[實用新型]摩擦疊焊機床

無效

• 申請號: 200920220603.7
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN201579537U
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）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）人: 北京石油化工學院;北京賽福斯特技術有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23P6/00
• 代理公司: 小松專利事務所 11132
• 代理人: 陳祚齡

技術領域

本實用新型涉及一種摩擦疊焊機床，尤其是既可用于平板裂紋焊接修復，又可用于管道裂紋焊接修復的摩擦疊焊機床。

背景技術

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：首先在母材上預鉆焊孔，然后直徑略小的塞棒高速旋轉插入焊孔，同時在塞棒上施加軸向力并保持一定的進給速度，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表面之間達到密切結合。預鉆焊孔以及相應塞棒的形狀，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，也可以是間隔推進。

摩擦疊焊主要用于厚壁鋼結構裂紋修復，特別是水下鋼結構。摩擦疊焊用于水下鋼結構裂紋修復，與高壓焊接等傳統的水下焊接方法相比的突出優點是：焊接參數不受水深影響，不需要根據水深重新評定焊接參數，淺水參數可以直接用于深水；作業在水中直接實施，不需要營造高壓環境等特殊空間；可以與ROV配套、實現全套作業完全自動化，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走向深水；既能用于海洋平臺裂紋修復，也能用于海底管道的不停輸修復。

因此，針對摩擦疊焊技術設計一種機床是十分必要的。

發明內容

根據背景技術所述，本實用新型的目的是為了設計一種適應海洋石油開發已經進入超深水域的需要，可以降低水下維修作業成本，提高修復質量的摩擦疊焊機床。

為了實現上述目的，本實用新型提出以下技術方案：

一種摩擦疊焊機床，主要由焊接機頭、液壓系統、電氣系統和控制程序組成。焊接機頭由主軸、主軸軸向進給機構、主軸橫向運動機構、主軸環向運動機構、裝夾機構和環向鎖緊機構組成。裝夾機構和環向鎖緊機構采用液壓驅動，其余運動均采用伺服電機驅動。主軸轉速、主軸軸向進給、主軸橫向運動和主軸環向運動，均采用計算機程序進行控制。

本實用新型設計的摩擦疊焊機床具有如下優點：

(1)本實用新型的裝夾機構和環向鎖緊機構采用液壓驅動，保證焊接機頭的牢固裝夾以及在任意某個環向位置的可靠鎖緊。

(2)本實用新型的主軸、主軸軸向進給機構、主軸橫向運動機構、主軸環向運動機構采用伺服電機驅動，保證了各軸位置、運動速度的精確控制，滿足摩擦疊焊要求。

(3)本實用新型主軸旋轉、主軸軸向進給、主軸橫向運動和主軸環向運動，均采用計算機程序進行控制，自動化程度高，操作、記錄方便。

附圖說明

圖1為本實用新型的總體結構示意圖

圖2為本實用新型的裝夾機構示意圖

圖3為本實用新型的環向鎖緊機構示意圖

圖中：1-主軸，11-主軸軸向進給機構，12-主軸橫向運動機構，13-主軸環向運動機構，2-環向鎖緊機構，21-環向驅動齒輪，22-環向安裝圈，23-鎖緊摩擦塊，3-裝夾機構，31-絞架座，32-杠桿，4-油缸，5-管道

具體實施方式

由圖1示出，一種摩擦疊焊機床，主要由焊接機頭、液壓系統、電氣系統和控制程序組成。其中：焊接機頭由主軸1、主軸軸向進給機構11、主軸橫向運動機構12、主軸環向運動機構13、裝夾機構3和環向鎖緊機構2組成；裝夾機構3和環向鎖緊機構2采用液壓驅動，其余運動均采用伺服電機驅動；主軸轉速、主軸軸向進給、主軸橫向運動和主軸環向運動，均采用計算機程序進行控制。

管道焊接時，首先采用圖2所示的裝夾機構3抱緊管道5，然后摩擦主軸1頭上安裝鉆頭，主軸軸向進給機構11向下運動、主軸1旋轉、預鉆焊孔，接著取下鉆頭、安裝塞棒，主軸軸向進給機構11向下運動并且主軸1高速旋轉，完成單元成型。根據裂紋軌跡，主軸橫向運動和主軸環向運動，到達下一個待焊位置。

圖3所示的環向鎖緊機構3通過鎖緊摩擦塊23實現焊接機頭鎖緊，開始下一個單元成型過程。