一种适用于小角度狭缝的焊接枪头制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于小角度狭缝的焊接枪头。该焊接枪头的保护套出气口处的内径为9～11mm，外径为12～14mm；所述保护套上靠近保护套出气口的截面处开设有沿周向均布的多个圆孔。本发明专利技术在保证焊丝伸出导电嘴长度合格的前提下，通过缩小保护套的空心圆台直径，使得焊接枪头能够更深地伸入到焊缝里；在保护套上设置降噪圆孔，并根据喷流噪声总声功率设计要求优化计算在保护套上打降噪圆孔的尺寸以及位置，继而准确实施打孔，使喷流噪声总声功率准确满足设计要求，减小了保护套出气口处氩气喷流的速度与压力，消除了因喷流混合区瞬时压力变化巨大导致的离散噪声，有效消除焊接过程中的高频噪声。中的高频噪声。中的高频噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于小角度狭缝的焊接枪头


[0001]本专利技术属于焊接
，具体涉及一种适用于小角度狭缝的焊接枪头。

技术介绍

[0002]当焊接进行时，铝丝和被焊接件在高温下熔化，而熔化的铝液体容易被氧化，产生氧化皮等不良物质会降低焊缝质量。在导电嘴与保护套之间流动的高压高速惰性氩气把熔化区周围的空气隔绝，这样不至于物质在熔化、结晶等一系列焊接过程中发生氧化现象。焊接枪头包括保护套和导电嘴，使用时，将焊丝装在导电嘴上并伸出保护套外，正常情况下，现有保护套出气口处的内径约13mm，外径为16mm。焊丝伸出导电嘴的长度在10～15mm之间，导电嘴端面与保护套的端面齐平，氩气在导电嘴与保护套之间高速流出从而隔离氧气。
[0003]当焊接件之间组成的焊接缝角度在常规的70
‑
90度之间时，焊枪保护套可完成焊接任务。但是，当焊接件之间组成的焊缝角度小于常规角度时，如当角度小于65度时，为了不让保护套与焊接件接触(接触后会导致焊丝处不能起弧)，常规的做法是把焊枪往外移动一定距离。但是，在这样情况下，为了能使焊丝正常起弧，会使得伸出导电嘴的焊丝长度超过20mm，而焊丝伸出导电嘴过长，会使得焊接过程极不稳定。因为焊丝伸出太长会弯曲，而且弯曲的偏差具有复杂非线性特征，这样的弯曲导致焊丝最外端点的位置会有2至4mm的偏差，会导致焊丝与焊缝之间重复定位产生偏差。而给定指令的焊接枪头机械手及焊接系统，每次到达指定位置的偏差应当不超过0.5mm，当机械手没有配备焊缝检测系统时，它不会因焊丝弯曲让机械手手臂产生跟随动作，这样就会产生焊接点偏移，也就是焊接点不在焊缝中心。焊接点产生偏移时，焊接质量会下降很多，出现偏焊、焊缝断烈、熔深不一等缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出一种适用于小角度狭缝的焊接枪头，保证焊丝伸出导电嘴长度合格的前提下，缩小保护套的空心圆台直径，使得焊接枪头能够更深地伸入到焊缝里，并在保护套上设置降噪圆孔，该圆孔尺寸及分布是根据喷流噪声总声功率设计要求来设计的，以消除焊接过程中的高频噪声。
[0005]本专利技术一种适用于小角度狭缝的焊接枪头，包括气体通道、圆孔、导电嘴和保护套；导电嘴与保护套通过连接件固定，且导电嘴侧面与保护套之间设有气体通道；所述保护套出气口处的内径为9～11mm，外径为12～14mm；所述保护套上靠近保护套出气口的截面处开设有沿周向均布的多个圆孔。
[0006]优选地，开设圆孔使喷流噪声总声功率降低到满足设计要求的具体过程如下：
[0007]喷流噪声总声功率P
T
计算如下：
[0008][0009]其中，U1为保护套出气口处的喷流速度，ρ0为环境空气密度，ρ
s
为保护套的空心圆台区域内瞬时空气密度，D1为保护套出气口处的内径，K
L
为实验常数，取3
×
10
‑5，c0为声速。
[0010]设气流经过保护套上圆孔前流量为Q，气流经过保护套上圆孔后流量为Q1，各圆孔流量之和为Q
n
，则有：
[0011]Q＝Q1+Q
n
[0012]得：
[0013]Q1＝Q
‑
Q
n
＝Q
‑
n*r2*π*U
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014]其中，n为圆孔数量，r为圆孔半径；
[0015]由于Q已知，根据Q、保护套上各圆孔中心所在截面面积以及导电嘴上与各圆孔中心对齐位置截面面积，求解圆孔处气流速度U
x
如下：
[0016][0017]其中，保护套距离保护套出气口x处的截面直径D
x
＝[(D2‑
D1)
·
x]/H+D1，x为各圆孔中心所在截面与保护套出气口的距离，D2为保护套的圆筒内径，H为保护套的空心圆台的高；导电嘴距离保护套出气口x处的截面直径d
x
＝[(d2‑
d1)
·
x]/h+d1，h为导电嘴的圆台部的高，d1为导电嘴与保护套出气口对齐位置截面直径，d2为导电嘴的圆柱部的直径。
[0018]联立式(1)和式(2)，得气流经过保护套上圆孔后的流量Q1，并结合保护套出气口处截面面积和导电嘴与保护套出气口对齐位置截面面积，求解保护套出气口处的喷流速度U1如下：
[0019][0020]根据已知设计范围的喷流噪声总声功率P
T
，求得U1设计范围后，结合公式(1)、公式(2)、公式(3)、关系式D
x
＝[(D2‑
D1)
·
x]/H+D1和关系式d
x
＝[(d2‑
d1)
·
x]/h+d1，通过设置圆孔数n、圆孔半径r和各圆孔中心所在截面与保护套出气口的距离x来使U1数值满足具体设计范围要求，从而使喷流噪声总声功率P
T
满足设计范围要求。
[0021]更优选地，对现有焊接枪头模型的喷流噪声总声功率P
T
′
进行测量，并结合现有焊接枪头模型保护套出气口处的喷流速度U1′
以及现有焊接枪头模型保护套出气口处的内径D1′
，根据P
T
与P
T
′
的比的表达式，计算满足喷流噪声总声功率P
T
设计范围时应当达到的保护套出气口处的喷流速度U1设计范围；喷流噪声总声功率P
T
与P
T
′
的比的表达式如下：
[0022][0023]本专利技术具有的有益效果如下：
[0024]本专利技术在保证焊丝伸出导电嘴长度合格的前提下，通过缩小保护套的空心圆台直径，使得焊接枪头能够更深地伸入到焊缝里。但是在焊接过程中使用只缩小空心圆台直径的保护套会出现“啪啪啪啪”的爆炸声，即高频噪声。随着这种声音的出现，焊缝会出现断裂、气孔、焊渣等不良后果。因此，本专利技术在缩小保护套的空心圆台直径的基础上，又在保护套上设置降噪圆孔，并根据喷流噪声总声功率设计要求优化计算在保护套上打降噪圆孔的
尺寸以及位置，继而准确实施打孔，使喷流噪声总声功率准确满足设计要求，减小了保护套出气口处氩气喷流的速度与压力，消除了因喷流混合区瞬时压力变化巨大导致的离散噪声，有效消除焊接过程中的高频噪声，同时降噪圆孔喷出的氩气与保护套出气口喷出的氩气一起可以更好起到防止焊接处氧化的作用。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的结构示意图。
[0026]图2为本专利技术用于焊接小角度狭缝焊接件的示意图。
[0027]图3为本专利技术的尺寸参数示意图。
具体实施方式
[0028]下图结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。
[0029]如图1和图2所示，本专利技术一种适用于小角度狭缝的焊接枪头，包括气体通道1、圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于小角度狭缝的焊接枪头，包括气体通道、圆孔、导电嘴和保护套；导电嘴与保护套通过连接件固定，且导电嘴侧面与保护套之间设有气体通道；其特征在于：所述保护套出气口处的内径为9～11mm，外径为12～14mm；所述保护套上靠近保护套出气口的截面处开设有沿周向均布的多个圆孔。2.根据权利要求1所述一种适用于小角度狭缝的焊接枪头，其特征在于：开设圆孔使喷流噪声总声功率降低到满足设计要求的具体过程如下：喷流噪声总声功率P
T
计算如下：其中，U1为保护套出气口处的喷流速度，ρ0为环境空气密度，ρ
s
为保护套的空心圆台区域内瞬时空气密度，D1为保护套出气口处的内径，K
L
为实验常数，取3
×
10
‑5，c0为声速；设气流经过保护套上圆孔前流量为Q，气流经过保护套上圆孔后流量为Q1，各圆孔流量之和为Q
n
，则有：Q＝Q1+Q
n
得：Q1＝Q
‑
Q
n
＝Q
‑
n*r2*π*U
x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，n为圆孔数量，r为圆孔半径；由于Q已知，根据Q、保护套上各圆孔中心所在截面面积以及导电嘴上与各圆孔中心对齐位置截面面积，求解圆孔处气流速度U
x
如下：其中，保护套距离保护套出气口x处的截面直径D
x
＝[(D2‑
D1)
·
x]/H+D1，x为各圆孔中心所在截面与保护套出气口的距离，D2为保护套的圆筒内径，H为保护套的空心圆台的高；导电嘴距离保护套出气口...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵根强，孔万敏，祝福剑，张超伟，曹冬冬，孔飞岳，李哲弘，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：