[實(shí)用新型]摩擦疊焊機(jī)床

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920220603.7
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN201579537U
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焦向東;周燦豐;陳家慶;高輝;占宏偉;張艷清;欒國紅;柴鵬;張立斌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京石油化工學(xué)院;北京賽福斯特技術(shù)有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23P6/00
• 代理公司: 小松專利事務(wù)所 11132
• 代理人: 陳祚齡

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種摩擦疊焊機(jī)床，尤其是既可用于平板裂紋焊接修復(fù)，又可用于管道裂紋焊接修復(fù)的摩擦疊焊機(jī)床。

背景技術(shù)

摩擦疊焊形式上可以看作是沿著裂紋排列的一系列摩擦塞焊單元成型的組合。單元成型過程是：首先在母材上預(yù)鉆焊孔，然后直徑略小的塞棒高速旋轉(zhuǎn)插入焊孔，同時在塞棒上施加軸向力并保持一定的進(jìn)給速度，塞棒與母材的接觸界面因為摩擦熱而溫度升高，塞棒的變形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，塞棒產(chǎn)生塑性變形與流動，隨著塑性化金屬材料不斷填充焊孔以及表面雜質(zhì)的不斷排出，接觸界面迅速從焊孔底部上移，同時塑性化金屬材料與焊孔內(nèi)表面之間達(dá)到密切結(jié)合。預(yù)鉆焊孔以及相應(yīng)塞棒的形狀，可以是圓柱形，也可以是圓錐形。沿著裂紋，一系列單元過程相互搭接，便形成了完整的焊縫。搭接的形式，可以是順序推進(jìn)，也可以是間隔推進(jìn)。

摩擦疊焊主要用于厚壁鋼結(jié)構(gòu)裂紋修復(fù)，特別是水下鋼結(jié)構(gòu)。摩擦疊焊用于水下鋼結(jié)構(gòu)裂紋修復(fù)，與高壓焊接等傳統(tǒng)的水下焊接方法相比的突出優(yōu)點(diǎn)是：焊接參數(shù)不受水深影響，不需要根據(jù)水深重新評定焊接參數(shù)，淺水參數(shù)可以直接用于深水；作業(yè)在水中直接實(shí)施，不需要營造高壓環(huán)境等特殊空間；可以與ROV配套、實(shí)現(xiàn)全套作業(yè)完全自動化，突破飽和潛水深度限制，從而第一次有可能真正促使水下連接技術(shù)走向深水；既能用于海洋平臺裂紋修復(fù)，也能用于海底管道的不停輸修復(fù)。

因此，針對摩擦疊焊技術(shù)設(shè)計一種機(jī)床是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)背景技術(shù)所述，本實(shí)用新型的目的是為了設(shè)計一種適應(yīng)海洋石油開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入超深水域的需要，可以降低水下維修作業(yè)成本，提高修復(fù)質(zhì)量的摩擦疊焊機(jī)床。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案：

一種摩擦疊焊機(jī)床，主要由焊接機(jī)頭、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和控制程序組成。焊接機(jī)頭由主軸、主軸軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、主軸橫向運(yùn)動機(jī)構(gòu)、主軸環(huán)向運(yùn)動機(jī)構(gòu)、裝夾機(jī)構(gòu)和環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)組成。裝夾機(jī)構(gòu)和環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)采用液壓驅(qū)動，其余運(yùn)動均采用伺服電機(jī)驅(qū)動。主軸轉(zhuǎn)速、主軸軸向進(jìn)給、主軸橫向運(yùn)動和主軸環(huán)向運(yùn)動，均采用計算機(jī)程序進(jìn)行控制。

本實(shí)用新型設(shè)計的摩擦疊焊機(jī)床具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型的裝夾機(jī)構(gòu)和環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)采用液壓驅(qū)動，保證焊接機(jī)頭的牢固裝夾以及在任意某個環(huán)向位置的可靠鎖緊。

(2)本實(shí)用新型的主軸、主軸軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、主軸橫向運(yùn)動機(jī)構(gòu)、主軸環(huán)向運(yùn)動機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)驅(qū)動，保證了各軸位置、運(yùn)動速度的精確控制，滿足摩擦疊焊要求。

(3)本實(shí)用新型主軸旋轉(zhuǎn)、主軸軸向進(jìn)給、主軸橫向運(yùn)動和主軸環(huán)向運(yùn)動，均采用計算機(jī)程序進(jìn)行控制，自動化程度高，操作、記錄方便。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本實(shí)用新型的裝夾機(jī)構(gòu)示意圖

圖3為本實(shí)用新型的環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)示意圖

圖中：1-主軸，11-主軸軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，12-主軸橫向運(yùn)動機(jī)構(gòu)，13-主軸環(huán)向運(yùn)動機(jī)構(gòu)，2-環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)，21-環(huán)向驅(qū)動齒輪，22-環(huán)向安裝圈，23-鎖緊摩擦塊，3-裝夾機(jī)構(gòu)，31-絞架座，32-杠桿，4-油缸，5-管道

具體實(shí)施方式

由圖1示出，一種摩擦疊焊機(jī)床，主要由焊接機(jī)頭、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和控制程序組成。其中：焊接機(jī)頭由主軸1、主軸軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)11、主軸橫向運(yùn)動機(jī)構(gòu)12、主軸環(huán)向運(yùn)動機(jī)構(gòu)13、裝夾機(jī)構(gòu)3和環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)2組成；裝夾機(jī)構(gòu)3和環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)2采用液壓驅(qū)動，其余運(yùn)動均采用伺服電機(jī)驅(qū)動；主軸轉(zhuǎn)速、主軸軸向進(jìn)給、主軸橫向運(yùn)動和主軸環(huán)向運(yùn)動，均采用計算機(jī)程序進(jìn)行控制。

管道焊接時，首先采用圖2所示的裝夾機(jī)構(gòu)3抱緊管道5，然后摩擦主軸1頭上安裝鉆頭，主軸軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)11向下運(yùn)動、主軸1旋轉(zhuǎn)、預(yù)鉆焊孔，接著取下鉆頭、安裝塞棒，主軸軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)11向下運(yùn)動并且主軸1高速旋轉(zhuǎn)，完成單元成型。根據(jù)裂紋軌跡，主軸橫向運(yùn)動和主軸環(huán)向運(yùn)動，到達(dá)下一個待焊位置。

圖3所示的環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)3通過鎖緊摩擦塊23實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)頭鎖緊，開始下一個單元成型過程。