[發明專利]一種90度彎管內表面環向全位置TIG自動堆焊設備及其焊接方法

有效

• 申請號: 201110287245.3
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102350567A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 谷文;李堅
• 申請（專利權）人: 中國第一重型機械股份公司;中國第一重型機械集團大連加氫反應器制造有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/167;B23K9/133;B23K9/095;B23K101/06
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種90度彎管內表面環向全位置TIG自動堆焊設備及其焊接方法，特別適用于整體90度彎管內壁防腐層的堆焊和相同直徑的直管對接后，接口處和直管的內壁的防腐層堆焊，屬于自動焊設備和焊接方法技術領域。

背景技術

90度彎管接頭是容器進、出口，石化領域管網中常用的管接頭，其容器上部彎管是一個90度彎管，下部卸料管由90度彎管與直管組成?，F有的30度彎管內壁自動堆焊機，是早期研制的。因彎管需要旋轉，直焊頭會與工件內壁干涉，在滿足工件尺寸變化范圍時，能夠實現彎管不刮碰焊頭的角度最大為30度。通過30度彎管旋轉、變位和焊頭變寬度擺動，使堆焊位置始終處于水平位置，焊完一周后變位器將彎管變位到下一圈繼續焊接，實現30度彎管水平位置TIG自動堆焊。設備由PLC控制旋轉速度，擺動寬度，工件提升、傾角和焊頭橫移動作，通過電控方式，完成彎管沿彎管中心轉動的變位，使焊接位置始終處于水平位置。目前只能采用分段堆焊，采用手工焊組焊方法，實現90度彎管內防腐層的堆焊。由于90度彎管是由3段30度彎管組焊成的。組焊時需要預熱焊接，焊完后需要進行射線探傷，合格后再預熱，手工進行焊口處內表面首層309L堆焊，探傷合格后進行347L堆焊，合格后進行下一道焊口的組焊，過程與上述相同。另外有一種90度彎管堆焊設備采用的是融化極氣體保護焊，沿彎管內壁縱向進行堆焊，焊接時彎管通過變位器完成焊接軌跡運動。顯然，以上兩種焊接方法存在以下問題：

1、焊接過程由自動堆焊和手工組焊、堆焊實現，不能實現全自動焊接，組焊位置存在出現焊接缺陷返修的隱患；

2、組焊處需要進行射線探傷，著色和超聲探傷，需要冷卻后才能進行，焊接時又需要預熱，浪費燃氣，增加生產成本，生產周期長。

3、縱向90度彎管堆焊設備，容易出現缺陷的引弧和收弧都集中在管兩端，端頭不易平齊，變位器體積龐大，焊接時彎管與變位器一起轉動，需要完全固定牢靠，焊接過程不能觀察。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提出一種90度彎管內表面環向全位置TIG自動堆焊設備及其焊接方法，該自動焊設備通過電氣控制六軸聯動，實現焊頭沿彎管內壁環向焊接，焊頭橫向擺動，擺動寬度由程序根據焊頭所在彎管圓周位置計算確定。焊完一周后焊頭沿彎管中心移動到下一條焊道位置，反向旋轉連續進行焊接，一次完成整體90度彎管的內壁防腐層的堆焊任務，減少兩道組焊口的成本和缺陷隱患，從而提高焊接質量和能源消耗，另外還可完成90度彎管與對接直管的內壁堆焊。

本發明為解決上述問題所采用的技術方案是：一種90度彎管內表面環向全位置TIG自動堆焊設備，它主要包括一個安裝在基座上的變位機構、一個工作臺和一個旋轉焊頭，還包括電氣控制裝置、TIG焊接電源和冷卻水箱，旋轉焊頭通過變位機構調節在工作臺上工件的堆焊位置。所述變位機構包含水平行走機構、水平旋轉機構、升降機構和水平伸縮橫梁。所述水平行走機構直接設置在基座上，通過行走驅動電機減速機經齒輪齒條驅動在直線導軌上作水平行走。所述水平旋轉機構經水平旋轉機構立柱設置在水平行走機構的上方，水平旋轉驅動電機減速機通過齒輪傳動驅動水平旋轉架旋轉；在水平旋轉架上設有一個升降架，在升降架內設置所述升降機構，升降機構通過升降驅動電機減速機經螺桿螺母驅動升降滑座沿升降架移動；在升降滑座上固定連接一個伸縮橫梁滑座，所述水平伸縮橫梁設置在伸縮橫梁滑座上，通過水平伸縮驅動電機減速機經螺桿螺母驅動伸縮橫梁滑架在伸縮橫梁滑座上移動。在水平伸縮橫梁的端部通過焊頭連接裝置連接所述旋轉焊頭，由電氣控制裝置，按旋轉焊頭所處位置，對應擺動寬度，正向一周，反向一周，連續實現90度整體彎管內壁防腐層的堆焊作業。

所述焊頭連接裝置采用第一焊頭連接過渡梁。

所述焊頭連接裝置采用手動焊頭旋轉半徑調整橫梁與第二焊頭連接過渡梁的組合結構。

所述水平行走機構采用齒輪齒條傳動機構，在所述基座上設置二個方鋼，在方鋼上各固定一個直線導軌，在其中一個直線導軌側面固定一個行走齒條，行走驅動電機減速機驅動與行走齒條嚙合的行走驅動齒輪。

所述水平旋轉機構采用齒輪傳動機構，水平旋轉驅動電機減速機經水平旋轉驅動小齒輪驅動水平旋轉驅動大齒輪與水平旋轉架一起旋轉。

所述升降機構采用螺桿螺母傳動機構，升降驅動電機減速機經滾珠螺桿驅動與滾珠螺母固定在一起的升降滑座升降。

所述水平伸縮橫梁采用螺桿螺母傳動機構，水平伸縮驅動電機減速機經螺桿、與伸縮橫梁滑座固定在一起的螺母驅動伸縮橫梁滑架移動。

所述旋轉焊頭采用立向旋轉機構和橫向擺動機構。