焊接用惰性气体保护系统技术方案

本发明专利技术涉及材料加工技术领域。本发明专利技术公开了一种焊接用惰性气体保护系统，包括用于安装焊件的安装板，所述安装板上开设有导向槽，所述导向槽内设有朝向焊件上的焊缝一面开口的半封闭式气腔以及使得气腔在导向槽上移动的动力机构，所述气腔外接惰性气体源。本发明专利技术焊接用惰性气体保护系统中的半封闭式气腔将惰性气体集中作用在焊件的焊缝背部，防止惰性气体外泄，有效地提高了惰性气体的浓度，更好地防止了焊缝处氧化，本发明专利技术还可实现气腔与焊枪同步运动，使得焊件焊缝背部得到很好的保护，由此保证了焊接效果气腔与焊枪同步运动，使得焊件焊缝背部得到很好的保护，同时也避免了惰性气体的浪费。

Inert gas protection system for welding

The invention relates to the field of material processing technology. The invention discloses a welding using inert gas protection system, including mounting plate for installation of welding, the mounting plate is provided with a guide groove, the guide groove is provided with a semi closed gas chamber toward the weld welding on the side of the opening and the gas chamber in the guide groove of the moving mechanism the external cavity gas, inert gas source. The present invention for welding semi closed cavity inert gas protection system in an inert gas concentration in the back seam welding, inert gas to prevent leakage, effectively improve the concentration of inert gas, better prevent weld oxidation, the invention can realize gas cavity and the welding torch moves synchronously, which makes weldments the back seam is well protected, thus ensure the welding effect of the gas cavity and the welding torch welding seam makes synchronous motion, the back is well protected, but also to avoid the waste of inert gas.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料加工
，具体涉及一种焊接用惰性气体保护系统。
技术介绍
在钛合金、铝合金、镁合金等金属合金材料、不锈钢材料和其它一些金属材料的焊接过程中，为了避免在高温条件下发生氧化，需要在上述焊接过程中对焊接材料采取保护措施，尤其针对影响焊缝质量和成形效果的焊接背部必须采取有效保护措施以此保证焊接部位的力学性能和耐腐蚀性。在实际焊接生产中，针对较小直径和较短的管材可以通过直接向管内冲入惰性气体达到保护目的，而对于板材和较大直径管材来说如果采用上述直接向管内充惰性气体，焊接质量无法保证并且会浪费大量惰性气体。为了降低工程成本，针对于板材和较大直径管材一般采用以下局部充入惰性气体的方法，也可叫做熔化极气体保护电弧焊通过保护罩连接一金属管子并连接惰性气体软管，打开惰性气体阀门让保护罩充满惰性气体，此种方法在使用时需要另一人手持金属管子作为手柄，使得保护罩罩在焊接背部上滑动与板或管外焊接同步，为了使焊接的工件达到所需的焊接转配角度，往往需要对焊件进行翻转一定的角度，当前的焊接背部保护装置往往不能自由翻转一定的角度以满足这一要求。中国专利文献CN202910445U中公开了一种等离子弧焊背部气体保护装置，其包括安装板、通气管、安装板的上表面开设有一个凹槽，通气管收容于安装板的凹槽中，覆面板固定于安装板的上表面并留有与凹槽连通的缝隙，通气管上开设有不均匀的气孔。上述等离子弧焊背部气体保护装置还是没有很好解决惰性气体浪费，很难保证焊接质量。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种节约惰性气体能源且焊接效果优异的焊接用惰性气体保护系统。为了解决上述现有技术的问题，本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术焊接用惰性气体保护系统，包括用于安装焊件的安装板，所述安装板上开设有导向槽，所述导向槽内设有朝向焊件上的焊缝一面开口的半封闭式气腔以及使得气腔在导向槽上移动的动力机构，所述气腔外接惰性气体源。用于焊接的焊枪可以是手动焊枪也可以是安装于焊接机器人上的焊枪。其中气腔可以在导向槽上移动，能够实现焊枪与气腔的同步移动。作为上述焊接用惰性气体保护系统的进一步改进，所述气腔包括由前后嵌入导向槽的板结构、连接前后板结构的连接件、导向槽的底面、导向槽的侧壁构成的腔体。进一步地，所述板结构上与导向槽的底面接触的部位设有密封垫圈，所述连接件为贯穿连接前后板结构的丝杠。密封垫圈加强了气腔的密封性能，防止惰性气体外泄。于两板结构之间的距离可以通过连接的丝杠灵活调节，改变其相对距离，进而改变背部保护区域的覆盖面积，使其保护覆盖面积随焊件的厚度，焊接热输入的面积大小而改变，增加了焊接生产的柔性。作为上述焊接用惰性气体保护系统的进一步改进，所述焊枪安装于焊接机器人上，所述动力机构包括与气腔相连的传送带结构以及与传送带结构相连的电机。通过设置焊接机器人的焊接速率以及电机的频率能够实现焊枪与气腔的同步移动。焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分，机器人由机器人本体和控制柜组成，而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，包括其控制系统、送丝机、焊枪或焊钳等部分组成。进一步地，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括单片机，与单片机分别相连的上位机、控制器、第一数字变送器、第二数字变送器、转换电路、芯片，与上位机相连的焊接机器人中控，与控制器相连的焊枪开关，与第一数字变送器相连的流量传感器，与第二数字变送器相连的检测气腔运动速度的速度传感器，与转换电路依次相连的放大电路、电气阀，与芯片依次相连的三项桥式全控逆变电路、电机，所述流量传感器和电气阀均设置于气腔的惰性气体入口处。焊接机器人中控指的是焊接机器人的控制柜。由此更加精确的控制焊件焊接，保证焊件焊缝背部的保护效果，更进一步地，所述电机为直流无刷电机，所述单片机为DSPIC单片机，所述芯片为LM621芯片。对于上述智能控制系统而言，其中DSPIC单片机与一般的单片机相比，既有普通单片机的控制能力又有很好的数字信号处理能力，特别是对各种传感器及电机的强大控制能力，主要是不断接受速度与流量传感器的信号，并及时做出反馈，不断调整直流无刷电机转速与电气阀闭合比例，确保其值不断稳定在上位机给定的定值，设定计时间隔为10～30ms，太短响应不及时，太长气体流量与活塞速度反馈调节不精确；流量传感器用于测通入气腔中的惰性气体流量；数字式传送器用于将传感器传入的小模拟信号，同步放大为可被DSPIC单片机识别的标准数字信号；速度传感器用于将活塞运动的速度转化为电信号不断传递到DSPIC单片机中；焊接机器人开关用于传递焊接开始或结束的信号；控制器优选8259A控制器，所述8259A中断控制器读取焊枪工作状态，使DSPIC单片机打开电气阀，做出提前通气或延迟送气的命令；焊接机器人的中央控制器传递相关信号给上位机；上位机读取焊接机器人中央控制器的焊接速度，功率等信号，并根据相关公式计算出每一次钛合金焊接背部保护装置中活塞运动的速度及惰性保护气体流量，并将相关信号传递到DSPIC单片机；转换电路优选D/A转换电路，D/A转换电路将单片机传出的数字信号转变为可被传感器接受的模拟信号；放大电路将信号放大为传感器可接受的数值范围；小型电气阀与只能进行开关式的DO控制的电磁阀相比，电气阀可进行精确的AI反馈控制；通入或断开保护气体并根据流量传感器发出反馈信号，不断调整阀门闭合比例，使保护气体的流量维持在一个稳定值；LM621芯片专门用于驱动直流无刷电机，与一般电机驱动电路相比，反应时间快，更灵敏；三相桥式全控逆变电路用于整流；无刷直流电机通过传动装置带动皮带轮运转，从而使气腔与焊枪保持同步速度运动，使焊件正面保护面积与背面保护面积相重合，提高保护效果，并节省惰性保护气体。作为上述焊接用惰性气体保护系统的进一步改进，所述安装板上设有若干个安装孔。由此方便孔系组合夹具的安装。作为上述焊接用惰性气体保护系统的进一步改进，所述安装板连有可适应焊枪焊接角度转动安装板的转动机构。由此可以根据焊枪的实际焊接角度调整安装板的位置，达到更好的焊接效果。进一步地，所述转动机构包括支撑安装板的支撑架、与导向槽平行设置且与支撑架联动的转动轴、驱动转动轴转动的驱动装置、使得支撑架在静止状态下固定的限位装置。更进一步地，所述支撑架包括分别竖直设置于转动轴两端的倒三角架、横向加固连接两个倒三角架的肋板，所述动力机构通过肋板支撑连接，所述驱动装置包括与转动轴一端相连的转动手柄，所述限位装置包括设置于支撑架底部的底座、设置于底座上的限位板，所述限位板上设有与倒三角架通过松紧螺母结构相连的限位槽，所述转动轴两端分别通过轴承及轴承座固定于底座。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：(1)本专利技术焊接用惰性气体保护系统中的半封闭式气腔将惰性气体集中作用在焊件的焊缝背部，防止惰性气体外泄，有效地提高了惰性气体的浓度，更好地防止了焊缝处氧化，气腔与焊枪同步运动，使得焊件焊缝背部得到很好的保护，由此保证了焊接效果。(2)可以实现气腔与焊枪同步运动，使得焊件焊缝背部实时得到很好的保护，同时也避免了惰性气体的浪费。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的左视图。图3为本专利技术中智能控制系统的示意图。具体实施方式以下通过钛合金板材焊接的具体实施对本专利技术作进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
焊接用惰性气体保护系统，包括用于安装焊件的安装板(1)，其特征在于，所述安装板(1)上开设有导向槽(110)，所述导向槽(110)内设有朝向焊件上的焊缝一面开口的半封闭式气腔(2)以及使得气腔(2)在导向槽(110)上移动的动力机构(3)，所述气腔(2)外接惰性气体源。

【技术特征摘要】
1.焊接用惰性气体保护系统，包括用于安装焊件的安装板(1)，其特征在于，所述安装板(1)上开设有导向槽(110)，所述导向槽(110)内设有朝向焊件上的焊缝一面开口的半封闭式气腔(2)以及使得气腔(2)在导向槽(110)上移动的动力机构(3)，所述气腔(2)外接惰性气体源。2.如权利要求1所述的焊接用惰性气体保护系统，其特征在于，所述气腔(2)包括由前后嵌入导向槽(110)的板结构(113)、连接前后板结构(113)的连接件(114)、导向槽(110)的底面(111)、导向槽(110)的侧壁(112)构成的腔体。3.如权利要求2所述的焊接用惰性气体保护系统，其特征在于，所述板结构(113)上与导向槽(110)的底面(111)接触的部位设有密封垫圈，所述连接件(114)为贯穿连接前后板结构(113)的丝杠。4.如权利要求1所述的焊接用惰性气体保护系统，其特征在于，所述动力机构(3)包括与气腔(2)相连的传送带结构(31)以及与传送带结构(31)相连的电机(32)。5.如权利要求4所述的焊接用惰性气体保护系统，其特征在于，当用于焊接的焊枪安装于焊接机器人上时，还包括使得焊枪与气腔(2)同步运动的智能控制系统(5)，所述智能控制系统(5)包括单片机(51)，与单片机(51)分别相连的上位机(52)、控制器(53)、第一数字变送器(54)、第二数字变送器(55)、转换电路(56)、芯片(57)，与上位机(52)相连的焊接机器人中控(513)，与控制器(53)相连的焊枪开关(514)，与第一数字变送器(54)相连的流量传感器(58)，与第二数字变送器(55)相连的检测气腔(2)运动速度的速度传感器(59)，与转换电路(56)依次相...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓常赟，刘红梅，陈辉，魏晋兴，刘艳，戴懿嫣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51