專利名稱:由焊縫材料制備具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的曲面構(gòu)件的制作方法
本發(fā)明是有關(guān)用多層焊成形方法由焊縫材料制備具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱內(nèi)壁形狀，特別是喇叭式內(nèi)壁形狀的構(gòu)件方法和裝置，為了始終處于水平位置施焊并沿著在非連續(xù)施焊時(shí)始終固定的焊機(jī)頭導(dǎo)向，構(gòu)件焊接區(qū)環(huán)繞著以旋轉(zhuǎn)軸為對(duì)稱的軸運(yùn)動(dòng)。
完全由焊縫材料制備構(gòu)件的成形焊方法是已知的。這種方法可以用于象在核工程中的連續(xù)件或法蘭或接合件的低合金鋼和高合金鋼高質(zhì)量要求的產(chǎn)品及具有最嚴(yán)格的材料質(zhì)量要求的構(gòu)件快速而又經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。采用的焊接方法是機(jī)械化埋弧焊，現(xiàn)在證明該生產(chǎn)方法生產(chǎn)效率很高并且裝置結(jié)構(gòu)在許多方面是令人滿意的。采用成形高速焊接方法生產(chǎn)構(gòu)件主要優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)短的生產(chǎn)周期，相對(duì)低的生產(chǎn)成本及無(wú)縱向接頭的整體成形焊接件可能性。
在傳統(tǒng)的埋弧焊時(shí)，焊道由熔化電極的多層焊得之。在水平焊時(shí)，焊條焊接區(qū)總是沿著固定的焊接機(jī)頭運(yùn)動(dòng)。在生產(chǎn)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱內(nèi)曲面，特別是弧叭形內(nèi)曲面，也許構(gòu)件體積龐大，重量達(dá)幾噸時(shí)，這個(gè)要求會(huì)有相當(dāng)困難。如果材料質(zhì)量要求很高，而又不應(yīng)有缺陷，焊接時(shí)要求機(jī)頭非常準(zhǔn)確在水平位置導(dǎo)向時(shí)，困難就會(huì)變得更大。如焊頭導(dǎo)向僅出現(xiàn)一次非連續(xù)的偏離正確方向，就會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)生產(chǎn)中成為報(bào)廢產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的，是尋找一種用成形焊方法由焊縫材料制備一種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特別是喇叭形內(nèi)壁形狀構(gòu)件，得到一個(gè)完全沒(méi)有缺陷的高質(zhì)量產(chǎn)品。發(fā)明的另一目的是保證這種方法的實(shí)施經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單，并易于操作，尤其是在各種控制程序中使用時(shí)應(yīng)如此。
因此，根據(jù)本發(fā)明，在用多層焊成形方法，由焊縫材料制備具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱內(nèi)壁形狀尤其是喇叭形內(nèi)壁形狀，正如上文提到的，旋轉(zhuǎn)軸隨著焊縫金屬層數(shù)增加，繞垂直于旋轉(zhuǎn)軸的一個(gè)水平軸分段傾斜一個(gè)范圍，焊機(jī)頭也在上述不同時(shí)間相應(yīng)于傾斜分段調(diào)整。
該發(fā)明的方法具有很大的優(yōu)點(diǎn)是焊條在焊接過(guò)程的各個(gè)狀態(tài)中有最佳的方向，即焊接始終沿著固定焊機(jī)頭保持在水平位置，隨著焊縫材料成形增加，旋轉(zhuǎn)軸分級(jí)傾斜，在傾斜位置變化時(shí)焊機(jī)頭分級(jí)調(diào)整。
這個(gè)方法的方案具有一個(gè)有利的，不復(fù)雜的特點(diǎn)即靠模板在兩個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)可控制，即水平方向，也就是焊接區(qū)曲面壁的半徑方向，以及垂直方向，也就是焊接區(qū)的一段距離內(nèi)。
在此有利條件是曲面壁曲率經(jīng)非常準(zhǔn)確測(cè)定，因?yàn)楹笝C(jī)頭是處于相對(duì)曲面壁曲率中心一定位置，并隨傾斜位置任何變化作相應(yīng)調(diào)整，以及保持和重新恢復(fù)這個(gè)位置。例如，模板必要運(yùn)動(dòng)可以根據(jù)圖形來(lái)計(jì)算并轉(zhuǎn)換進(jìn)一個(gè)數(shù)字控制程序中。
實(shí)施本發(fā)明方法另一突出特點(diǎn)應(yīng)用已有控制程序?qū)τ诿恳缓傅缹觾A斜角范圍被定下來(lái)，它相當(dāng)于曲面壁的整個(gè)曲率角被構(gòu)件在曲率范圍需施焊的焊道層數(shù)來(lái)除。
在這種情況下，突出特點(diǎn)是一焊道層完成了構(gòu)件所具有壁厚全部寬度填充后傾斜角改變一個(gè)角度范圍。
為滿意完成該方法保證是最好用自動(dòng)地方法，例如用光控方法在構(gòu)件轉(zhuǎn)之后校正傾斜角。
這一步的好處是判定及校正在出現(xiàn)任何問(wèn)題前焊機(jī)頭和構(gòu)件可能存在已有相位位置偏差。
因此，采用本發(fā)明所獲之非常簡(jiǎn)單和可靠方法能應(yīng)用在數(shù)控程序中自動(dòng)控制優(yōu)越性，尤其是由于傾斜角變化分段順序及焊機(jī)頭位置分段跟蹤特點(diǎn)。
在這種情況下，具有不同曲率半徑構(gòu)件象具有一復(fù)合曲率基面能有效地自動(dòng)按遵預(yù)先編排程序成形并成形程序是向上進(jìn)行。
確定傾斜旋轉(zhuǎn)軸和垂直方向夾角α1是方便和不復(fù)雜的，它等于傾斜平面和由處于構(gòu)件焊接區(qū)之外構(gòu)件壁的曲率中心來(lái)的延長(zhǎng)平線之間夾角α2。
發(fā)明用純碎圖形形式，附圖予以說(shuō)明，由這些圖中，發(fā)明其它特點(diǎn)也可知道。
附圖中
圖1是在生產(chǎn)過(guò)程中，構(gòu)件一傾斜位置的單純圖形說(shuō)明
圖2生產(chǎn)一構(gòu)件一個(gè)裝置側(cè)視圖和局部剖形說(shuō)明
圖3一個(gè)橢園性基面焊接的圖形說(shuō)明
圖4具有一復(fù)合曲率的基面焊接圖形說(shuō)明
發(fā)明的方法如下述實(shí)施
參照?qǐng)D1，夾持在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上一構(gòu)件4已在施焊。實(shí)線表示范圍是用非連續(xù)焊道層17成形焊。構(gòu)件4環(huán)繞它的旋轉(zhuǎn)軸X-X以相應(yīng)于焊道層17成形速度的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。為保證構(gòu)件4焊接區(qū)18總是處于焊接時(shí)水平位置上，軸X-X分段傾斜，傾斜大小取決于焊接層17成形增加并繞一垂直于軸X-X的水平軸19轉(zhuǎn)動(dòng)。焊縫材料成形形用三角符號(hào)25象征性表示。傾斜軸X-X和垂直線V-V夾角α1等于傾斜平面K-K與處于焊接區(qū)18之外由構(gòu)件內(nèi)壁16曲率中心z的延長(zhǎng)水平線h-h之間夾角α2。在例圖中表示的傾斜平面k-k和傾斜軸19及曲率中心z是重合的。但是，這并不是本方法的基本特征。傾斜平面k-k可很容易由所表示位置轉(zhuǎn)到與其自身平行位置上。重要特征是水平線h-h是連接壁16曲率中心z至焊接區(qū)18。因此，情況是當(dāng)構(gòu)件4繞著它們的軸x-x旋轉(zhuǎn)時(shí)，焊接區(qū)始終在焊接時(shí)保持水平位置。
實(shí)施該方法一個(gè)適用的裝置用圖2圖形表示出來(lái)。構(gòu)件4用夾持手段3夾在旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上。旋轉(zhuǎn)臺(tái)2和它的驅(qū)動(dòng)(未示出)安放在傾斜支架1。支架1又是緊固在鋼結(jié)構(gòu)8的柱子9上，以便其可繞一支點(diǎn)19轉(zhuǎn)動(dòng)。一均勻可調(diào)的傾斜驅(qū)動(dòng)11保證預(yù)先確定的傾斜位置可監(jiān)視的。臂12由結(jié)構(gòu)8頂部20懸出作為焊機(jī)頭7導(dǎo)向裝置，并且臂12有一水平可移動(dòng)滑動(dòng)裝置13。13與水平導(dǎo)向5共同作用時(shí)，使機(jī)頭7作相應(yīng)水平方向調(diào)整。機(jī)頭7垂直調(diào)整通過(guò)與滑動(dòng)裝置13相連垂直導(dǎo)向裝置6進(jìn)行，并且滑動(dòng)裝置13用馬達(dá)裝置象一馬達(dá)21和一驅(qū)動(dòng)桿22分級(jí)水平方向調(diào)整。垂直導(dǎo)向器6可控制，例如用往復(fù)式液壓傳動(dòng)裝置23可進(jìn)行控制。借助于機(jī)件15，機(jī)頭7安裝在垂直導(dǎo)向器6上。實(shí)例中表示三根平行排列焊條24同時(shí)進(jìn)行每個(gè)焊道層17的成形焊。如圖例中示，構(gòu)件壁16曲率中心不必位于軸19上。但是水平線h-h把中心z1和焊條24的焊接區(qū)18連在一起。
圖3、圖4圖形表示出任意一種焊接區(qū)域17開(kāi)始和完成終端位置，表示焊點(diǎn)s′，s″，垂直切線v′v″及水平焊接平面h′h″。
實(shí)例表示裝置沒(méi)有連接結(jié)構(gòu)力并且其設(shè)計(jì)受到技能水平限制。



權(quán)利要求
1、采用多層垂直向上增加成形焊，在壁厚成形過(guò)程中由焊縫材料制備具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱自然曲面壁形狀構(gòu)件，構(gòu)件繞以旋轉(zhuǎn)軸為對(duì)稱的構(gòu)件軸旋轉(zhuǎn)，在保持焊接處于水平位置，在進(jìn)行非連續(xù)焊道層施焊時(shí)保持固定機(jī)頭方向的一種方法其特征在于旋轉(zhuǎn)軸傾斜是分級(jí)的，傾斜大小取決于焊縫材料成形層數(shù)增加，繞與旋轉(zhuǎn)軸垂直水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，焊機(jī)頭也隨著增加，繞與旋轉(zhuǎn)軸垂直水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，焊機(jī)頭也隨著傾斜分級(jí)調(diào)整，在垂直于傾斜軸平面內(nèi)，傾斜變化，實(shí)現(xiàn)使用裝置自動(dòng)的和程序控制運(yùn)動(dòng)形成要求構(gòu)件形狀。
2、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1方法特征在于焊機(jī)頭利用靠模壓兩個(gè)方向，即水平地，也就是焊接區(qū)曲面壁的半徑方向和垂直地，也就是離焊接區(qū)曲面壁的一段距離內(nèi)運(yùn)動(dòng)可控調(diào)整或再調(diào)整，并且機(jī)頭調(diào)整路線由相應(yīng)的傾斜位置，構(gòu)件外形和這種外形的垂直切線間接觸點(diǎn)來(lái)確定。
3、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1和2方法特征在于一個(gè)坐標(biāo)系位于一個(gè)垂直于傾斜軸的平面內(nèi)并且坐標(biāo)中心是用于焊機(jī)頭運(yùn)動(dòng)程序控制。
4、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1或2或3方法特征在于對(duì)于每個(gè)焊道層來(lái)說(shuō)，傾斜角大小已確定，它相當(dāng)于曲面壁的整個(gè)曲率角被在曲率范圍構(gòu)件成形所需焊道數(shù)相除。
5、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1至4之任一方法特征在于在一層或多層焊道填充完構(gòu)件所要求全部寬度后，傾斜角按著一個(gè)角度大小或幾個(gè)角度范圍總和數(shù)來(lái)變化。
6、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1至5之任一方法特征在于已有數(shù)控程序?qū)崿F(xiàn)傾斜角調(diào)整分級(jí)順序及焊機(jī)頭分級(jí)跟蹤自動(dòng)控制。
7、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1至6任一方法特征在于具有不同曲率半徑構(gòu)件系具有復(fù)合曲率基面或一橢園形基面成形自動(dòng)地完成并根據(jù)使用程序在朝上方向上完成。
專利摘要
由焊縫材料制備具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的曲面構(gòu)件，尤其是大型和重型構(gòu)件。方法困難是沿著固定焊機(jī)頭使焊接區(qū)在施焊時(shí)始終保持水平位置。因?yàn)樵跀?shù)控條件下，這種成形焊形式經(jīng)濟(jì)，提出方案是根據(jù)焊縫成形層數(shù)增加至一范圍，組件旋轉(zhuǎn)軸逐漸傾斜繞一垂直于旋轉(zhuǎn)軸的水平軸運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)傾斜位置在改變時(shí)，焊機(jī)頭作均勻調(diào)整。
文檔編號(hào)B23K9/04GK85102327SQ85102327
公開(kāi)日1986年10月15日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者Dr·K米利思, H·蔡邁爾曼 申請(qǐng)人:奧格斯堡紐倫堡機(jī)械公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan