一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备及方法，所述设备包括焊接箱、机械手臂、焊条盒和旋转装置，通过控制器机械手臂可实现旋转、俯仰和伸缩操作自动夹持焊条，并与旋转轴配合对喷嘴外表面进行全方位熔敷，通过三通阀对焊接箱进行换气操作，使整个焊接箱处于惰性气体的保护氛围内，既可以减少传统焊接熔敷过程中惰性气体的浪费，也可以解决焊接过程中由于惰性气流的不稳造成的熔敷金属被氧化和气孔现象，通过这样一种自动化设备使镍基合金690在环保容器外表面覆盖均匀完整，在喷嘴外表面形成残余压应力层，提高环保容器喷嘴外表面的硬度和抗腐蚀能力。

An Automatic Cladding Equipment and Method Applied to the Outer Surface of Nozzle of Environmental Protection Vessel

The invention discloses an automatic cladding device and method applied to the outer surface of nozzle of environmental protection container, which comprises a welding box, a mechanical arm, a welding rod box and a rotating device. The welding rod can be automatically clamped by rotating, pitching and telescopic operation through the manipulator arm of the controller, and the outer surface of the nozzle can be fully clad with a rotating shaft, and the welding box can be carried out through a three-way valve. The air exchange operation can make the whole welding box in the protective atmosphere of inert gas, which can not only reduce the waste of inert gas in the traditional welding process, but also solve the oxidation and pore phenomenon of deposited metal caused by the instability of inert gas flow in the welding process. Through such an automatic equipment, the Nickel-based Alloy 690 can be uniformly and completely covered on the outer surface of the environmental protection container and the nozzle. The residual compressive stress layer is formed on the outer surface to improve the hardness and corrosion resistance of the outer surface of the nozzle of environmental protection container.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备及方法
本专利技术涉及环保容器防腐蚀
，具体涉及一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备及方法。
技术介绍
在机械生产、化工、环保等防腐蚀领域中，很多容器需要进行熔敷的加工操作来增加容器的抗腐蚀性能，而传统熔敷工作需要人工操作，存在着工作量大、工作效率低等问题，为此出现了一些可实现自动焊接和熔敷操作的装置，但这些装置大多仅能够带动焊枪在三维空间上做简单的运动轨迹的运动，对于一些结构复杂的设备来说，传统的自动焊接设备难以实现多方位、多角度的焊接操作，给实际的生产带来了一定的困难和问题。同时在焊接和熔敷的过程中，传统的是在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体，形成一个保护气罩，使电弧和已经处于高温的金属不与空气发生接触，能防止氧化，但在焊接过程中，不停的输入惰性气体，造成惰性气体的浪费。同时惰性气体的气流大小严重影响着熔敷的效果，当氩气流量太大时，不仅浪费氩气，且会产生紊流，将空气卷入保护区，反而降低保护效果，导致电弧不稳，产生气孔现象。反之氩气流量过小时保护气体挺度不够，排除周围空气的能力弱，空气容易侵入熔池，保护效果变差。因此，鉴于上述缺点，确实有必要发展一种在稳定惰性气流存在条件下更为简便的自动焊接熔敷的设备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备及方法，用以解决现有技术中出现的人工成本高，以及惰性气流不稳的问题，同时对结构复杂的环保容器喷嘴能够实现全方位的熔敷。为实现上述目的，本专利技术所涉及的一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备：所述自动熔敷设备包括旋转装置、机械手臂、三维扫描仪、焊接箱以及控制器；所述机械手臂和所述三维扫描仪均设置于焊接箱的内部，所述旋转装置包括驱动电机、旋转轴和第一抓爪，所述旋转轴的一端固定连接位于焊接箱外部的驱动电机，另一端固定连接位于焊接箱内部的第一抓爪，所述机械手臂与所述第一抓爪相对设置，所述三维扫描仪位于所述第一抓爪的一侧，所述控制器与旋转装置、机械手臂以及三维扫描仪均连接。优选地，所述机械手臂包括基座、旋转盘、肩部、大臂、肘部、中臂、腕部和小臂，所述基座内部设置有第一电机，所述第一电机上的输出轴与旋转盘连接在一起，所述肩部固定于所述旋转盘的上方，所述肩部内部设置有第二电机，所述大臂位于肩部的上方，所述大臂通过螺杆与肩部连接在一起，所述大臂内部设置有连杆，所述连杆与第二电机的输出轴垂直连接；所述中臂通过所述肘部与所述大臂相连接，所述肘部内部设置有第一齿条、第一齿轮、齿轮轴以及固定杆，所述第一齿轮与所述第一齿条相啮合并沿第一齿条运动，所述第一齿轮的中心设置有齿轮轴，所述齿轮轴包括齿轮内轴以及齿轮外轴，所述齿轮外轴与固定杆的第一端部套接并带动固定杆运动，所述固定杆的第二端部与所述中臂的底部固定连接并带动中臂运动，所述肘部的上表面平行设置有两个第一条形卡件，所述中臂一端部的下表面平行设置有两条凹槽，所述凹槽使中臂在肘部上表面沿第一条形卡件运动，所述中臂内部设置有第三电机，所述第三电机的输出轴与所述齿轮外轴通过传动带连接；所述腕部包括第一壳体、两块支撑板、第四电机和第二齿轮，所述第一壳体一侧面固定连接于所述中臂的外端部，第一壳体相对的两个内壁分别贴合设置一块支撑板，第四电机固定于第一壳体的内壁上，所述小臂包括设置有条形开口的第二壳体、设置于小臂末端内壁的第二齿条、设置于小臂前端的导电体以及用于抓取焊条的第二抓爪，所述第四电机的输出轴穿过条形开口连接至第二齿轮并沿条形开口运动，所述第二齿条与所述腕部中的第二齿轮相啮合，所述第二壳体的空心圆柱型末端插接于所述两块支撑板之间且所述第二壳体末端外壁同时与两块支撑板相切，所述小臂在第二齿条与第二齿轮的啮合作用下沿两块支撑板做伸缩运动。优选地，所述焊接箱内还设置有运输装置和焊条盒，所述运输装置包括运输床和固定部，所述运输床的上表面平行设置有两条第二条形卡件，运输床的一端部垂直设置有固定部，运输床的另一端与焊接箱的一个内侧面相贴合；所述焊条盒设置于运输床的上表面，所述焊条盒的下底面平行设置有两条滑槽，所述两条滑槽使焊条盒在运输床上表面沿两条第二条形卡件运动，所述焊条盒设有多个向上开口的容置孔，所述容置孔用于放置焊条，容置孔的直径比焊条的直径大，且容置孔的高度小于焊条的长度。优选地，所述焊接箱的外侧面设置有三通阀门、大舱门和小舱门，所述三通阀门分别连接焊接箱、真空装置和氩气系统，所述大舱门和小舱门位于同一侧面，大舱门与第一抓爪相对，小舱门的门体高度大于焊条的长度。一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷方法，其特征在于：所述自动熔敷方法包括：将环保容器喷嘴预处理后从焊接箱侧面的大舱门放入焊接箱内，并将环保容器喷嘴套在第一抓爪上，第一抓爪的卡爪与环保容器喷嘴的内表面紧密贴合；打开焊接箱侧面的小舱门，将焊条放置在焊条盒内，将焊条盒沿运输床上表面的两条第二条形卡件推送至运输装置的固定部，关闭小舱门；打开真空系统，旋转三通阀门使真空装置和焊接箱相连接，排尽焊接箱内的空气，再次旋转三通阀门使焊接箱和氩气系统相连接，使焊接箱内充满氩气，重复上述操作三次；通过控制器启动三维扫描仪对环保容器喷嘴外表面进行扫描，并将数据传输到控制器；通过控制器使机械手臂实现旋转、平移、伸缩和俯仰运动，设定好熔敷参数，机械手臂上的第二抓爪运动到焊条盒上方夹持焊条，焊条末端金属与机械手臂的小臂末端的导电体相接触，开始熔敷时，电流通过导电体使焊条内部的金属熔化形成熔滴，该熔滴脱落于喷嘴的表面成形，熔敷厚度为3～4mm，同时驱动电机带动第一抓爪进行360度旋转，从而实现对环保容器喷嘴的全方位熔敷；当焊条用尽时，控制器可指示机械手臂上的第二抓爪移动到焊条盒相应的位置夹持新的焊条继续熔敷；熔敷结束后置换箱内气体，降温到100℃以下，打开大舱门将环保容器喷嘴取出，将熔敷层打磨掉一半；重复上述熔敷操作使得熔敷合金总厚度大于10mm，熔敷结束后，将喷嘴加热到1300～1340℃，保温预设时间后，然后随炉冷却到200℃以下，再出炉冷却至100℃以下。优选地，所述焊条采用镍基合金，所述镍基合金中Cr元素的质量百分含量为29.0％～31.0％，Ni元素的质量百分含量大于或者等于58％；所述熔敷参数包括熔敷电流、电弧电压、熔敷速度和焊枪摆动幅度，熔敷电流为340～360A，电弧电压为12～14V，熔敷速度为80～130mm/min，焊枪摆动幅度为12～14mm。优选地，所述环保容器喷嘴预处理过程包括机械清理、化学清理和晾干，所述机械清理过程中用砂纸将环保容器喷嘴外表面打磨光滑，砂纸在合金表面上打磨时要沿着同一方向进行；所述化学清理是依次用丙酮和无水乙醇去除环保容器喷嘴外表面的污染物质包括油脂、污垢和灰尘；所述晾干过程将清理后的化工容器喷嘴晾干后置于工件架上，让化工容器喷嘴表面充分干燥。本专利技术方法具有如下优点：本专利技术设计了一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备，通过控制器，机械手臂可实现旋转、俯仰和伸缩操作自动夹持焊条，并使第二抓爪移动到喷嘴外表面相应的位置上进行自动熔敷，同时旋转轴可进行360度的旋转保证了喷嘴外表面的多方位、多角度的熔敷，通过三通阀对焊接箱进行换气操作，使整个焊接箱处于惰性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备，其特征在于：所述自动熔敷设备包括旋转装置(1)、机械手臂(2)、三维扫描仪(3)、焊接箱(4)以及控制器；所述机械手臂(2)和所述三维扫描仪(3)均设置于焊接箱(4)的内部，所述旋转装置(1)包括驱动电机(11)、旋转轴(12)和第一抓爪(13)，所述旋转轴(12)的一端固定连接位于焊接箱(4)外部的驱动电机(11)，另一端固定连接位于焊接箱(4)内部的第一抓爪(13)，所述机械手臂(2)与所述第一抓爪(13)相对设置，所述三维扫描仪(3)位于所述第一抓爪(13)的一侧，所述控制器与旋转装置(1)、机械手臂(2)以及三维扫描仪(3)均连接。

【技术特征摘要】
1.一种应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备，其特征在于：所述自动熔敷设备包括旋转装置(1)、机械手臂(2)、三维扫描仪(3)、焊接箱(4)以及控制器；所述机械手臂(2)和所述三维扫描仪(3)均设置于焊接箱(4)的内部，所述旋转装置(1)包括驱动电机(11)、旋转轴(12)和第一抓爪(13)，所述旋转轴(12)的一端固定连接位于焊接箱(4)外部的驱动电机(11)，另一端固定连接位于焊接箱(4)内部的第一抓爪(13)，所述机械手臂(2)与所述第一抓爪(13)相对设置，所述三维扫描仪(3)位于所述第一抓爪(13)的一侧，所述控制器与旋转装置(1)、机械手臂(2)以及三维扫描仪(3)均连接。2.根据权利要求1所述应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备，其特征在于：所述机械手臂(2)包括基座(21)、旋转盘(22)、肩部(23)、大臂(24)、肘部(25)、中臂(26)、腕部(27)和小臂(28)，所述基座(21)内部设置有第一电机(211)，所述第一电机(211)上的输出轴与旋转盘(22)连接在一起，所述肩部(23)固定于所述旋转盘(22)的上方，所述肩部(23)内部设置有第二电机(231)，所述大臂(24)位于肩部(23)的上方，所述大臂(24)通过螺杆(233)与肩部(23)连接在一起，所述大臂(24)内部设置有连杆(241)，所述连杆(241)与第二电机(231)的输出轴垂直连接；所述中臂(26)通过所述肘部(25)与所述大臂(24)相连接，所述肘部(25)内部设置有第一齿条(251)、第一齿轮(252)、齿轮轴(253)以及固定杆(254)，所述第一齿轮(252)与所述第一齿条(251)相啮合并沿第一齿条(251)运动，所述第一齿轮(252)的中心设置有齿轮轴(253)，所述齿轮轴(253)包括齿轮内轴(2531)以及齿轮外轴(2532)，所述齿轮外轴(2532)与固定杆(254)的第一端部套接并带动固定杆(254)运动，所述固定杆(254)的第二端部与所述中臂(26)的底部固定连接并带动中臂(26)运动，所述肘部(25)的上表面平行设置有两个第一条形卡件(255)，所述中臂(26)一端部的下表面平行设置有两条凹槽(261)，所述凹槽(261)使中臂(26)在肘部上表面沿第一条形卡件(255)运动，所述中臂(26)内部设置有第三电机(262)，所述第三电机(262)的输出轴与所述齿轮外轴(2532)通过传动带连接；所述腕部(27)包括第一壳体(271)、两块支撑板(272)、第四电机(273)和第二齿轮(274)，所述第一壳体(271)一侧面固定连接于所述中臂(26)的外端部，第一壳体(271)相对的两个内壁分别贴合设置一块支撑板(272)，第四电机(273)固定于第一壳体(271)的内壁上，所述小臂(28)包括设置有条形开口(2811)的第二壳体(281)、设置于小臂(28)末端内壁的第二齿条(282)、设置于小臂(28)前端的导电体(283)以及用于抓取焊条的第二抓爪(284)，所述第四电机(273)的输出轴穿过条形开口(2811)连接至第二齿轮(274)并沿条形开口(2811)运动，所述第二齿条(282)与所述腕部(27)中的第二齿轮(274)相啮合，所述第二壳体(281)的空心圆柱型末端插接于所述两块支撑板(272)之间且所述第二壳体(281)末端外壁同时与两块支撑板(272)相切，所述小臂(28)在第二齿条(282)与第二齿轮(274)的啮合作用下沿两块支撑板(272)做伸缩运动。3.根据权利要求1所述应用于环保容器喷嘴外表面的自动熔敷设备，其特征在于：所述焊接箱(4)内还设置有运输装置(5)和焊条盒(6)，所述运输装置(5)包括运输床(51)和固定部(52)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晋，
申请(专利权)人：上海蜂云航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31