[發明專利]一種防止空心螺柱焊熔池內涌的裝置及方法

在審

• 申請號: 202011362157.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112548284A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 張德庫;王以珅;王克鴻;張安邦;王嘉偉;周琦
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K9/20
• 分類號: B23K9/20;B23K9/32
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 趙毅

本發明公開了一種防止空心螺柱焊接熔池內涌的裝置，該裝置包括焊槍單元、焊槍氣爪、紅外信號接收器、空心螺柱、紅外信號接收器探頭、輸氣管、無極電磁氣閥、儲氣罐、計算機、A/D信號轉換器、螺柱焊機、焊接機器人、焊槍整體、工作臺、輸氣裝置。其中，紅外信號接收器水平放置于工作臺上，將接受到的紅外信號傳輸至計算機，計算機將處理過的信號輸入A/D信號轉換器，通過轉換分別發出信號至輸氣裝置與螺柱焊機，隨后焊接機器人帶動焊槍整體開始進行焊接，輸氣裝置通過計算機發出的信號實時調整氣閥的通氣量。本發明可以有效解決空心螺柱焊熔池內涌的問題。

技術領域

本發明屬于螺柱焊焊接領域，具體為一種防止空心螺柱焊熔池內涌的裝置及方法。

背景技術

空心螺柱焊焊技術是將金屬空心螺柱或類似的小型回轉體工件焊于大型工件表面的一種焊接方法，而空心螺柱主要應用于大型鋼構件儀器儀表的固定，其有效螺紋長度將決定空心螺柱的使用。有效螺紋長度是指在為螺柱焊接完成之后熔化后的內螺紋高度，在針對空心螺柱與高強厚板構件的感應+拉弧復合熱源螺柱焊接方法中，存在兩個減少有效高度的過程：第一是焊接過程中電弧會熔化小部分螺紋；第二是在射釘階段空心螺柱劇烈撞擊液態熔池，熔池將會順著中心空壁向上翻涌進而破壞可以使用的螺紋長度。由于熔池劇烈翻涌，其運動狀態無法控制，不論如何調整工藝參數，內部螺紋都會因為熔池的翻涌而被破壞一部分，即有效高度總小于螺柱高度，影響儀器儀表的安裝工作。所以如何最大程度減小內涌是當前空心螺柱焊技術中一個迫在眉睫的問題。

有效長度的減少會影響螺柱的實用能力，若熔池翻涌過度則可能直接導致螺柱的報廢，降低螺柱的合格率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種防止空心螺柱焊熔池內涌的裝置及方法，使空心螺柱的有效螺紋部分達到指定高度，便于進一步的裝配配合，有效解決了螺柱焊接頭質量及力學性能不良的問題，擴大了螺柱焊的適用范圍。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種防止空心螺柱焊熔池內涌的裝置，包括焊槍單元、所述的焊槍單元包括焊槍氣爪、紅外信號接收器、空心螺柱、紅外信號接收器探頭；還包括輸氣裝置，所述的輸氣裝置包括輸氣管、無極電磁氣閥、儲氣罐，此外該裝置包括計算機、A/D信號轉換器、螺柱焊機、焊接機器人、焊槍、工作臺；其中，紅外信號放大器水平放置于工作臺上，將接受到的紅外信號傳輸至計算機，計算機將處理過的信號輸入A/D信號轉換器，通過轉換分別發出信號至輸氣裝置與螺柱焊機，隨后焊接機器人帶動焊槍開始進行焊接，輸氣裝置通過計算機發出的信號實時調整氣閥的通氣量。

進一步的，紅外信號接收器探頭安裝在焊槍單元的底部中心位置，利用空心螺柱底部熔池所釋放的紅外線進行測距，并將所得到的紅外電信號輸入紅外信號接收器進行放大。

進一步的，輸氣管一端伸入紅外信號接收器探頭下方，向焊接熔池中吹氣，輸氣管另一端連接無極電磁氣閥，無極電磁氣閥與儲氣罐相連。

進一步的，所使用的輸氣管末端的材料采用耐高溫透明石英玻璃或透明陶瓷。

進一步的，該方法包括步驟如下：

步驟1：打開輸氣裝置的開關，根據空心螺柱的內徑調節初始輸氣量后，設定好焊接電流與焊接時間，開始焊接；

步驟2：待焊槍拉弧完畢，空心螺柱與母材之間形成熔池后，當電弧熄滅瞬間，螺柱焊機向紅外信號接收器探頭發出電信號使之開始工作；開始射釘階段，焊槍帶動螺柱下壓進熔池，同時紅外信號接收器實時接探頭的原始信號，之后經過放大處理后輸入計算機中；