立式環縫焊機的製作方法

2023-06-15 22:41:06

專利名稱：立式環縫焊機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於焊接設備領域，涉及一種焊機，尤其涉及一種用於薄壁不鏽鋼 三通承口無氧化焊接的立式環縫焊機。
背景技術：
眾所周知，受不鏽鋼材料延展性較差的特性限制，流體用的薄壁不鏽鋼三通生 產，不能直接用薄壁焊管拉伸成型，只能中間頭拉伸一小段，割口後再焊接一截直管以 保證承口長度，目前用於不鏽鋼三通管件焊接的生產工藝，主要有兩種，一種是手工氬 弧焊，特點是效率低，焊接不均勻，合格率低，通常用於樣品製作或新產品小批量生 產；另一種方法是採用臥式環縫焊機焊接，優點是效率較高，焊接質量較好。如中國實 用新型專利ZL200920027186.4公開的一種可自動焊接環縫的設備，它包括工件固定裝置 和焊槍裝置；其中工件固定裝置包括設備臺架、調速電機、減速機、工件固定模具、橫 向氣缸、橫向氣缸固定板、縱向氣缸連杆、導套、縱向氣缸、縱向氣缸固定板、導套固 定杆，設備臺架的一側設有縱向氣缸固定板、導套固定杆，導套固定杆與導套固接，縱 向氣缸固定在縱向氣缸固定板上，縱向氣缸連杆與縱向氣缸固接，橫向氣缸固定板與縱 向氣缸連杆固接，橫向氣缸與橫向氣缸固定板固接，減速機固定在設備臺架上方並與調 速電機連接；焊槍固定裝置包括焊槍架和焊槍。這類臥式焊機的缺點是設備主軸和尾座 較正難度較高，且裝夾及取出都不方便，產品容易掉落，所配的氬弧焊機只能保護產品 外側表面，但產品內壁嚴重暴露在空氣中，氧化嚴重，導致產品強度下降，並需增加去 除氧化皮的工序。

實用新型內容本實用新型主要是針對現有技術存在的產品生產效率不高、焊接合格率低等技 術問題，提供一種用於焊接薄壁不鏽鋼三通承口的立式環縫焊機，利用本實用新型可簡 化產品的裝夾工序，提高焊接效率及焊接質量，達到焊接後管件內外無氧化的目的。本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種立式環縫焊機，包括工作檯、驅動裝置和焊槍，該焊機還包括使待加工產 品配合焊槍旋轉的旋轉機構，所述的旋轉機構包括主軸和驅動裝置，工作檯上設有主軸 安裝孔，主軸與主軸安裝孔相配合，主軸的下端與驅動裝置相連，主軸的上端設有用於 固定待加工產品的固定軸，主軸內設有用於傳輸保護氣的通孔，固定軸上開有氣孔，氣 孔與主軸內的通孔相連通，焊槍通過焊槍座固定在工作檯上。由於本實用新型為立式環 縫焊機，在裝夾和取出產品時非常方便，固定軸將產品固定牢靠，焊接時保護氣(通常 採用氬氣)經主軸內的通孔從固定軸上的氣孔噴出，而產品待焊接的部位位於氣孔的外 部，槽中的空氣被保護氣排開，使焊接面處於無氧環境，避免了高溫下不鏽鋼焊口直接 暴露在空氣中，大大的減少了產品內表面的氧化。作為優選，所述的驅動裝置包括皮帶輪、皮帶、變速箱和電動機，皮帶輪與主軸相連，皮帶輪通過皮帶與變速箱連接，變速箱上裝有電動機。作為優選，該焊機還包括保護氣傳輸機構，保護氣傳輸機構由空心頂針、鋼管 和進氣座組成，空心頂針位於所述的皮帶輪的正下方並與主軸的通孔相連通，空心頂針 通過軸承與鋼管連接，鋼管與進氣座之間螺紋連接。空心頂針與主軸直接採用錐度接 觸，由於錐度頭中間裝有軸承，可以隨著主軸一起旋轉，並保持保護氣傳輸結構密閉不漏氣。作為優選，該焊機還包括壓緊機構，壓緊機構由氣缸、橡膠頭和氣缸座組成， 氣缸座固定在工作檯上，氣缸位於主軸的上方，氣缸與氣缸座相連，氣缸的活塞上裝有 可隨待加工產品轉動的橡膠頭。壓緊結構用於避免產品在焊接時由於過熱產生變形而導 致上下部件錯位影響焊接效果。作為優選，所述的主軸與工作檯之間通過嵌套固定，嵌套的上部和下部均設有 軸承。有利於主軸的穩定，旋轉時不會擺動，保證焊接時焊槍與產品直接的距離始終保
持一致。作為優選，所述的固定軸下部為連接部、上部為產品座，連接部與產品座之間 設有臺階，連接部與主軸固定，產品座上設有環形的槽，槽內均勻分布6-15個氣孔，產 品座的外徑與待加工產品的內徑相配合。生產時可根據產品不同規格，更換不同大小的 產品座，產品座保證產品焊接線穩定的沿著主軸軸心旋轉，尺寸適當的產品座和壓緊結 構配合保證焊接線與焊槍槍芯(鎢極)保持適當的距離。作為優選，所述的焊槍座上固定一垂直的立柱，焊槍固定在槍夾內，槍夾與滑 杆連接，滑杆的另一端裝在固定套中，固定套上設有用於調節滑杆伸出長度的固定螺 絲，固定套的另一端為夾持部，固定在立柱上，固定套下方裝有定位套，固定套上設有 固定螺絲，固定螺絲可調節固定套與立柱之間的鬆緊度；固定套的上下位置則需要用定 位套來調節。作為優選，所述的工作檯上設有一個可水平調節位置的焊槍定位座，焊槍定位 座上端鑲有用於固定滑杆的磁石，保證焊槍與焊接部位的距離。作為優選，所述的焊槍座上設有兩條平行的滑道，四個定位螺絲通過滑道將焊 槍座固定在工作檯上。在加工規格相差較大的產品時，如果調節滑杆伸出長度和槍的 伸出長度還不能保證有效距離，可通過調節焊槍座的位置來使焊槍對準產品的待焊接部 位。因此，本實用新型主要用於薄壁不鏽鋼管件、尤其是薄壁不鏽鋼三通的承口無 氧化焊接，本實用新型可簡化產品的裝夾工序，提高焊接效率及焊接質量，達到焊接後 管件內外無氧化的目的。利用本實用新型焊機生產的產品焊縫外觀質量好，大大降低了 工人的勞動強度，縮短了產品的焊接時間。

圖1是本實用新型的一種主視結構示意圖。圖2是圖1的右視圖。圖3是圖1的俯視圖。圖4是本實用新型嵌套的一種剖視結構示意圖。[0019]圖5是本實用新型固定軸的一種結構示意圖。圖6是圖5所示的固定軸的剖視示意圖。標號說明嵌套1，工作檯2，主軸3，固定軸4，直管部分5，氣缸6，橡膠頭 7,三通半成品8，氣缸座9，焊槍座10，立柱11，焊槍12，槍夾13，滑杆14，固定套 15，固定螺絲16，螺絲17，定位套18，固定螺絲19，焊槍定位座20，皮帶輪21，皮帶 22，變速箱23，電動機24，空心頂針25，鋼管26，進氣座27，槽28，氣孔29，定位螺 絲30，定位螺絲31，連接部41，產品座42，臺階43。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說 明。實施例如圖1、2、3所示的立式環縫焊機採用立式結構裝夾待加工的產品(三通半成 品8)，工作檯2上設有主軸安裝孔，嵌套1垂直固定在工作檯2的主軸安裝孔內，嵌套1 的上部和下部均裝有軸承(見圖4)，嵌套1內部裝有主軸3，主軸3可在嵌套1內旋轉， 主軸3的內部設有用於傳輸保護氣的通孔，該通孔用於傳輸保護氣(保護氣體可為二氧 化碳或氬氣)。如圖5和圖6所示，固定軸4的下部為連接部41、上部為產品座42，連 接部41與產品座42之間設有臺階43，連接部與主軸3的上端螺紋連接，產品座42用於 固定產品的直管部分5，產品座42的外徑略小於三通半成品8的內徑，產品座42在三通 半成品8的焊接位置處開有一條寬度為2mm左右的環形的槽28，槽28內均勻分布8個 氣孔29，氣孔29用於焊接時對產品內壁焊接面提供保護氣。槽28以上的部分用於焊接 時固定三通半成品8，保證三通半成品8上、下兩部分水平方向不會錯位。固定軸4的正上方有一個氣缸6，氣缸活塞前端通過軸承裝有一個耐高溫的橡膠 頭7，橡膠頭7用於焊接時壓住三通半成品8，保證焊接時產品不會脫離固定軸，橡膠頭 可隨三通半成品8—起轉動。氣缸6固定在氣缸座9上，氣缸座9固定安裝在工作檯2 上。主軸3的底部連接一皮帶輪21，皮帶輪21通過皮帶22與變速箱23連接，變速 箱23上裝有電動機24，電動機24為主軸3提供動力，變速箱及變頻器用於調節主軸的旋 轉速度。皮帶輪21正下方為空心頂針25，空心頂針25通過軸承與鋼管26連接，鋼管與 進氣座27之間通過螺紋連接，鋼管的高度可上下調節，以保證空心頂針與主軸之間不漏 氣。進氣座27的側面有一接頭，用於連接保護氣。焊槍座10上設有兩條平行的滑道，四個定位螺絲31通過滑道將焊槍座10固定 在工作檯上，因此焊槍座10可水平移動；焊槍座10上固定一垂直的立柱11，焊槍12固 定在槍夾13內，槍夾13上設有螺絲，通過調整螺絲的鬆緊來調節焊槍的伸出長度，槍夾 13與滑杆14連接，滑杆14的另一端裝在固定套15中，固定套上設有用於調節滑杆伸出 長度的固定螺絲16，鬆開固定螺絲後可調節滑杆伸出長度，固定套15的另一端為鉗型的 夾持部，固定在立柱11上，可通過鬆開螺絲17使焊槍以固定柱為中心旋轉，固定套下方 裝有定位套18，固定套上裝有固定螺絲19，通過調整固定套的高低來調節焊槍高低。工作檯上設有一個可水平調節位置的焊槍定位座20，焊槍定位座20的兩側開有條形槽口，兩個定位螺絲30通過條形槽口將焊槍定位座20固定在工作檯上，焊槍定位座 20的上端鑲有一個用於固定滑杆14的磁石，以保證焊槍在焊接時不會移動。應理解，該實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。例 如，產品座上的槽內可根據生產要求均勻分布6-15個氣孔，均可實現本實用新型目的。 此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型 作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。本實用新型操作實例以生產DN50薄壁不鏽鋼三通接頭為例。先調機，在 主軸上連接適合DN50產品的固定軸，調節焊槍伸出長度、焊槍高度、滑杆伸出長度， 使焊槍鎢極與焊接線保持適當的距離。當滑杆緊貼磁鐵時 ，焊槍前端鎢針針尖離焊接線 0.8-2mm最為適當，將主軸轉速調到每分鐘2轉，將氬弧焊機電流調到35-40A，將氬弧 焊機連接的氬氣瓶打開，並將壓力調到0.15MPa左右，設定焊接370°、起弧5°、收弧 5°。生產時的操作步驟具體如下A)如圖1所示，將準備好的直通管放置於固定軸上，再將三通半成品置於直管 上面。B)將焊槍以立柱為中心順時針轉動，並利用磁鐵對滑杆的吸力將焊槍固定。C)啟動氣缸6，使橡膠頭7垂直壓住產品，防止焊接時產品上下部分脫離，同 時啟動保護氣，讓保護氣通過主軸、固定軸上的氣孔進入產品內部保護焊接部位，使焊 接部位避免在高溫時與空氣中的氧氣發生氧化反應。D)啟動焊機，主軸帶動產品開始旋轉時，焊槍開始引弧，旋轉至365°時焊槍 開始收弧；產品停止旋轉時，焊槍收弧完畢，將焊槍扳離焊槍定位座，氣缸退回原位， 取下產品，進入下一個產品生產周期。以上C、D步驟均可通過PLC系統實現自動，焊接用的直管及三通半成品必須 保證尺寸一致，否則由於焊接線高度變動，使內壁氣保護效果降低。本實用新型的立式環縫焊機還可用於不鏽鋼螺紋管件焊接，例如螺紋彎頭，只 需將固定軸換成帶螺紋的，將產品兩個部分手工輕輕點三個焊點，再將螺紋頭旋在固定 軸上，就可以實現環縫焊，生產彎頭時，不需要使用氣缸壓住產品。申請人:從2010年4月份開始使用此方法進行不鏽鋼管件焊接，以薄壁不鏽鋼 DN50三通接頭為例，用臥式環焊機調機需耗費約1小時，而且很難保證兩個部件完全同 心，因為臥式環焊機需要主軸和尾座同時固定產品，一旦中心有所錯位，產品在焊接過 程中也難免錯位，最終導致產品表面不平，合格率一般在90%左右。臥式環焊機裝夾時 必須用手握住產品，直到尾座頂芯將產品固定，存在一定的危險，裝夾時間大概需要20 秒，取出產品時也須用手託住產品再退芯，焊接初期產品溫度較高，容易燙傷手，若戴 手套小心翼翼從臥式環縫焊機上取出產品的時間大概需要8秒，加上焊接時間32秒，不 計調機時間每臺機每八小時能生產480件左右，並且由於產品內壁未受到保護，需要增 加去除氧化皮的工序，此工序後產品焊接部分明顯減薄，管件抗壓強度有所下降。而使用本實用新型生產同一款產品，調機可在10分鐘內完成，產品直接放在固 定套上，再放上三通半成品，另一隻手啟動氣缸，裝夾時間只需5秒。氣缸退出後直接 從固定軸上取出產品的時間只需2秒。焊接時間一樣，需要32秒。每臺機每八小時能生 產730件左右。由於產品旋轉時焊接距離不變，焊接效果非常均勻，合格率通常在98%以上，同時由於產品內壁得到二氧化碳氣體的保護，基 本沒有氧化層，使產品抗壓強度 得到保持，無需後續的去除氧化皮處理，產品外觀更加美觀。
權利要求1.一種立式環縫焊機，包括工作檯(2)、驅動裝置和焊槍(12)，其特徵在於 該焊機還包括使待加工產品配合焊槍旋轉的旋轉機構，所述的旋轉機構包括主軸(3)和 驅動裝置，工作檯上設有主軸安裝孔，主軸(3)與主軸安裝孔相配合，主軸(3)的 下端與驅動裝置相連，主軸(3)的上端設有用於固定待加工產品的固定軸(4)，主軸(3)內設有用於傳輸保護氣的通孔，固定軸(4)上開有的氣孔(29)，氣孔(29)與 主軸(3)內的通孔相連通，焊槍(12)通過焊槍座(10)固定在工作檯(2)上。
2.根據權利要求1所述的立式環縫焊機，其特徵在於所述的驅動裝置包括皮帶輪 (21)、皮帶(22)、變速箱(23)和電動機(24)，皮帶輪(21)與主軸相連，皮帶輪通過皮帶(22)與變速箱(23)連接，變速箱上裝有電動機。
3.根據權利要求2所述的立式環縫焊機，其特徵在於該焊機還包括保護氣傳輸機 構，保護氣傳輸機構由空心頂針(25)、鋼管(26)和進氣座(27)組成，空心頂針位 於所述的皮帶輪的正下方並與主軸的通孔相連通，空心頂針通過軸承與鋼管連接，鋼管 與進氣座之間螺紋連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的立式環縫焊機，其特徵在於該焊機還包括壓緊機 構，壓緊機構由氣缸(6)、橡膠頭(7)和氣缸座(9)組成，氣缸座(9)固定在工作 臺(2)上，氣缸(6)位於主軸(3)的上方，氣缸(6)與氣缸座(9)相連，氣缸(6)的活塞上裝有可隨待加工產品轉動的橡膠頭(7)。
5.根據權利要求1或2或3所述的立式環縫焊機，其特徵在於所述的主軸(3)與 工作檯(2)之間通過嵌套(1)固定，嵌套的上部和下部均設有軸承。
6.根據權利要求4所述的立式環縫焊機，其特徵在於所述的主軸(3)與工作檯 (2)之間通過嵌套(1)固定，嵌套的上部和下部均設有軸承。
7.根據權利要求1或2或3所述的立式環縫焊機，其特徵在於所述的固定軸(4) 下部為連接部(41)、上部為產品座(42)，連接部(41)與產品座(42)之間設有 臺階(43)，連接部與主軸固定，產品座(42)上設有環形的槽(28)，槽內均勻分布 6-15個氣孔(29)，產品座(42)的外徑與待加工產品的內徑相配合。
8.根據權利要求1或2或3所述的立式環縫焊機，其特徵在於所述的焊槍座(10) 上固定一垂直的立柱(11)，焊槍(12)固定在槍夾(13)內，槍夾與滑杆(14)連 接，滑杆的另一端裝在固定套(15)中，固定套上設有用於調節滑杆伸出長度的固定螺 絲(16)，固定套(15)的另一端為夾持部，固定在立柱(11)上，固定套下方裝有定 位套(18)，固定套上設有固定螺絲(19)。
9.根據權利要求8所述的立式環縫焊機，其特徵在於所述的工作檯上設有一個可 水平調節位置的焊槍定位座(20)，焊槍定位座(20)上端鑲有用於固定滑杆的磁石。
10.根據權利要求9所述的立式環縫焊機，其特徵在於所述的焊槍座(10)上設有 兩條平行的滑道，四個定位螺絲(31)通過滑道將焊槍座(10)固定在工作檯上。
專利摘要本實用新型屬於焊接設備領域，涉及一種用於薄壁不鏽鋼三通承口無氧化焊接的立式環縫焊機，該焊機包括工作檯、驅動裝置和焊槍，該焊機還包括使待加工產品配合焊槍旋轉的旋轉機構，所述的旋轉機構包括主軸和驅動裝置，工作檯上設有主軸安裝孔，主軸與主軸安裝孔相配合，主軸的下端與驅動裝置相連，主軸的上端設有用於固定待加工產品的固定軸，主軸內設有用於傳輸保護氣的通孔，固定軸上開有氣孔，氣孔與主軸內的通孔相連通，焊槍通過焊槍座固定在工作檯上。本實用新型可簡化產品的裝夾工序，提高焊接效率及焊接質量，達到焊接後管件內外無氧化的目的，同時大大降低了工人的勞動強度，縮短了產品的焊接時間。
文檔編號B23K9/12GK201792084SQ20102053165
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者孫杰, 胡萍輝, 鄭溫宇, 阮成福, 黃明輝 申請人:浙江天興管業有限公司