一种水下多功能螺柱焊接装置及其焊接方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于一种水下焊接切割设备，具体涉及一种水下多功能螺柱焊接装置及其焊接方法。其主要由大功率焊接电源、焊接切割套件、供气系统、焊接线缆及控制系统组成；供气系统包括：储气瓶、减压器及相应的供气管路；焊接线缆包括：焊接地线、电缆固定夹和焊枪焊接电缆及控制电缆。它具有焊接时间短、水下焊接质量好、无需专业水下焊工操作、节省紧固原件、适合全位置焊接等特点，可实现水下螺柱焊接、水下手工电弧焊和水下电-氧切割等多种功能，为破损船舶的水下应急抢修提供破损部位修整、补板螺柱固定以及加固密封焊接等一整套解决方案。可以使船舶等无需进坞排水便可进行水下快速抢修，从而大大节约维修资源和经费，提高维修效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种水下焊接切割设备，具体涉及。
技术介绍
所谓水下应急抢修技术是针对船舶水下破损部位进行快速处理和应急修复的关键技术。采用水下应急抢修技术，可以使破损船舶实现现场水下快速抢修，提高维修效率和船舶的在航率，达到快速恢复船舶生命力的目的。以往船舶在出现损伤或破损时，所采用水下抢修的方法主要是以前传统的堵漏和修补方法为主，例如用木塞、木板、堵漏箱、堵漏垫、速干水泥、修补胶水下粘接等方法进行临时修复。借助这些方法进行水下堵漏仅是暂时的，且破损部位的强度没有得到加强甚至变差，影响到船舶的整体性能；使用修补胶进行水下抢修可以解决一些小型漏洞或裂缝，对于较大面积的破损或裂纹却无能为力，同时该方法水下实施相对繁琐，其应用受到很大的限制。 随着水下工程技术的发展，出现了水下电弧焊等水下修复技术或方法，使破损船舶的水下快速抢修成为可能。但是由于水下环境的特殊性，水下电弧焊对船舶实施水下抢修存在一定的焊接质量问题。为改善水下焊接修补质量，近几年，特别是西方发达国家，纷纷发展水下摩擦叠焊技术用于水下构件的修补作业。但是这种方法设备复杂，操作不便，不利于船舶的机动抢修。近几年，水下爆炸焊接修补技术受到广泛关注。但是该方法操作难度大、可控性差，在实际水下作业中受到很大的限制。 总之，目前破损船舶的现场快速抢修技术特别是水下修补技术相对较少，而且技术落后，修补质量满足不了强度需求，迫切需要一种实现水下快速抢修的新技术、新方法。 为解决这一难题，提出了采用水下螺柱焊接的方法对破损船舶进行快速水下抢修。这种新的水下抢修技术或方法可作为水下作业技术的重要补充，在技术上也是一次新的突破。 螺柱焊是以焊接电弧作为热源的螺柱焊焊接方法，它将螺柱焊到工件上，而不是用药皮焊条或者其他填充金属的电弧焊方法。螺柱及其类似的紧固件本身既是焊件又是作为一个电极，电弧在螺柱端部和板件(金属板件、管件)之间引弧燃烧，螺柱下落插入熔池加压而形成焊接接头，是一种高速度的电弧连接方法。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了，它重量轻、操作简单、维护方便、焊接时间短、质量高，能满足对破损船舶进行水下快速抢修的需要，其技术指标、功能以及性能能够满足机动使用要求，其采用的技术方案如下: 一种水下多功能螺柱焊接装置，其特征在于:其主要由大功率焊接电源、焊接切割套件、供气系统、焊接线缆及控制系统组成； 根据实际需要所述焊接切割套件为水下螺柱焊枪、水下焊把或水下割把； 所述供气系统包括:储气瓶、减压器及相应的供气管路； 所述焊接线缆包括:焊接地线、用于固定于工件上的电缆固定夹和具有闸刀开关的焊枪焊接电缆及控制电缆，所述螺柱焊机通过焊接地线与电缆固定夹电连接，所述螺柱焊机通过焊枪焊接电缆及控制电缆与水下螺柱焊枪电连接； 所述焊枪焊接电缆及控制电缆为焊接电缆和控制电缆的集合； 所述水下螺柱焊枪包括: 焊枪主体， 焊接电缆转接装置，其包括:密封罩体和导电轴，所述密封罩体右端与焊枪主体连接，所述密封罩体上具有可供焊接电缆插拔的插孔，所述焊接电缆插入插孔后与导电轴电连接； 供气排水装置，其主要由供气排水罩、密封吸盘和供气管组成，所述储气瓶通过供气管与供气排水罩的内腔相连接且供气管中设置有仅允许气体由储气瓶进入供气排水罩的单向阀； 可使导电轴左右移动的提升下落装置； 和防水磁性开关； 所述提升下落装置包括: 管式电磁铁，其固接于焊枪主体内且与控制电缆电连接； 导杆，其穿装于管式电磁铁中且其左端固接有铁芯； 可为铁芯提供回复力的主弹簧，其设置于管式电磁铁和铁芯之间； 滑动轴，其与铁芯相固接并通过固接于焊枪主体内的直线轴承与焊枪主体滑动连接，所述滑动轴与导电轴相连接。 在上述技术方案基础上，所述大功率焊接电源提供稳定的焊接电流以及瞬间2500安培的大电流，提供的焊接电压及控制电压均为直流电压且电压小于24V ； 所述控制系统包括:电源控制电路、程序控制电路、焊枪提升电路、供气时序控制电路和辅助电路，其中，焊枪提升电路的电磁铁装在水下螺柱焊枪中；电源控制电路采用单片机适时控制焊接过程，当湿度低于30%时，单片机自动控制进行焊接触发；电源控制电路要对焊枪接地检测进行控制，判断水下螺柱焊枪中的焊接螺柱是否与被焊工件接触，否则不能进行焊接。 在上述技术方案基础上，还包括可使主弹簧压缩势能释放缓慢的油压阻尼器，其固接于焊枪主体上，其活塞杆的自由端抵紧于或连接于固接于铁芯上的连接件上，所述滑动轴的左端和导电轴的右端之间设置有可使滑动轴与导电轴绝缘的绝缘体。 在上述技术方案基础上，所述焊接电缆转接装置还包括柔性线缆和电流分配器，所述电流分配器固接于密封罩体中，所述电流分配器的径向方向上开设有焊接电缆插入孔，所述电流分配器的轴向方向上开设有若干个电缆连接孔，所述柔性线缆穿装于电缆连接孔中并与导电轴柔性连接，所述焊接电缆插入密封罩体的插孔后与柔性线缆电连接。 在上述技术方案基础上，还包括观察管，所述观察管包括透明亚克力管、轴承、密封体和活塞密封环，所述透明亚克力管右端与密封罩体连接，左端与供气排水罩连接，所述密封体的周向面上具有环形槽，环形槽内设置有O形圈，所述密封体与透明亚克力管过盈配合，所述活塞密封环和轴承均与密封体过盈配合，所述导电轴穿装于轴承中。 在上述技术方案基础上，所述供气排水罩由上罩体、连接体和下罩体组成，所述连接体中开设有与上罩体和下罩体的气道均连通的气道，所述上罩体和下罩体的气道呈环形且出气孔指向供气排水罩的轴心。 在上述技术方案基础上，所述供气排水装置还包括可使密封吸盘压紧于焊接工件上的第二弹簧，其设置于密封吸盘和供气排水罩之间；所述提升下落装置还包括可使导杆相对焊枪主体左右移动的调节装置，所述焊枪主体的右端可脱卸连接有防水帽，所述调节装置位于防水帽围成的区域中。 一种使用水下多功能螺柱焊接装置进行焊接的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤: a)在螺柱与金属工件表面局部密封,利用储气瓶中的混合气排水,形成局部干式环境并利用混合气进行焊接保护； b)焊接时，首先在螺柱顶端与金属工件表面形成先导电流引弧，并清除焊接表面的涂层和汽化水层，利用干燥的混合气将湿气吹除，使局部形成干燥焊接环境； c)利用管式电磁铁将螺柱提升一定高度，接通焊接电流将螺柱顶端和金属表面熔化形成熔池； d)在主弹簧恢复力、电磁力和油压阻尼器的作用下将螺柱慢慢插入熔池； e)继续施加短暂的电流，对焊接接头加热形成再结晶接头； f)提起水下螺柱焊枪，螺柱固定在金属工件表面。 在上述技术方案基础上，所述混合气由体积份数占85%的氩气和体积份数占15%的氦气混合而成。 在上述技术方案基础上，所述螺柱带有缩径，螺柱焊接端部加工制成圆锥体或螺柱为圆柱体且其端面中心镶嵌或涂敷引弧结，引弧结采用Φ2.5mm的纯铝线加工而成，弓丨弧结的嵌入深度约为1.8mm。 本专利技术具有如下优点:采用长周期拉弧焊接技术将螺柱快速焊(熔)接于水下金属构件上，以代替水下铆接或钻孔螺栓紧固等方法对船舶水下破损部位进行快速抢修，达到恢复破损船舶生命力的目的。该水下焊接抢修方法具有焊接时间短、水下焊接质量好、无需专业水下焊工操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下多功能螺柱焊接装置，其特征在于：其主要由大功率焊接电源(200)、焊接切割套件、供气系统、焊接线缆及控制系统组成；根据实际需要所述焊接切割套件为水下螺柱焊枪(500)、水下焊把或水下割把；所述供气系统包括：储气瓶(100)、减压器及相应的供气管路；所述焊接线缆包括：焊接地线(203)、用于固定于工件(400)上的电缆固定夹(204)和具有闸刀开关(201)的焊枪焊接电缆及控制电缆(202)，所述螺柱焊机(200)通过焊接地线(203)与电缆固定夹(204)电连接，所述螺柱焊机(200)通过焊枪焊接电缆及控制电缆(202)与水下螺柱焊枪(500)电连接；所述焊枪焊接电缆及控制电缆(202)为焊接电缆(21)和控制电缆(15)的集合；所述水下螺柱焊枪(500)包括：焊枪主体(1)，焊接电缆转接装置(2)，其包括：密封罩体(20)和导电轴(23)，所述密封罩体(20)右端与焊枪主体(1)连接，所述密封罩体(20)上具有可供焊接电缆(21)插拔的插孔，所述焊接电缆(21)插入插孔后与导电轴(23)电连接；供气排水装置(3)，其主要由供气排水罩(30)、密封吸盘(31)和供气管(32)组成，所述储气瓶(100)通过供气管(32)与供气排水罩(30)的内腔相连接且供气管(32)中设置有仅允许气体由储气瓶(100)进入供气排水罩(30)的单向阀；可使导电轴(23)左右移动的提升下落装置(4)；和防水磁性开关(6)；所述提升下落装置(4)包括：管式电磁铁(10)，其固接于焊枪主体(1)内且与控制电缆(15)电连接；导杆(11)，其穿装于管式电磁铁(10)中且其左端固接有铁芯(12)；可为铁芯(12)提供回复力的主弹簧(13)，其设置于管式电磁铁(10)和铁芯(12)之间；滑动轴(14)，其与铁芯(12)相固接并通过固接于焊枪主体(1)内的直线轴承(18)与焊枪主体(1)滑动连接，所述滑动轴(14)与导电轴(23)相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种水下多功能螺柱焊接装置，其特征在于:其主要由大功率焊接电源(200)、焊接切割套件、供气系统、焊接线缆及控制系统组成； 根据实际需要所述焊接切割套件为水下螺柱焊枪(500)、水下焊把或水下割把； 所述供气系统包括:储气瓶(100)、减压器及相应的供气管路； 所述焊接线缆包括:焊接地线(203)、用于固定于工件(400)上的电缆固定夹(204)和具有闸刀开关(201)的焊枪焊接电缆及控制电缆(202)，所述螺柱焊机(200)通过焊接地线(203)与电缆固定夹(204)电连接，所述螺柱焊机(200)通过焊枪焊接电缆及控制电缆(202)与水下螺柱焊枪(500)电连接； 所述焊枪焊接电缆及控制电缆(202)为焊接电缆(21)和控制电缆(15)的集合； 所述水下螺柱焊枪(500)包括: 焊枪主体(I)， 焊接电缆转接装置(2)，其包括:密封罩体(20)和导电轴(23)，所述密封罩体(20)右端与焊枪主体(I)连接，所述密封罩体(20)上具有可供焊接电缆(21)插拔的插孔，所述焊接电缆(21)插入插孔后与导电轴(23)电连接； 供气排水装置(3)，其主要由供气排水罩(30)、密封吸盘(31)和供气管(32)组成，所述储气瓶(100)通过供气管(32)与供气排水罩(30)的内腔相连接且供气管(32)中设置有仅允许气体由储气瓶(100)进入供气排水罩(30)的单向阀； 可使导电轴(23)左右移动的提升下落装置(4)； 和防水磁性开关(6)； 所述提升下落装置(4)包括: 管式电磁铁(10)，其固接于焊枪主体(I)内且与控制电缆(15)电连接； 导杆(11)，其穿装于管式电磁铁(10)中且其左端固接有铁芯(12)； 可为铁芯(12)提供回复力的主弹簧(13)，其设置于管式电磁铁(10)和铁芯(12)之间； 滑动轴(14)，其与铁芯(12)相固接并通过固接于焊枪主体(I)内的直线轴承(18)与焊枪主体(I)滑动连接，所述滑动轴(14)与导电轴(23)相连接。2.根据权利要求1所述一种水下多功能螺柱焊接装置，其特征在于:所述大功率焊接电源(200)提供稳定的焊接电流以及瞬间2500安培的大电流，提供的焊接电压及控制电压均为直流电压且电压小于24V ； 所述控制系统包括:电源控制电路、程序控制电路、焊枪提升电路、供气时序控制电路和辅助电路，其中，焊枪提升电路的电磁铁装在水下螺柱焊枪(500)中；电源控制电路采用单片机适时控制焊接过程，当湿度低于30%时，单片机自动控制进行焊接触发；电源控制电路要对焊枪接地检测进行控制，判断水下螺柱焊枪中的焊接螺柱是否与被焊工件接触，否则不能进行焊接。3.根据权利要求2所述一种水下多功能螺柱焊接装置，其特征在于:还包括可使主弹簧(13)压缩势能释放缓慢的油压阻尼器(17)，其固接于焊枪主体(I)上，其活塞杆的自由端抵紧于或连接于固接于铁芯(12)上的连接件上，所述滑动轴(14)的左端和导电轴(23)的右端之间设置有可使滑动轴(14)与导电轴(23)绝缘的绝缘体(16)。4.根据权利要求1所述一种水下多功能螺柱焊接装置，其特征在于:所述焊接电缆转接装置(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛延华，陈晓强，李晓虹，王志广，刘汉明，李玉君，朱小俊，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军潜艇学院，
类型：发明
国别省市：山东;37