一种带有一体式窄间隙自动焊炬和非接触式跟踪系统的非均匀压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊接设备。窄间隙焊炬↑［４］由外表面喷涂有绝缘涂层的扁平型焊炬本体↑［１９］、本体↑［１９］内中间设置的导电嘴↑［１７］，导电嘴↑［１７］两侧设置的循环水冷通道↑［１８］，水冷通道↑［１８］旁设置的收缩型气体喷嘴所构成。无需采用电弧摆动技术即可十分可靠地解决两侧壁的均匀熔合问题。可适应所有工程用钢，其设备简洁，焊接成本低且质量优异。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于焊接
，特别涉及一种窄间隙自动焊接设备。窄间隙焊接是厚板焊接领域里一种高效率、高质量、低成本的焊接工艺技术。目前工业领域得到应用的窄间隙自动焊接技术主要有三种，即埋弧焊窄间隙技术，钨极氩弧焊(TIG焊)窄间隙技术和熔化极气体保护焊窄间隙技术。埋弧焊窄间隙技术(参见《窄间隙焊接》P192～P242页)具有生产率高、工艺简单且稳定，但存在着辅助设备庞大，焊接空间位置适应性差，焊接线能量不易降至较低水平，坡口间隙大等局限性。钨极氩弧焊(TIG焊)窄间隙技术(参见《窄间隙技术》P165～P191页)冶金质量优异，成形较易控制，焊接过程稳定，但焊接生产率低，成本高，设备复杂，钢种的适应性较差。熔化极气体保护焊窄间隙技术，常见的形式有有色金属熔化极惰性气体保护焊窄间隙技术和黑色金属熔化极气体保护焊窄间技术(参见《窄间隙技术》P23～P164页)，它们虽可以克服埋弧焊和钨极氩弧焊窄间隙技术的某些不足，但仍存在着为解决两侧壁的均匀可靠熔合问题而必须采用复杂的摆动技术，实芯焊丝难以适应复杂多样的工程用钢需要，工业生产应用比例较大的黑色金属熔化极气体保护焊窄间隙技术(如MAG焊)工艺技术较复杂(多元保护气体混合)，焊接生产成本高等不足。本专利技术的目的就是针对上述情况而研制的一种非均匀压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊接设备。本专利技术由一体式非均匀压缩窄间隙焊炬4，药芯焊丝送丝机构13，根部陶瓷成形垫3，自动焊小车5，自动焊轨道7，永久磁钢8，行走齿轮9，二维自动跟踪执行机构10，光学传感器11，弧焊电源12,CO2气瓶14，计算机图象处理及跟踪控制系统15所组成。其中一体式窄间隙焊炬4由外表面喷涂有绝缘涂层20的扁平型焊炬本体19，在扁平型焊炬本体内中间位置设置的导电咀17，在导电咀两侧设置的循环水冷通道18，在循环水冷通道18旁设置的收缩型气体喷咀16所构成。为了保障窄间隙焊炬在坡口中的精确位置控制，可采用非接触式的激光自动跟踪系统，即由激光传感器11、二维自动跟踪执行机构10、计算机图像处理及跟踪控制系统15所构成。工作时，药芯焊丝6与工件1之间建立的药芯焊丝电弧为加热焊丝与工件的热源，该电弧被窄间隙焊炬4中的收缩型气体喷咀16喷出的CO2气体从焊缝长度方向的两个侧面进行较强热压缩，而坡口宽度方向侧受到较弱热压缩。这种非均匀热压缩的结果使电弧横截面形状成为椭圆形，长轴方向与坡口间隙宽度方向(G)平行。采用这种非均匀压缩的药芯焊丝电弧进行大厚板深窄坡口内自动平焊，自动立焊时，不需要传统窄间隙焊接时的任何电弧摆动技术，即可十分可靠地解决两侧壁的均匀熔合问题。配合焊接速度的无级调节和焊接能量参数的正确选择，可以获得焊缝表面成形显著中凹，表面光滑，焊缝成形系数(ψ=W/H)大且极易调整的高质量焊接接头。根据本专利技术制成的非均匀压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊接设备具有如下特点小车5和焊炬4极其简洁并可靠性更高；因采用药芯焊丝而可以十分灵活地适应所有工程用钢；自由成形的多层焊接，可以十分灵活地进行熔敷控制，进而方便有效地控制接头的一次组织及性能；低且易于调整的焊接线能量可以满足热敏感钢、高强钢的特殊焊接性需要；比传统技术更窄的坡口间隙将进一步降低焊接生产成本，提高焊接生产率。本专利技术的最佳实现方式是，采用细径镀铜无缝药芯焊丝；窄间隙焊炬精确位置控制采用非接触式的激光自动跟踪系统；选用四轮驱动的送丝机构，弧焊电源以缓降率低的直流平特性电源为宜。附附图说明图1为非均匀压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊接硬件系统示意图。图中1为工件及坡口，2为沿焊缝中心纵剖面的结晶焊缝，3为陶瓷成形衬垫，4为一体式窄间隙焊矩，5为自动焊小车，6为伸出段药芯焊丝，7为铝合金半柔性轨道，8为永久磁钢，9为与轨道上齿条相啮合的驱动齿轮，10为二维自动跟踪执行机构(电动十字滑块)，11为激光传感器，12为弧焊电源，13为四轮送丝机构，14为CO2气瓶，15为计算机图象处理及跟踪控制系统。附图2为实施例中沿焊缝中心纵向剖面的垂直立向下非均匀压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊原理示意图。图中α表示焊丝向上倾角，Vw表示焊接速度。附图3为实施例中的一种窄间隙焊矩的横截面结构示意图。20为陶瓷绝缘涂层，16为收缩型气体喷咀，17为导电咀，18为循环水冷通道，19为焊矩本体。附图4为非均匀压缩电弧示意图。21为非均匀压缩后的电弧横截面形状，G为坡口间隙(G=8～12mm)。附图5为焊缝横截面焊道形状示意图。图中W表示焊道宽度，H表示每道焊缝厚度，e表示焊缝金属向两侧壁熔合浸润最高点与焊道中部最低点之差，实施例中当W=7～10mm时，e一般为3～6mm。附图6为非均匀压缩药芯焊丝电弧一体式窄间隙焊矩整体结构示意图。权利要求1．一种带有一体式窄间隙焊炬和自动跟踪系统的非均匀压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊接设备，其特征在于所述的一体式窄间隙焊矩为非均匀压缩窄间隙焊矩，它由外表面喷涂有绝缘涂层的扁平型焊炬本体，在扁平型焊炬本体内中间位置设置的导电咀，在导电咀两侧设置的循环水冷通道，在循环水冷通道旁设置的收缩型气体喷咀所构成。2．根据权利要求1所述的非均匀压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊接设备，其特征在于所述的跟踪系统采用由激光传感器，二维自动跟踪执行机构，计算机图像处理及跟踪控制系统所构成。全文摘要一种带有一体式窄间隙自动焊炬和非接触式跟踪系统的非均匀压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊接设备。窄间隙焊炬文档编号B23K9/173GK1212918SQ9710925公开日1999年4月7日 申请日期1997年9月26日 优先权日1997年9月26日专利技术者张富巨, 赖荆平, 肖荣清, 关承英, 张建强 申请人:武汉水利电力大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有一体式窄间隙焊炬和自动跟踪系统的非均压缩药芯焊丝电弧窄间隙自动焊接设备，其特征在于：所述的一体式窄间隙焊矩为非均匀压缩窄间隙焊矩↑［［４］］，它由外表面喷涂有绝缘涂层↑［［２０］］的扁平型焊炬本体↑［［１９］］，在扁平型焊炬本体 ↑［［１９］］内中间位置设置的导电咀↑［［１７］］，在导电咀↑［［１７］］两侧设置的循环水冷通道↑［［１８］］，在循环水冷通道↑［［１８］］旁设置的收缩型气体喷咀↑［［１６］］所构成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：张富巨，赖荆平，肖荣清，关承英，张建强，
申请(专利权)人：武汉水利电力大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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