòu)成的管板式結(jié)構(gòu)件，其中在所述矩形空腔體中部嵌有與導(dǎo)電桿成氣密性轉(zhuǎn)動連接的密封軸承；所述氣篩罩為一短圓桶狀，桶口端設(shè)有外凸緣，桶底開有一中心孔和若干網(wǎng)狀小孔；所述鎖緊螺母和伸縮調(diào)節(jié)螺母的一端分別設(shè)有內(nèi)托凸肩；所述氣體鎮(zhèn)靜套管由上為圓筒、下為扁筒的兩段構(gòu)成，其中圓筒段距離上端面一小段設(shè)有外凸緣、自外凸緣以下設(shè)有外螺紋；所述活動式噴嘴套管由上為圓柱形、下為扁柱形、中間為扁錐形過渡的三段構(gòu)成的內(nèi)設(shè)有腰形通孔的筒狀體，其中圓柱段上端面設(shè)有外凸緣；所述可伸縮噴嘴裝置自上而下連接順序是:所述氣篩罩的桶口端外凸緣緊帖所述氣體鎮(zhèn)靜套管的圓筒段設(shè)有的外凸緣、并套裝在所述氣體鎮(zhèn)靜套管的圓筒段圓筒上，所述鎖緊螺母從所述氣體鎮(zhèn)靜套管的下端向上套裝在所述氣體鎮(zhèn)靜套管的圓筒段上、并與外凸緣的下端面以及所述噴嘴座的管狀連接臂螺紋成密封性鎖緊連接，所述氣體鎮(zhèn)靜套管的扁筒段可滑動地插裝在所述活動式噴嘴套管內(nèi)設(shè)有的腰形通孔中，所述伸縮調(diào)節(jié)螺母從所述活動式噴嘴套管的下端向上套裝在所述活動式噴嘴套管的圓筒段上、并與所述氣體鎮(zhèn)靜套管螺紋連接。
[0007]其中，上述活動式噴嘴套管沿軸向離開圓筒段上端面的外凸緣的外圓面上還設(shè)有安裝彈性卡圈的環(huán)槽或安裝防竄動螺釘?shù)穆菘?；上述氣體鎮(zhèn)靜套管圓筒段的下端外圓面上還設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線，其圓筒段與扁筒段之間為收縮性圓錐形過渡的內(nèi)通孔；上述氣體鎮(zhèn)靜套管下部導(dǎo)氣管的長度S2、噴嘴伸縮調(diào)節(jié)有效長度S1以及活動式噴嘴套管的最大下移伸出長度Lmax三者之間存在S2 > S1 > Lfflax的相互關(guān)系，且氣體鎮(zhèn)靜套管下部導(dǎo)氣管的寬度Cl1小于活動式噴嘴套管的出氣口寬度d ;上述氣體鎮(zhèn)靜套管和活動式噴嘴套管還可分別為整圓筒狀的氣體鎮(zhèn)靜套管與整圓筒狀的活動式噴嘴套管，此二者可直接通過螺紋副套裝連接，并在整圓筒狀活動式噴嘴套管的上端外圓上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線、其下端外圓上刻有防滑花紋；上述鎖緊螺母和伸縮調(diào)節(jié)螺母的外圓面上還分別設(shè)置有防滑花紋。
[0008]還包括，一種用于所述窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的調(diào)節(jié)方法，其包括以下步驟:
[0009]①旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母使活動式噴嘴套管的下移伸出長度L減小至最小值(SPL=0)，使得與導(dǎo)電桿相連的導(dǎo)電嘴伸出活動式噴嘴套管出氣口端面的長度為L2，再根據(jù)給定的導(dǎo)電嘴至坡口底部(或焊縫表面)的距離L1、以及活動式噴嘴套管出氣口端面至窄間隙焊接坡口側(cè)墻上表面的距離H1，并按式Pmax= (LJL2-H1)確定適用的待焊坡口最大深度Pmax。
[0010]②在窄間隙坡口內(nèi)每焊完一道層間厚度為t的焊縫后，就使所述可伸縮噴嘴裝置連同導(dǎo)電桿整體抬高距離t，再旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母使活動式噴嘴套管的下移伸出長度L增加距離t ;直至當(dāng)標(biāo)刻在氣體鎮(zhèn)靜套管中部外側(cè)的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線露出時，停止旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母，此時導(dǎo)電嘴端面縮進活動式噴嘴套管內(nèi)的距離為h、活動式噴嘴套管的下移伸出長度L=U>ax=L2+h ;此后，每焊完一道層間厚度為t的焊縫，僅需使所述可伸縮噴嘴裝置連同導(dǎo)電桿整體抬高距離t，直至窄間隙坡口內(nèi)的填充焊接過程結(jié)束。
[0011]③當(dāng)標(biāo)刻在氣體鎮(zhèn)靜套管中部外側(cè)的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線露出，并且待焊坡口深度P小于填充焊縫層間厚度t時，可用具有更大出氣口的一體式圓柱套筒形噴嘴取代由氣體鎮(zhèn)靜套管、伸縮調(diào)節(jié)螺母和活動式噴嘴套管構(gòu)成的噴嘴伸縮機構(gòu)，完成窄間隙坡口的蓋面焊縫的焊接。
[0012]其中，上述活動式噴嘴套管出氣口端面至窄間隙焊接坡口側(cè)墻上表面的距離H1=I ?5mm。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點和有益效果是:
[0014]⑴本發(fā)明通過螺紋副方式實現(xiàn)窄間隙焊接氣體噴嘴長度的可伸縮調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方法新穎、調(diào)節(jié)機構(gòu)簡單緊湊、調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)操作方便，且噴嘴座與導(dǎo)電桿之間為氣密封性轉(zhuǎn)動連接，可有效防止空氣卷入噴嘴內(nèi)腔。
[0015]⑵與傳統(tǒng)固定長度噴嘴相比，本發(fā)明可伸縮噴嘴的軸向長度長，相應(yīng)地噴嘴出口氣流層流層長度長，適用的窄間隙焊接坡口深度范圍寬，且導(dǎo)電桿大部分縮在噴嘴內(nèi)腔中，保護氣流對導(dǎo)電桿和噴嘴冷卻效果好。
[0016]⑶與具有圓形出氣口的傳統(tǒng)噴嘴相比，本發(fā)明采用具有田徑跑道式腰形出氣口的扁形噴嘴，可使保護氣體盡可能多地流入坡口內(nèi)部，增大在坡口縱向上電弧前后兩側(cè)的氣體有效保護范圍，提高焊接氣體保護效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0018]圖1為本發(fā)明的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置工作結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0019]圖2為圖1中氣體鎮(zhèn)靜套管9的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖2(a)為圖1中氣體鎮(zhèn)靜套管9的俯視圖，圖2 (b)為氣體鎮(zhèn)靜套管9在A-A面上的剖視圖，圖2 (c)為氣體鎮(zhèn)靜套管9在B-B面上的剖視圖，圖2 Cd)為氣體鎮(zhèn)靜套管9的外觀示意圖。
[0020]圖3為圖1中活動式噴嘴套管12的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖3 Ca)為圖1中活動式噴嘴套管12的俯視圖，圖3 (b)為活動式噴嘴套管12在C-C面上的剖視圖，圖3 (c)為活動式噴嘴套管12的外觀示意圖。
[0021]圖4為彈性卡圈20與活動式噴嘴套管12的裝配示意圖。其中，圖4 Ca)為安裝彈性卡圈20后活動式噴嘴套管12的主視圖，圖4 (b)為圖4 (a)在D-D面上的剖視圖。
[0022]圖5為所述氣體鎮(zhèn)靜套管9和所述活動式噴嘴套管12分別為整圓筒狀結(jié)構(gòu)件時的連接示意圖。
[0023]圖6為活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L=O時，可伸縮噴嘴的調(diào)節(jié)方法原理示意圖(對應(yīng)于窄間隙坡口 16內(nèi)深處填充焊縫或底層焊縫焊接情形)。
[0024]圖7為活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L=Lmax時，可伸縮噴嘴的調(diào)節(jié)方法原理示意圖(對應(yīng)于近工件表面填充焊縫焊接情形)。
[0025]圖8為蓋面焊縫焊接時噴嘴的調(diào)節(jié)方法原理示意圖。
[0026]圖1中:1 一送絲滾輪；2—焊絲；3a—噴嘴座的矩形空腔體；3b—噴嘴座的管狀連接臂；4一循環(huán)冷卻水進水口 ；5—循環(huán)冷卻水出水口 ；6—保護氣體進氣口 ；7—氣篩罩；8—鎖緊螺母；8a—鎖緊螺母8的內(nèi)托凸肩；9一氣體鎮(zhèn)靜套管；10—伸縮調(diào)節(jié)螺母；10a—伸縮調(diào)節(jié)螺母10的內(nèi)托凸肩；11 一防竄動螺釘；12—活動式噴嘴套管；13—導(dǎo)電桿；14一導(dǎo)電嘴；15—電??；16—窄間隙坡口 ；17—保護氣體；18—電弧15的往復(fù)式圓弧形搖動軌跡；
19一電弧15的單向旋轉(zhuǎn)軌跡；Z—活動式噴嘴套管的伸縮調(diào)節(jié)方向；L一活動式噴嘴套管12的下移伸出長度。
[0027]圖2中:9a—氣體鎮(zhèn)靜套管9的外凸緣；9b—氣體鎮(zhèn)靜套管9的下部導(dǎo)氣管；9c一活動式噴嘴套管12的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線A—噴嘴伸縮調(diào)節(jié)有效長度；S2—氣體鎮(zhèn)靜套管9下部導(dǎo)氣管9b的長度噸一氣體鎮(zhèn)靜套管9下部導(dǎo)氣管9b的寬度。圖3中:12a—活動式噴嘴套管12的外凸緣；d—活動式噴嘴套管12的出氣口寬度；dmax—活動式噴嘴套管12的出氣孔內(nèi)圓弧直徑。圖4中:20—彈性卡圈。圖5中:21—整圓筒狀氣體鎮(zhèn)靜套管；22—整圓筒狀活動式噴嘴套管；22a—整圓筒狀活動式噴嘴套管22的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線；L3—整圓筒狀活動式噴嘴套管22的最大下移伸出長度。
[0028]圖6、圖7和圖8中:23—坡口側(cè)墻；24—窄間隙坡口 16內(nèi)的填充焊縫；25—窄間隙坡口 16的蓋面焊縫；26—一體式圓柱套筒形噴嘴A1—導(dǎo)電嘴14至坡口底部(或焊縫表面)的距離山2—導(dǎo)電嘴14伸出活動式噴嘴套管12出氣口端面的長度；Pmax—待焊坡口最大深度；P—待焊坡口深度訊一伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線9c未露出時，活動式噴嘴套管12出氣口端面至坡口側(cè)墻23上表面的距離；H2—伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線9c露出時，活動式噴嘴套管12出氣口端面至坡口側(cè)墻23上表面的距離；Lmax—活動式噴嘴套管12的最大下移伸出長度；h—導(dǎo)電嘴14端面縮進活動式噴嘴套管12內(nèi)的距離。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的技術(shù)原理是:在該可伸縮噴嘴裝置上同軸安裝有氣體鎮(zhèn)靜套管9和活動式噴嘴套管12，氣體鎮(zhèn)靜套管9 一端通過鎖緊螺母8與噴嘴座固連、另一端與伸縮調(diào)節(jié)螺母10成螺紋副傳動連接，活動式噴嘴套管12在伸縮調(diào)節(jié)螺母10的帶動下，可沿噴嘴軸向上下移動，從而改變活動式噴嘴套管12的伸出長度，實現(xiàn)噴嘴整體軸向長度的可伸縮調(diào)節(jié)，為窄間隙焊接坡口內(nèi)不同深度的焊縫提供有效的氣體保護。
[0030]實現(xiàn)上述技術(shù)原理的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的結(jié)構(gòu)原理，如圖1所示，其噴嘴裝置包括噴嘴座、氣篩罩7、鎖緊螺母8、氣體鎮(zhèn)靜套管9、伸縮調(diào)節(jié)螺母10、防竄動部件和活動式噴嘴套管12，其特征是:所述噴嘴座為一個由上設(shè)有導(dǎo)電桿13的伸出孔和側(cè)設(shè)有循環(huán)冷卻水進出口、保護氣體進氣口 6的矩形空腔體3a與下設(shè)有外螺紋的管狀連接臂3b相連通構(gòu)成的管板式結(jié)構(gòu)件，其中在所述矩形空腔體3a中部嵌有與導(dǎo)電桿13成氣密性轉(zhuǎn)動連接的密封軸承；所述氣篩罩7為一短圓桶狀，桶口端設(shè)有外凸緣，桶底開有一中心孔和若干網(wǎng)狀小孔；所述鎖緊螺母8和伸縮調(diào)節(jié)螺母10的一端分別設(shè)有內(nèi)托凸肩8a和IOa ;所述氣體鎮(zhèn)靜套管9由上為圓筒、下為扁筒的兩段構(gòu)成，其中圓筒段距離上端面一小段設(shè)有外凸緣9a、自外凸緣9a以下設(shè)有外螺紋；所述活動式噴嘴套管12由上為圓柱形、下為扁柱形、中間為扁錐形過渡的三段構(gòu)成的內(nèi)設(shè)有腰形通孔的筒狀體，其中圓柱段上端面設(shè)有外凸緣12a ;所述可伸縮噴嘴裝置自上而下連接順序是:所述氣篩罩7的桶口端外凸緣緊帖所述氣體鎮(zhèn)靜套管9的圓筒段設(shè)有的外凸緣9a、并套裝在所述氣體鎮(zhèn)靜套管9的圓筒段圓筒上，所述鎖緊螺母8從所述氣體鎮(zhèn)靜套管9的下端向上套裝在所述氣體鎮(zhèn)靜套管9的圓筒段上、并與外凸緣9a的下端面以及所述噴嘴座的管狀連接臂3b螺紋成密封性鎖緊連接，所述氣體鎮(zhèn)靜套管9的扁筒段可滑動地插裝在所述活動式噴嘴套管12內(nèi)設(shè)有的腰形通孔中，所述伸縮調(diào)節(jié)螺母10從所述活動式噴嘴套管12的下端向上套裝在所述活動式噴嘴套管12的圓筒段上、并與所述氣體鎮(zhèn)靜套管9螺紋連接。
[0031]其中，上述活動式噴嘴套管12沿軸向離開圓筒段上端面的外凸緣12a的外圓面上還設(shè)有安裝彈性卡圈20的環(huán)槽或安裝防竄動螺釘11的螺孔；上述氣體鎮(zhèn)靜套管9圓筒段的下端外圓面上還設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線9c，其圓筒段與扁筒段之間為收縮性圓錐形過渡的內(nèi)通孔；上述氣體鎮(zhèn)靜套管9下部導(dǎo)氣管9b的長度S2、噴嘴伸縮調(diào)節(jié)有效長度S1以及活動式噴嘴套管12的最大下移伸出長度Lmax三者之間存在S2 > S1 > Lfflax的相互關(guān)系，且氣體鎮(zhèn)靜套管9下部導(dǎo)氣管9b的寬度Cl1小于活動式噴嘴套管12的出氣口寬度d ;上述氣體鎮(zhèn)靜套管9和所述活動式噴嘴套管12還可分別為整圓筒狀的氣體鎮(zhèn)靜套管21與整圓筒狀的活動式噴嘴套管22，此二者可直接通過螺紋副套裝連接，并在整圓筒狀活動式噴嘴套管22的上端外圓上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線22a、其下端外圓上刻有防滑花紋；上述鎖緊螺母8和伸縮調(diào)節(jié)螺母10的外圓面上還分別設(shè)置有防滑花紋。
[0032]本發(fā)明的一種窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的工作原理:
[0033]所述導(dǎo)電桿13的一端先后活動性地穿過噴嘴座的管狀連接臂3b、氣篩罩7、氣體鎮(zhèn)靜套管9和活動式噴嘴套管12，導(dǎo)電桿13的另一端或其連接件穿過嵌在噴嘴座的矩形空腔體3a中部的密封軸承、并與該密封軸承成氣密性轉(zhuǎn)動連接。
[0034]由送絲滾輪I送出的焊絲2經(jīng)焊炬中心穿過導(dǎo)電桿13中心孔后，從導(dǎo)電嘴14的內(nèi)孔穿出，并在窄間隙坡口 16內(nèi)產(chǎn)生焊接電弧15，端部折彎的導(dǎo)電桿13在焊炬本體中驅(qū)動機構(gòu)作用下，可帶動焊絲2端部的電弧15在窄間隙坡口 16內(nèi)作往復(fù)式圓弧形軌跡18的搖動或單向圓周軌跡19的旋轉(zhuǎn)。保護氣體17從噴嘴座的矩形空腔體3a側(cè)面上的進氣口6引入后，經(jīng)噴嘴座矩形空腔體3a的內(nèi)部氣路流入噴嘴座的管狀連接臂3b的內(nèi)腔，被套裝在氣體鎮(zhèn)靜套管9上端口的圓形氣篩罩7均流后流入氣體鎮(zhèn)靜套管9內(nèi)部，最終以層流狀態(tài)形式從活動式噴嘴套管12的出氣口平穩(wěn)地流出，為焊接電弧15及其周圍焊接區(qū)域提供保護。冷卻水從噴嘴座的矩形空腔體3a側(cè)面上的冷卻水進口 4流入，經(jīng)噴嘴座矩形空腔體3a的內(nèi)部冷卻水流通道帶走可伸縮噴嘴受電弧15的輻射熱，最終從冷卻水出口 5流出。
[0035]旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母10，可使活動式噴嘴套管12沿該噴嘴裝置的自身軸向(Z向)上下移動，實現(xiàn)活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L的可伸縮調(diào)節(jié)，以使活動式噴嘴套管12的出氣口端面與工件表面保持一定距離。這種通過伸縮調(diào)節(jié)螺母10與氣體鎮(zhèn)靜套管9之間的螺紋副傳動方式，實現(xiàn)窄間隙焊接氣體噴嘴長度的可伸縮調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方法新穎、調(diào)節(jié)機構(gòu)簡單緊湊、調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)操作方便，并且噴嘴座與導(dǎo)電桿13之間為氣密封性轉(zhuǎn)動連接，可有效防止空氣卷入噴嘴內(nèi)腔。與傳統(tǒng)固定長度噴嘴相比，本發(fā)明可伸縮噴嘴軸向長度長，相應(yīng)地噴嘴出口氣流層流層長度長，適用的窄間隙焊接坡口深度范圍寬，且導(dǎo)電桿13大部分縮在噴嘴內(nèi)腔中，保護氣體流對導(dǎo)電桿13和噴嘴14的冷卻效果好。
[0036]圖2為圖1中氣體鎮(zhèn)靜套管9的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖2(a)為圖1中氣體鎮(zhèn)靜套管9的俯視圖，圖2 (b)為氣體鎮(zhèn)靜套管9在A-A面上的剖視圖，圖2 (c)為氣體鎮(zhèn)靜套管9在B-B面上的剖視圖，圖2 (d)為氣體鎮(zhèn)靜套管9的外觀示意圖。如圖2所示,氣體鎮(zhèn)靜套管9的上部呈中空圓柱形，該圓柱形上端設(shè)有外凸緣9a，該圓柱形下端配有外螺紋，用于連接伸縮調(diào)節(jié)螺母10，該外螺紋長度決定了本發(fā)明窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的伸縮調(diào)節(jié)有效范圍大小；該外螺紋線之間刻畫有噴嘴伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線9c，用于標(biāo)識活動式噴嘴套管12的伸縮調(diào)節(jié)極限。氣體鎮(zhèn)靜套管9下部的導(dǎo)氣管9b內(nèi)外側(cè)均呈具有田徑跑道式腰形橫截面的扁平形，氣體鎮(zhèn)靜套管9上部和下部之間通過圓錐形連接面實現(xiàn)收縮性過渡。氣體鎮(zhèn)靜套管9下部導(dǎo)氣管9b的長度S2、噴嘴伸縮調(diào)節(jié)有效長度S1及圖6中活動式噴嘴套管12的最大下移伸出長度Lmax三者之間存在:S2 > S1 > Lfflax的相互關(guān)系，且氣體鎮(zhèn)靜套管9下部導(dǎo)氣管9b的寬度Cl1小于活動式噴嘴套管12的出氣口寬度d。
[0037]圖3為圖1中活動式噴嘴套管12的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖3 Ca)為圖1中活動式噴嘴套管12的俯視圖，圖3 (b)為活動式噴嘴套管12在C-C面上的剖視圖，圖3 (c)為活動式噴嘴套管12的外觀示意圖。如圖3所示，活動式噴嘴套管12內(nèi)孔為軸向貫穿性、具有田徑跑道形橫截面的腰形出氣通孔，其外側(cè)的上部呈圓柱形并設(shè)有外凸緣12a、下部為扁柱形(也可為圓柱形)?；顒邮絿娮焯坠?2的出氣口寬度為d，活動式噴嘴套管12的出氣孔內(nèi)圓弧直徑為dmax，當(dāng)d=dmax時活動式噴嘴套管12的內(nèi)外壁、以及氣體鎮(zhèn)靜套管9下部的導(dǎo)氣管9b的內(nèi)外壁均呈圓柱形，并且伸縮調(diào)節(jié)螺母10與活動式噴嘴套管12可以為一個整體部件。與具有圓形出氣口的噴嘴相比，采用具有田徑跑道式腰形出氣口的扁形噴嘴，可使保護氣體盡可能多地流入坡口內(nèi)部，增大在坡口縱向上電弧前后兩側(cè)的氣體有效保護范圍，提高焊接氣體保護效果。
[0038]為了防止伸縮調(diào)節(jié)螺母10與活動式噴嘴套管12之間的軸向竄動，除了可采用如圖1所示的防竄動螺釘11之外，還可采用如圖4所示的彈性卡圈20?？缮炜s噴嘴安裝時，首先將活動式噴嘴套管12穿過伸縮調(diào)節(jié)螺母10，然后將彈性卡圈20安裝在活動式噴嘴套管12圓柱形外壁上的環(huán)槽內(nèi)，從而使伸縮調(diào)節(jié)螺母10與活動式噴嘴套管12在噴嘴軸向上保持相對定位。
[0039]圖5為氣體鎮(zhèn)靜套管9和活動式噴嘴套管12分別為整圓筒狀結(jié)構(gòu)件時的連接示意圖，二者直接通過螺紋副套裝連接。如圖5所示，整圓筒狀氣體鎮(zhèn)靜套管21設(shè)有內(nèi)螺紋，整圓筒狀活動式噴嘴套管22設(shè)有外螺紋，其整圓筒上端外圓面上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線22a、下端外圓面上刻有防滑花紋。采用此種結(jié)構(gòu)連接時，整圓筒狀氣體鎮(zhèn)靜套管21套裝在整圓筒狀活動式噴嘴套管22上，直接旋動圓整筒狀活動式噴嘴套管22即可使其自身沿噴嘴軸向上下移動，改變整圓筒狀活動式噴嘴套管22的伸出長度，實現(xiàn)噴嘴整體軸向長度的可伸縮調(diào)節(jié)。此處設(shè)計的整圓筒狀活動式噴嘴套管22的最大下移伸出長度L3可與活動式噴嘴套管12的最大下移伸出長度Lmax相等，也可通過更換具有不同最大下移伸出長度L3的整圓筒狀活動式噴嘴套管22，來改變該噴嘴裝置的可伸縮調(diào)節(jié)范圍。
[0040]下面，提供本發(fā)明的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的調(diào)節(jié)方法的三個實施例，來具體說明在窄間隙坡口內(nèi)不同深度位置施焊時噴嘴裝置的使用調(diào)節(jié)方法。
[0041]實施例1
[0042]針對活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L=O的情形，適用于使用該可伸縮噴嘴裝置時初層填充焊縫的焊接，如圖6所示。實際操作時，通過旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母10使活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L減小至最小值(即L=0)，使得與導(dǎo)電桿13相連的導(dǎo)電嘴14伸出活動式噴嘴套管12出氣口端面的長度為L2 ;然后，通過對焊炬高度的整體調(diào)節(jié)，使得活動式噴嘴套管12出氣口端面至窄間隙焊接坡口側(cè)墻23上表面的距離保持為H1 (可為I?5mm);再根據(jù)給定的導(dǎo)電嘴14至坡口底部(或焊縫表面)的距離L1 (一般在15?25mm范圍內(nèi)選取)，并按式Pmax= (LJL2-H1)確定適用的待焊坡口最大深度值Pmax,以便開始在窄間隙坡口 16內(nèi)深度SPniax處的初層填充焊縫的焊接。
[0043]考慮到從活動式噴嘴套管12出氣口噴出的保護氣體層流層長度范圍有限(通常最大為35?40mm),因此一般要求LjL2 ( 35mm。也就是說,該可伸縮噴嘴裝置可適用于最大深度為30_左右的窄間隙坡口的填充焊接。
[0044]實施例2
[0045]針對窄間隙坡口 16內(nèi)一般填充焊縫的焊接情形。在窄間隙坡口 16內(nèi)每焊完一道層間厚度為t的填充焊縫24后，就使所述可伸縮噴嘴裝置連同導(dǎo)電桿13整體抬高距離t，再旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母10使活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L增加距離t，使得導(dǎo)電桿13及與之相連的導(dǎo)電嘴14逐步向活動式噴嘴套管12的內(nèi)腔縮進，并使活動式噴嘴套管12出氣口端面至窄間隙焊接坡口側(cè)墻23上表面的距離保持為一恒定值氏，以便在填充焊接作業(yè)逐漸向坡口側(cè)墻23的上表面接近時，仍能維持最佳的氣體保護效果。
[0046]當(dāng)標(biāo)刻在氣體鎮(zhèn)靜套管9中部外側(cè)的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線9c露出時,停止旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母10，此時導(dǎo)電嘴14端面縮進活動式噴嘴套管12內(nèi)的距離為h (—般為2~3mm)，活動式噴嘴套管12的下移伸出長度達(dá)到最大值，即L=Lmax=L2+h，如圖7所示；此后，每焊完一道層間厚度為t的焊縫，僅需使所述可伸縮噴嘴裝置連同導(dǎo)電桿13整體抬高距離t，此時活動式噴嘴套管12出氣口端面至窄間隙焊接坡口側(cè)墻23上表面的距離變?yōu)镠2、并在H1 ^ H2 < L1-1i的范圍內(nèi)逐漸增大，直至當(dāng)待焊坡口深度P小于填充焊縫層間厚度t時，結(jié)束窄間隙坡口 16內(nèi)的填充焊接過程。
[0047]實施例3
[0048]針對蓋面焊縫25的焊接情形，如圖8所示。蓋面焊縫25焊接時，待焊坡口深度P已小于填充焊縫層間厚度t，坡口對保護氣流的儲蓄作用和對焊接熔池的約束作用都已很小，這樣，一方面使得在實施例1和2中使用的扁平形噴嘴的保護效果變差，另一方面還使得蓋面焊縫25的寬度明顯增大。因此，需用具有更大出氣口的一體式圓柱套筒形噴嘴26取代由氣體鎮(zhèn)靜套管9、伸縮調(diào)節(jié)螺母10和活動式噴嘴套管12構(gòu)成的噴嘴伸縮機構(gòu)，以便為蓋面焊縫25提供有效的氣體保護。
[0049]總結(jié)上述實施例中所涉及的調(diào)節(jié)過程，本發(fā)明窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟:
[0050]①旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母10使活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L減小至最小值(即L=0)，使得與導(dǎo)電桿13相連的導(dǎo)電嘴14伸出活動式噴嘴套管12出氣口端面的長度為L2，再根據(jù)給定的導(dǎo)電嘴14至坡口底部(或焊縫表面)的距離L1、以及活動式噴嘴套管12出氣口端面至窄間隙焊接坡口側(cè)墻23上表面的距離H1,并按式Pmax= (LJL2-H1)確定適用的待焊坡口最大深度Pmax。其中，H1=I~5mm。
[0051]②在窄間隙坡口 16內(nèi)每焊完一道層間厚度為t的焊縫后，就使所述可伸縮噴嘴裝置連同導(dǎo)電桿13整體抬高距離t，再旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母10使活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L增加距離t ;直至當(dāng)標(biāo)刻在氣體鎮(zhèn)靜套管9中部外側(cè)的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線9c露出時，停止旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母10，此時導(dǎo)電嘴14端面縮進活動式噴嘴套管12內(nèi)的距離為h，活動式噴嘴套管12的下移伸出長度L=Lmax=L2+h ;此后，每焊完一道層間厚度為t的焊縫，僅需使所述可伸縮噴嘴裝置連同導(dǎo)電桿13整體抬高距離t，直至窄間隙坡口 16內(nèi)的填充焊接過程結(jié)束。
[0052]③當(dāng)標(biāo)刻在氣體鎮(zhèn)靜套管9中部外側(cè)的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線9c露出，并且待焊坡口深度P小于填充焊縫層間厚度t時，可用具有更大出氣口的一體式圓柱套筒形噴嘴26取代由氣體鎮(zhèn)靜套管9、伸縮調(diào)節(jié)螺母10和活動式噴嘴套管12構(gòu)成的噴嘴伸縮機構(gòu)，完成窄間隙坡口 16的蓋面焊縫25的焊接。
【權(quán)利要求】
1.一種窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置，包括噴嘴座、氣篩罩(7)、鎖緊螺母(8)、氣體鎮(zhèn)靜套管(9)、伸縮調(diào)節(jié)螺母(10)、防竄動部件和活動式噴嘴套管(12)，其特征是:所述噴嘴座為一個由上設(shè)有導(dǎo)電桿(13)的伸出孔和側(cè)設(shè)有循環(huán)冷卻水進出口、保護氣體進氣口(6)的矩形空腔體(3a)與下設(shè)有外螺紋的管狀連接臂(3b)相連通構(gòu)成的管板式結(jié)構(gòu)件，其中在矩形空腔體(3a)中部嵌有與導(dǎo)電桿(13)成氣密性轉(zhuǎn)動連接的密封軸承；氣篩罩(7)為一短圓桶狀，桶口端設(shè)有外凸緣，桶底開有一中心孔和若干網(wǎng)狀小孔；鎖緊螺母(8)和伸縮調(diào)節(jié)螺母(10)的一端分別設(shè)有內(nèi)托凸肩(8a和IOa);氣體鎮(zhèn)靜套管(9)由上為圓筒、下為扁筒的兩段構(gòu)成，其中圓筒段距離上端面一小段設(shè)有外凸緣(9a)、自外凸緣(9a)以下設(shè)有外螺紋；活動式噴嘴套管(12)由上為圓柱形、下為扁柱形、中間為扁錐形過渡的三段構(gòu)成的內(nèi)設(shè)有腰形通孔的筒狀體，其中圓柱段上端面設(shè)有外凸緣(12a);所述可伸縮噴嘴裝置自上而下連接順序是:氣篩罩(7)的桶口端外凸緣緊帖氣體鎮(zhèn)靜套管(9)的圓筒段設(shè)有的外凸緣(9a)、并套裝在氣體鎮(zhèn)靜套管(9)的圓筒段圓筒上，鎖緊螺母(8)從氣體鎮(zhèn)靜套管(9)的下端向上套裝在氣體鎮(zhèn)靜套管(9)的圓筒段上、并與外凸緣(9a)的下端面以及所述噴嘴座的管狀連接臂(3b)螺紋成密封性鎖緊連接，氣體鎮(zhèn)靜套管(9)的扁筒段可滑動地插裝在活動式噴嘴套管(12)內(nèi)設(shè)有的腰形通孔中，伸縮調(diào)節(jié)螺母(10)從活動式噴嘴套管(12)的下端向上套裝在活動式噴嘴套管(12)的圓筒段上、并與氣體鎮(zhèn)靜套管(9)螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置，其特征是:所述活動式噴嘴套管(12)沿軸向離開圓筒段上端面的外凸緣(12a)的外圓面上還設(shè)有安裝彈性卡圈(20)的環(huán)槽或安裝防竄動螺釘(11)的螺孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置，其特征是:所述氣體鎮(zhèn)靜套管(9)圓筒段的下端外圓面上還設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線(9c)，其圓筒段與扁筒段之間為收縮性圓錐形過渡的內(nèi)通孔；所述氣體鎮(zhèn)靜套管(9)下部導(dǎo)氣管(9b)的長度S2、噴嘴伸縮調(diào)節(jié)有效長度S1以及活動式噴嘴套管(12)的最大下移伸出長度Lmax三者之間存在S2 >S1 ^ Lmax的相互關(guān)系 ，且氣體鎮(zhèn)靜套管(9)下部導(dǎo)氣管(9b)的寬度(Cl1)小于活動式噴嘴套管(12)的出氣口寬度(d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置，其特征是:所述氣體鎮(zhèn)靜套管(9)和所述活動式噴嘴套管(12)還可分別為整圓筒狀的氣體鎮(zhèn)靜套管(21)與整圓筒狀的活動式噴嘴套管(22)，此二者可直接通過螺紋副套裝連接，并在整圓筒狀活動式噴嘴套管(22)的上端外圓上設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線(22a)、其下端外圓上刻有防滑花紋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置，其特征是:所述鎖緊螺母(8)和伸縮調(diào)節(jié)螺母(10)的外圓面上還分別設(shè)置有防滑花紋。
6.一種如權(quán)利要求1所述窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征是包括以下步驟: ①旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母(10)使活動式噴嘴套管(12)的下移伸出長度L減小至最小值(gpL=O),使得與導(dǎo)電桿(13)相連的導(dǎo)電嘴(14)伸出活動式噴嘴套管(12)出氣口端面的長度為L2，再根據(jù)給定的導(dǎo)電嘴(14)至坡口底部(或焊縫表面)的距離L1、以及活動式噴嘴套管(12)出氣口端面至窄間隙焊接坡口側(cè)墻(23)上表面的距離H1，并按式Pmax= (!^+!^-!!。確定適用的待焊坡口最大深度Pniax ； ②在窄間隙坡口(16)內(nèi)每焊完一道層間厚度為t的焊縫后，就使所述可伸縮噴嘴裝置連同導(dǎo)電桿(13)整體抬高距離t，再旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母(10)使活動式噴嘴套管(12)的下移伸出長度L增加距離t;直至當(dāng)標(biāo)刻在氣體鎮(zhèn)靜套管(9)中部外側(cè)的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線(9c)露出時，停止旋動伸縮調(diào)節(jié)螺母(10)，此時導(dǎo)電嘴(14)端面縮進活動式噴嘴套管(12)內(nèi)的距離為h、活動式噴嘴套管(12)的下移伸出長度L=Lmax=L2+h ;此后，每焊完一道層間厚度為t的焊縫，僅需使所述可伸縮噴嘴裝置連同導(dǎo)電桿(13)整體抬高距離t，直至窄間隙坡口(16)內(nèi)的填充焊接過程結(jié)束； ③當(dāng)標(biāo)刻在氣體鎮(zhèn)靜套管(9)中部外側(cè)的伸縮調(diào)節(jié)極限標(biāo)志線(9c)露出，并且待焊坡口深度P小于填充焊縫層間厚度t時，可用具有更大出氣口的一體式圓柱套筒形噴嘴(26)取代由氣體鎮(zhèn)靜套管(9)、伸縮調(diào)節(jié)螺母(10)和活動式噴嘴套管(12)構(gòu)成的伸縮噴嘴裝置，完成窄間隙坡口(16)的蓋面焊縫(25)的焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的窄間隙焊接用可伸縮噴嘴裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征是:所述活動式噴嘴套 管(12)出氣口端面至窄間隙焊接坡口側(cè)墻(23)上表面的距離H1=I~5mm。
【文檔編號】B23K9/26GK103600160SQ201310501123
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】王加友, 朱杰, 馬敏, 劉斌, 楊峰 申請人:江蘇科技大學(xué)