一种窄间隙钨极氩弧焊自动设备制造技术

本发明专利技术涉及一种窄间隙钨极氩弧焊自动设备，属于窄间隙焊接设备技术领域，包括机架、工作台、焊枪、送丝系统、水冷系统；焊枪顶部通过进气管与气瓶连接，焊枪顶部通过电源导线与焊接电源连接，水冷系统包括进水管、回水管、水冷主机，焊枪顶部通过进水管和回水管与水冷主机相连，送丝系统包括送丝机，送丝系统为焊接熔池处提供焊丝；工作台用于放置待焊工件，机架上设有传动机构，传动机构与焊枪、送丝系统连接，传动机构用于带动焊枪、送丝系统在机架上移动，各个系统有机结合，于焊接过程中实现窄间隙电弧控制、焊缝跟踪、自动分层焊接等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种窄间隙钨极氩弧焊自动设备
本专利技术涉及一种窄间隙钨极氩弧焊自动设备，属于窄间隙焊接设备

技术介绍
窄间隙焊接(narrowgapwelding，NGW)主要是应用在厚板焊接，在焊接前，焊接接头位置不开坡口或者小角度坡口，并留有窄而深的间隙，采用传统的焊接方法实现工件的高效率焊接。窄间隙焊接具有以下优点：窄的间隙可以大幅度减少填充金属的用量，降低原材料成本；焊接热输入量低，热影响区较窄，焊接接头力学强度性能好；变形小，残余应力小，机械性能优良，工件焊后形状易控制；生产效率高，比传统方法的生产效率可高出2倍有余。基于上述优点，使得窄间隙焊接技术受到各国焊接专家的高度关注，如今窄间隙焊接在制造业得到广泛应用。国家核电、船舶、重大工程对厚壁构件低变形、高效率、高质量焊接技术提出了越来越迫切的需求。激光、电子束具有能量密度高的特点，但存在成本高昂、对装配要求高等缺点；窄间隙埋弧焊热输入较高；窄间隙熔化极气体保护焊(GMAW)往往也需要较大热输入才能解决侧壁未熔合缺陷问题，且容易产生飞溅，熔滴过渡行为复杂；窄间隙非熔化极气体保护焊(GTAW)焊接质量高，焊接过程稳定，可以用于焊接有色金属，可以实现橫焊、立焊、仰焊等全位置焊接。焊枪是焊接设备直接进行焊接的部分，目前窄间隙钨极氩弧焊接主要实现方式有三种：一种是通过倾斜钨极配合直钨极或是双钨极双焊接电源结构，此结构可以保证有效的侧壁熔合，但是结构复杂，可以施焊的间隙宽度范围有限。一种是通过倾斜钨极在间隙中摆动产生摆动电弧从而有效加热两边侧壁，但是同样存在着施焊间隙宽度范围有限以及设备结构复杂价格昂贵等问题。另外一种是通过外加约束的方法控制电弧的加热范围，包括外加横向磁场以及旋转陶瓷片约束电弧的方法，但是磁控电弧方法不能焊接易磁化的材料并且需要解决磁场发生电路的问题，旋转陶瓷片约束电弧方法焊接效率较低，并且需要定期更换陶瓷片，由于陶瓷片旋转引入空气对焊缝的气体保护也存在问题。当前窄间隙钨极氩弧焊接设备大多数采用焊接小车沿着既定的轨道进行焊接，设备的自动化程度有限，在施焊过程中对于焊枪的位置、姿态调整有限，而窄间隙钨极氩弧焊接中电弧的形态与焊接过程中钨极的位置息息相关，因而为保证侧壁的有效熔合以及良好的焊缝成形，对焊接过程中焊枪的位置与姿态进行实时监控调整很有必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种窄间隙钨极氩弧焊自动设备。本专利技术的技术方案如下：一种窄间隙钨极氩弧焊自动设备，包括机架、工作台、焊枪、送丝系统、水冷系统；焊枪顶部通过进气管与气瓶连接，焊枪顶部通过电源导线与焊接电源连接，水冷系统包括进水管、回水管、水冷主机，焊枪顶部通过进水管和回水管与水冷主机相连，主要是对焊枪实现冷却功能，以保证本设备的长期稳定运行；送丝系统包括送丝机、导丝管、加持装置，送丝系统为焊接熔池处提供焊丝；送丝速度取决于焊缝宽度、焊接速度、电流、电压等；工作台用于放置待焊工件，机架上设有传动机构，传动机构与焊枪、送丝系统连接，传动机构用于带动焊枪、送丝系统在机架上移动。优选的，机架包括横梁、支腿，传动机构包括第一轨道滑块副、齿轮齿条副、第二轨道滑块副，横梁顶部设有第一轨道滑块副和齿轮齿条副，横梁侧面设有第二轨道滑块副，第一轨道滑块副和齿轮齿条副上方设有溜板，溜板通过第一轨道滑块副与横梁连接；溜板上方固定设有滑台组件1，滑台组件1固定于溜板上方，滑台组件1包括滑块座1，固定架固定于滑块座1上方，固定架为直角板；固定架侧面设有滑台组件2，滑台组件2包括滑块座2，焊枪固定于滑块座2侧方；滑台组件1与驱动源连接，驱动源用于提供动力，驱动源通过控制滑台组件1滑块座1的前后移动带动固定架沿垂直横梁的方向直线前后移动；滑台组件2及焊枪跟随固定架前、后移动；滑台组件2与驱动源连接，驱动源用于提供动力，驱动源通过控制滑台组件2滑块座2的上下移动带动焊枪上下移动；齿轮齿条副与驱动源连接，驱动源用于提供动力，驱动源通过齿轮齿条副控制溜板沿横梁直线左右移动；溜板之上的所有结构滑台组件1、固定架、滑台组件2及焊枪跟随溜板左、右移动。进一步优选的，第一轨道滑块副为第一方轨滑块副或第一圆轨滑块副，第二轨道滑块副为第二方轨滑块副或第二圆轨滑块副。进一步优选的，齿轮齿条副替换为滚珠丝杠副，由滚珠丝杠副代替齿轮齿条副作为直线移动机构。进一步优选的，固定架侧面还设有滑台组件3，滑台组件3包括滑块座3，滑块座3侧面设有气罩，滑台组件3与驱动源连接，驱动源用于提供动力，驱动源通过控制滑台组件3滑块座3的上下移动带动气罩上下移动。进一步优选的，气罩的数量为两个，分布于焊接方向上的焊枪前侧和焊枪后侧。进一步优选的，滑台组件1、滑台组件2、滑台组件3、齿轮齿条副所连接的驱动源均为独立控制的驱动源，所述驱动源为伺服电机或步进电机，各伺服电机、步进电机作为运动源，由方轨滑块副、齿轮齿条副等机械结构作为运动实现方式，由控制系统进行控制，焊接检测及反馈部分实现检测及反馈，最终目的是实现焊枪及气罩等X、Y、Z三坐标方向的自动或者手动移动及准确定位。且通过控制系统的控制，气罩可与焊枪进行同步运动或相对运动。优选的，焊枪包括枪筒，枪筒为两端开口的腔体，枪筒上侧设有上盖板，枪筒下侧设有下盖板，枪筒内设有固定板，固定板上设有电动机，电动机输出轴与主轴相连，主轴末端与钨极相连；枪筒内设有水冷套，主轴贯穿水冷套，水冷套上设有进水管和回水管，进水管和回水管穿过上盖板与外界水冷系统连接；进水管输入冷却液体，出水管输出冷却液体，完成水的循环，通过水的循环过程降低主轴的温度，实现焊枪长时间工作；枪筒内设有导电滑块，主轴贯穿导电滑块，导电滑块上设有导线，导线穿过上盖板与外界焊接电源相连；通过导线与焊接电源的连通对主轴进行有效导电，导电滑块与主轴配合并相对转动，主轴旋转运动时导电滑块固定不动；上盖板贯穿设有气嘴接头，气嘴接头通过进气管与外界保护气系统相连，下盖板贯穿设有出气孔，气嘴接头、上盖板、枪筒内部空腔、主轴、下盖板共同形成气体通道，外接保护气体自气嘴接头处进入枪筒，先充满枪筒，起到缓冲作用，然后从下盖板出气孔处均匀、平稳排出焊枪，吹出气体属于层流，指向性一致，集中保护电弧正下方熔池，并且对焊接电弧起到拘束作用，保证起弧及焊接过程稳定，防止电弧在侧壁上方起弧，此保护气体既为焊接处熔池及焊缝提供保护气体，同时对枪体内部进行气流冷却；枪筒外部设有外壳，枪筒与外壳相对移动。上盖板固定于枪筒的上端，其上有各螺纹或机械安装孔位，利于其分别与枪筒及其他零部件进行组装机配合，并形成气体通路；下盖板固定于枪筒的下端，其上有各螺纹或机械安装孔位，利于其分别与枪筒及其他零部件进行组装机配合，并开有一定数量的出气孔，以利于气体平稳、均匀排出为目的。优选的，电动机输出轴通过联轴器与主轴相连。优选的，导线通过机械紧固件与导电滑块连接，所述机械紧固件包括螺栓、弹性垫片、平垫片。另外一端与焊接电源联通并进行有效导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种窄间隙钨极氩弧焊自动设备，其特征在于，包括机架、工作台、焊枪、送丝系统、水冷系统；/n焊枪顶部通过进气管与气瓶连接，焊枪顶部通过电源导线与焊接电源连接，水冷系统包括进水管、回水管、水冷主机，焊枪顶部通过进水管和回水管与水冷主机相连；/n送丝系统包括送丝机，送丝系统为焊接熔池处提供焊丝；/n工作台用于放置待焊工件，机架上设有传动机构，传动机构与焊枪、送丝系统连接，传动机构用于带动焊枪、送丝系统在机架上移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种窄间隙钨极氩弧焊自动设备，其特征在于，包括机架、工作台、焊枪、送丝系统、水冷系统；
焊枪顶部通过进气管与气瓶连接，焊枪顶部通过电源导线与焊接电源连接，水冷系统包括进水管、回水管、水冷主机，焊枪顶部通过进水管和回水管与水冷主机相连；
送丝系统包括送丝机，送丝系统为焊接熔池处提供焊丝；
工作台用于放置待焊工件，机架上设有传动机构，传动机构与焊枪、送丝系统连接，传动机构用于带动焊枪、送丝系统在机架上移动。


2.根据权利要求1所述的窄间隙钨极氩弧焊自动设备，其特征在于，机架包括横梁、支腿，传动机构包括第一轨道滑块副、齿轮齿条副、第二轨道滑块副，第一轨道滑块副和齿轮齿条副上方设有溜板；溜板上方固定设有滑台组件1，滑台组件1包括滑块座1，固定架固定于滑块座1上方，固定架为直角板；固定架侧面设有滑台组件2，滑台组件2包括滑块座2，焊枪固定于滑块座2侧方；
滑台组件1与驱动源连接，驱动源用于提供动力，驱动源通过控制滑台组件1滑块座1的移动带动固定架沿垂直横梁的方向直线移动；
滑台组件2与驱动源连接，驱动源用于提供动力，驱动源通过控制滑台组件2滑块座2的上下移动带动焊枪上下移动；
齿轮齿条副与驱动源连接，驱动源用于提供动力，驱动源通过齿轮齿条副控制溜板沿横梁直线移动。


3.根据权利要求2所述的窄间隙钨极氩弧焊自动设备，其特征在于，第一轨道滑块副为第一方轨滑块副或第一圆轨滑块副，第二轨道滑块副为第二方轨滑块副或第二圆轨滑块副；
优选的，齿轮齿条副替换为滚珠丝杠副。


4.根据权利要求2所述的窄间隙钨极氩弧焊自动设备，其特征在于，固定架侧面还设有滑台组件3，滑台组件3包括滑块座3，滑块座3侧面设有气罩，滑台组件3与驱动源连接，驱动源用于提供动力，驱动源通过控制滑台组件3滑块座3的上下移动带动气罩上下移动；
优选的，气罩的数量为两个，分布于焊接方向上的焊枪前侧和焊枪后侧；
进一步优选的，滑台组件1、滑台组件2、滑台组件3、齿轮齿条副所连接的驱动源均为独立控制的驱动源，所述驱动源为伺服电机或步进电机。


5.根据权利要求1所述的窄间隙钨极氩弧焊自动设备，其特征在于，焊枪包括枪筒，枪筒为两端开口的腔体，枪筒上侧设有上盖板，枪筒下侧设有下盖板，枪筒内设有固定板，固定板上设有电动机，电动机输出轴通过联轴器与主轴相连，主轴末端与钨极相连；主轴与枪筒内壁之间设有至少两个轴承；
枪筒内设有水冷套，主轴贯穿水冷套，水冷套上设有进水管和回水管，进水管和回水管穿过上盖板与外界水冷系统连接；
枪筒内设有导...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾传宝，张治卫，
申请(专利权)人：山东平云智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37