帶噴嘴的水下干式電弧焊焊接裝置及焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械加工領(lǐng)域，涉及水下焊接技術(shù)，具體為一種帶噴嘴的水下干式電弧焊焊接裝置及焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，水下焊接正成為一個越來越熱門和實用的焊接技術(shù)，尤其適用于船舶、海洋工程中很多需要對水下部分進行維修的場合，但受工作環(huán)境影響，水下焊接還存在很多實施技術(shù)的難點，包括焊縫和焊接材料容易進水導(dǎo)致焊縫含氫量增加，水的導(dǎo)電性帶來的安全隱患，以及水中焊接時工人看不清電弧和焊縫的位置，對工人的操作技能要求較高等，其中，水中焊接時焊縫和焊接材料的防水問題最為突出。傳統(tǒng)的水中干式焊接技術(shù)大多數(shù)是以利用排水裝置形成一個干式的密閉空間，然后再進行焊接的方法進行。例如有前人在頭盔上加一個焊接罩，在焊接罩內(nèi)利用空氣排水形成干式空間，這種方法雖然能夠最大限度的做到水中焊接和岸上焊接一樣的效果，但其成本巨大，裝置復(fù)雜，而且耗時耗力，往往不適用于水中對焊接結(jié)構(gòu)進行維修尤其是緊急維修的場合。而在現(xiàn)有的焊接方法中，采用水中焊條電弧焊比較焊絲將省去很長的送絲軟管和很大的焊絲盤等機構(gòu)，因此水中焊條電弧焊又是目前最具前景的一種水下焊接方法。所以開發(fā)出一套既能夠解決水下焊條的防水問題，又能降低水中焊接時對工人操作技能的要求，同時又能保證焊工安全的焊槍裝置就顯得尤為迫切和重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)目的是提供一種可改善現(xiàn)有技術(shù)不足的的帶噴嘴的水下干式電弧焊焊槍裝置及焊接方法，利用氣體排水，制造適合焊接的干式環(huán)境。
[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明公開的技術(shù)方案為:
帶噴嘴的水下干式電弧焊焊接裝置，其特征在于，包括焊槍、供氣設(shè)備及控制單元:所述焊槍包括槍管和焊把，槍管上設(shè)有進氣口，槍管內(nèi)設(shè)有裝配焊條的自動夾緊機構(gòu)，軸向方向上，槍管的一側(cè)管腔通過所述進氣口與供氣設(shè)備的出氣端連接，該側(cè)管腔的端口處設(shè)有氣體噴嘴，并設(shè)有封閉端口的端蓋，所述端蓋可外開翻轉(zhuǎn)，并通過彈性機構(gòu)自動控制關(guān)閉;槍管另一側(cè)管腔中設(shè)有推進機構(gòu)，所述自動夾緊機構(gòu)安裝在所述推進機構(gòu)上，由推進機構(gòu)帶動在槍管軸向方向上運動，所述供氣設(shè)備、自動夾緊機構(gòu)、推進機構(gòu)分別與所述控制單元連接。
[0005]在上述方案的基礎(chǔ)上，進一步改進或優(yōu)選的技術(shù)方案還包括:
所述焊接裝置還設(shè)有焊條保溫器，所述焊條保溫器設(shè)有可套在焊槍槍管上的筒腔，筒腔端口處設(shè)有封閉端口的筒腔端蓋，所述筒腔端蓋可內(nèi)開翻轉(zhuǎn)，并通過彈性機構(gòu)自動控制關(guān)閉，焊條定位安裝在筒腔的中軸位置，一個保溫器筒腔內(nèi)存放一根焊條。
[0006]所述焊條保溫器在端蓋外側(cè)安裝有密封圈，所述密封圈的內(nèi)徑與可插入筒腔的焊槍槍管段的外徑契合，使槍管剛好套入密封圈中，防止置保溫器中進水。
[0007]考慮到水下環(huán)境中，單純依靠視力判斷焊條的使用程度比較困難，推進機構(gòu)或自動夾緊機構(gòu)容易燒壞，可在所述推進機構(gòu)或自動夾緊機構(gòu)上安裝溫度傳感器，所述溫度傳感器與所述控制單元連接。利用焊條要焊完時電弧離溫度傳感器較近溫度會急劇上升的原理將電弧自動熄滅，進一步降低水中焊接時的操作難度。
[0008]焊槍槍管的中部設(shè)有約束推進機構(gòu)運動方向的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌通過電纜與焊接電源電連接，作為電極的組成部分，焊條通過自動夾緊機構(gòu)與導(dǎo)軌電連接。
[0009]所述推進機構(gòu)優(yōu)選采用雙作用氣缸或液壓缸，自動夾緊機構(gòu)的夾頭安裝在伸出缸體的活塞桿上;焊接回路中設(shè)有檢測焊接電流的電流傳感器，所述氣缸或液壓缸用于將活塞桿向槍管端口一側(cè)推進的腔體的進氣口或進液口通過比例電磁閥控制啟閉，所述電流傳感器、比例電磁閥分別與控制單元連接，由控制單元根據(jù)電流傳感器的輸出信號控制比例電磁閥的開度。
[0010]—種用于如上所述焊接裝置的水下干式電弧焊焊接方法，其特征在于，其焊接過程包括以下步驟:
利用電流傳感器檢測焊接回路的電流信號，并輸出檢測信號給控制單元；
焊接過程開始后，持續(xù)向焊槍的氣體噴嘴引入氣流，將槍管端蓋頂開，將氣體噴嘴周圍焊接區(qū)內(nèi)的水體排開；
啟動焊槍推進機構(gòu)，將焊條向槍管端口推送，當(dāng)焊條碰到工件后，焊接回路中產(chǎn)生電流，電流傳感器輸出相應(yīng)檢測信號給控制單元，控制單元控制推進機構(gòu)將焊條回抽一段距離，引燃電弧，再控制推進機構(gòu)向前推送焊條進行焊接；
利用溫度傳感器判斷自動夾緊裝置或推進機構(gòu)與焊接區(qū)電弧的位置關(guān)系，并輸出檢測信號給控制單元，當(dāng)焊條送進到預(yù)設(shè)停止點或溫度超過預(yù)設(shè)溫度時，由控制單元自動控制媳弧。
[0011]進一步的技術(shù)方案還包括:
在焊接前測定焊接電流與焊條送進速度之間的比例關(guān)系，焊接過程中，由控制單元根據(jù)所述電流傳感器的檢測信號調(diào)整推進機構(gòu)的推送速度，使焊條送進速度與熔化速度相適配。
[0012]所述推進機構(gòu)優(yōu)選采用雙作用氣缸或液壓缸，自動夾緊機構(gòu)的夾頭安裝在伸出缸體的活塞桿上，所述氣缸或液壓缸用于將活塞桿向槍管端口一側(cè)推進的腔體的進氣口或進液口通過比例電磁閥控制啟閉，控制單元根據(jù)電流傳感器的輸出信號控制比例電磁閥的開度，從而調(diào)整氣缸或液壓缸的推進速度。
[0013]—種用于如上所述焊接裝置的水下干式電弧焊焊接方法，其特征在于，其裝配焊條的過程為:
向焊槍氣體噴嘴引入氣流，利用氣流頂開封閉槍管端蓋，將噴嘴周圍的水體排開，將槍管噴嘴與焊條保溫器端口對準，利用槍管將保溫器端蓋頂開，將槍管插入保溫器筒腔內(nèi)，槍管內(nèi)的自動夾緊機構(gòu)碰到焊條后夾住焊條，將槍管從保溫器中撤出，使焊條裝配在槍管中。
[0014]有益效果:
本發(fā)明焊接裝置及焊接方法設(shè)計新穎、操作方便、使用安全且易于實現(xiàn)，采用保護氣體從焊槍噴嘴內(nèi)噴出的方式，快速形成一個局部空間干式環(huán)境，且能夠保證水下焊接時焊條的干燥，本發(fā)明實施成本低，且易于操作，適合推廣使用，可實現(xiàn)高質(zhì)、高效、省時、省力的水下電弧焊焊接過程。
【附圖說明】
[0015]圖1為焊槍的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為保溫器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為控制單元的工作原理圖；
圖4為焊條自動熄弧原理框圖；
圖5為焊接過程的流程示意圖；
圖中1: 1-焊把，2-電纜，3-焊接按鈕，4-暫停按鈕，5-送條按鈕，6-送氣按鈕，7-進氣口，8-進氣口，9-活塞桿，10-焊槍噴嘴，11-活塞桿導(dǎo)軌，12-防水絕緣外套，13-端蓋，14-彈性機構(gòu)，15-電磁夾頭，16-溫度傳感器，17-焊條，18-進氣口。
[0016]圖2中:19-防水保溫外套，20-彈性機構(gòu)，21-密封圈，22-端蓋，23-焊條，24-固定支架。
【具體實施方式】
[0017]為了闡明本發(fā)明的技術(shù)方案及技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步的介紹。
[0018]—種所帶噴嘴的水下干式電弧焊焊接裝置，包括焊槍、供氣設(shè)備、焊條保溫器及電路控制系統(tǒng)等。
[0019]所述電路控制系統(tǒng)由基于PLC的控制單元及分別與控制單元連接的電磁閥(包括比例電磁閥)、溫度傳感器、電流傳感器、位移傳感器等部分組成。
[0020]如圖1所示，所述焊槍包括槍管和設(shè)置了焊接按鈕3、暫停按鈕4、送條按鈕5、回條按鈕、送氣按鈕6、夾條按鈕等控制按鈕的焊把I，焊槍外設(shè)有防水絕緣外套12。
[0021]所述槍管上設(shè)有進氣口18，槍管內(nèi)設(shè)有裝配焊條17的自動夾緊機構(gòu)，本實施例中采用電磁夾緊機構(gòu)。槍管軸向方向上，槍管一側(cè)管腔通過所述進氣口 18與供氣設(shè)備的出氣端連接，該側(cè)管腔的端口處設(shè)有氣體噴嘴10，并設(shè)有封閉端口的端蓋13，所述端蓋13通過鉸鏈安裝在槍管上，可外開翻轉(zhuǎn)，并通過彈性機構(gòu)14(如扭簧)自動控制關(guān)閉;槍管另一側(cè)管腔中設(shè)有雙作用微型氣缸構(gòu)成的推進機構(gòu)，所述電磁夾緊機構(gòu)安裝在雙作用微型氣缸伸出缸體的活塞桿9的端部，在控制單元控制下，由氣缸帶動在槍管軸向方向上運動，完成對焊條17的推送及回抽動作。
[0022]所述溫度傳感器安裝在電磁夾緊機構(gòu)的夾頭上，槍管的中部設(shè)有約束雙作用微型氣缸活塞桿9運動方向的導(dǎo)軌11，所述導(dǎo)軌11通過電纜2與焊接電源電連接，作為電極的組成部分，焊條17通過電磁夾緊機構(gòu)與導(dǎo)軌11電連接，形成焊接回路。
[0023]所述焊接回路中設(shè)有檢測焊接電流的電流傳感器，雙作用微型氣缸用于將活塞桿9向槍管端口一側(cè)推進的腔體的進氣口7通過比例電磁閥1A4控制啟閉，另一側(cè)腔體的進氣口 8通過電磁閥1A2控制。
[0024]如圖2所示，所述焊條保溫器設(shè)有防水保溫外套19和存放焊條23的筒腔，筒腔端口處設(shè)有封閉端口的筒腔端蓋22，所述筒腔端蓋22通過鉸鏈安裝在焊條保溫器上，可內(nèi)開翻轉(zhuǎn)，并通過彈性機構(gòu)20(如扭簧)自動控制關(guān)閉，焊條23通過固定支架24定位安裝在筒腔的中軸位置，方便與焊槍中的電磁夾緊機構(gòu)對準，且一個保溫器筒腔內(nèi)僅存放一根焊條。焊條保溫器在端蓋外側(cè)安裝有密封圈21，所述密封圈21的內(nèi)徑與可插入筒腔的焊槍槍管段的外徑契合。
[0025]焊接時，按下焊把I上的焊接按鈕3，比例電磁閥1A4的線圈得電，閥芯位置移動，壓縮空氣從雙作用微型氣缸進氣口 7進入，氣缸活塞桿9沿著導(dǎo)軌11導(dǎo)向方向向下運動，焊條17往下送進。焊條17和工件接觸后，控制單元輸出信號立即關(guān)閉比例電磁閥1A4，打開控制活塞桿向上運動的進氣口 8的電磁閥IA2，焊條17回抽運動0.5s后，引燃電弧。0.5s后由控制單元輸出信號，關(guān)閉進氣口8，而打開比例電磁閥1A4，將焊條17繼續(xù)往下送進進行焊接。電磁加緊機構(gòu)