小口徑長管內焊縫焊機的製作方法
2023-05-16 20:44:21 1
專利名稱：小口徑長管內焊縫焊機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於小口徑長管的內焊縫焊機，特別是用於油氣輸送的小口徑長管氬弧焊的內焊縫焊機。
背景技術：
隨著現代油氣開採輸送技術的發展，油氣井越來越深，開採工況越來越惡劣，輸送管線越來越長，管線壓力越來越高，原油氣又含大量強腐蝕性和劇毒的硫化氫氣體，對現代油氣開採用鋼管制造提出了更高的技術要求。其要求管線要具有良好的耐腐蝕性能和高等級機械性能，同時還必須有高可靠性。現在國內一些低壓油氣田採用的內襯不鏽鋼複合管， 即在碳鋼管內襯不鏽鋼管以達到高強度和耐腐蝕的目的。但這種不鏽鋼複合管基層和復層存在間隙，在長期的高壓強蝕狀態下不鏽鋼層易脫落，造成堵管。目前此類管線原油氣輸送管大多數還是採用內覆不鏽鋼複合管，內覆不鏽鋼複合管的生產工藝有兩種，一種為碳鋼管內孔堆焊不鏽鋼生產，目前進口不鏽鋼複合管大多採用此類工藝生產，其焊接難度大，耗能多為其價格昂貴的主要原因。另一種為不鏽鋼複合板卷制生產，是將不鏽鋼複合管的基層和復層是用爆炸焊接或冶金結合的方式將兩種金屬複合在一起的，不鏽鋼層與碳鋼層不會脫落，此種方法成形後需使用內焊裝置焊一條內焊縫， 目前使用的內焊設備，包括底座、裝夾系統、焊槍系統、送絲機構和焊接控制系統，裝夾系統系統包括一固定板和通過絲杆-螺母副驅動的移動壓板，可將工件定位於固定板與移動壓板之間；焊槍系統包括導軌、裝於導軌上的小車、設於小車上的立柱、與立柱通過導軌副配合的滑塊，立柱與滑塊還通過絲杆-螺母副相連，絲杆通過傳動裝置由電機驅動，滑塊上固設有橫梁，橫梁的端部連接有框架結構的焊槍，焊槍內設有十字滑塊結構的擺弧架，焊接電極固定於擺弧架上，擺弧架可在二維方向調整焊接電極的位置；所述送絲機構包括固設於立柱上的絲盤、位於焊槍內的絲管、以及可前後移動絲管的輸送裝置，焊絲繞於絲盤上且其前端穿過絲管，在絲盤前設有一送絲機；焊接控制系統通過線路與焊接電極、擺弧架、送絲機相連。使用時，工件固定不動，通過電機、傳動裝置、絲杆-螺母副來調整橫梁及焊槍的縱向位置，擺弧架可對焊接電極的位置進行微調，對準焊縫，焊接時，通過控制小車沿工件的軸向移動，並由輸送裝置同步移動絲管和送絲機連續送絲，由焊接電極完成內焊；但該裝置用於小口徑、長管時難以滿足要求，一是因為焊接時橫梁及焊槍需沿軸向移動，不可避免地會引起二者的振動，加上工件較長，橫梁也一定較長，又為懸臂結構，其本身的剛性較差， 焊槍的重量較輕，將導致振幅加大，焊槍的穩定性較差，嚴重降低了焊縫的成形質量；二 由於焊槍內還需安裝絲管的輸送裝置，將加大其徑向尺寸，所適用的工件口徑受到限制，且焊槍沒有冷卻裝置，在用於小口徑、長管時，管內聚集了大量焊接釋放出的熱能，焊接時間又較長，焊槍長時間處於高溫狀態下易變形，這也將影響焊接質量
發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的上述不足，提供一種小口徑長管內焊縫焊機，它具有剛性好、焊槍的徑向尺寸小、穩定性好、變形小的優點，可用於小口徑、長管的內焊，且焊接質量高。為達到上述目的，本發明的小口徑長管內焊縫焊機，包括底座、焊槍系統、送絲機構、移動小車系統和焊接控制系統，焊槍系統包括電機、立柱、滑塊、橫梁以及焊槍，在立柱上設有縱向的絲杆和導軌，絲杆與電機通過減速傳動裝置相連，滑塊上固設有與絲杆配合的螺母，並在該滑塊上設有與導軌配合的滾輪，其特徵在於所述橫梁為中空管並固聯在滑塊上，焊槍包括中空的前端板和後端板、與前、後端板固聯的至少三根中空的連接管，前、後端板內均設有隔板，在前端板上固聯有與其不同內腔相通的進水管和出水管，在前端板還設有連接座，連接座與橫梁的前端相連，在連接管之間固設有擺弧架，焊接電極固定於擺弧架上；所述移動小車系統包括通過兩導軌副和齒輪-齒條副安裝於底座上的小車、固設於小車底部的變頻電機和固設於小車上的至少兩套定位夾緊裝置，所述齒條固定於底座上， 齒輪裝於變頻電機的輸出軸上，每套定位夾緊裝置包括固設於小車上的定位板、安裝於定位板中部的兩個滾輪，不同定位板上的兩個滾輪分別同軸，在每塊定位板兩端均設有可旋轉的絲杆，絲杆上均裝有螺母，每個螺母與各自的夾板固聯，螺母與定位板設有配合的滑軌與滑槽，絲杆的端部均設有手柄；所述送絲機構包括絲盤、設於滑塊、橫梁、連接座、前端板內以及連接管之間的絲管，焊絲繞於絲盤上且其前端穿過絲管，在絲盤前設有一送絲機；焊接控制系統通過線路與焊接電極、擺弧架、送絲機相連。上述減速傳動裝置包括鏈輪鏈條機構和渦輪蝸杆機構，渦輪裝於絲杆的端部，鏈輪鏈條機構的兩鏈輪分別裝於蝸杆和電機的轉軸上。本發明通過定位夾緊裝置將工件固定於小車上，焊接時，變頻電機通過齒輪-齒條副使得小車沿底座上的導軌軸向移動，而焊槍保持靜止，可大幅降低焊槍的振動，提高其穩定性，由於工件的質量較大，小車移動時的振動對工件的影響很小，工件移動平穩，工件與焊接電極之間的距離基本保持恆定，可保證長管焊接焊縫的成形質量；中空的橫梁即可減輕重量，又可提高剛性，且便於連接線路和絲管的設置，減小徑向尺寸；由於焊槍保持靜止，絲管無需移動，可取消原來的輸送裝置，減小了焊槍的徑向尺寸，可適用於小口徑的工件；中空的連接管既可減輕重量，提高剛性，通過進水管和出水管對焊槍注入冷卻水，又可對焊槍進行降溫，即使長時間在管內溫度很高的小口徑工件內使用，焊槍也不易變形，從而確保焊接質量。作為本發明的進一步改進，所述連接座的下端連有兩個球形導向輪；通過調整滑塊的縱向位置，可使得球形導向輪與工件的內壁接觸，對焊槍提供支撐，可提高焊槍的剛性，進一步提高焊接質量；
作為本發明的進一步改進，所述連接管為中空的橢圓管，且橢圓的長軸位於縱向；該結構可提高連接管和焊槍的剛性；
作為本發明的進一步改進，所述送絲機構還包括設於連接座內的前端送絲機，該送絲機通過線路與焊接控制系統相連；通過二級送絲，在長管焊接時可提高送絲的連續性和平穩性；
作為本發明的進一步改進，在底座上設有一個或一個以上的輔助橫梁旋轉支架；在不工作時，轉動輔助橫梁旋轉支架，使其支撐橫梁的底部，可避免長期閒置時橫梁產生變形，提高橫梁的剛性；
作為本發明的進一步改進，在連接管上還固設有攝像頭，一顯示器與攝像頭相連；可觀測焊接時的工作狀態，以便隨時調整相應的部件，確保焊接質量。 綜上所述，本發明具有剛性好、焊槍的徑向尺寸小、穩定性好、變形小的優點，可用於小口徑、長管的內焊，且焊接質量高。
圖1為本發明實施例的立體圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為每套定位夾緊裝置的主視圖。
圖4為圖3的俯視圖。
圖5為圖4的A-A剖視圖。
圖6為焊槍的主視圖。
圖7為圖6的俯視圖。
圖8為圖6的B-B剖視圖。
圖9為前端板的主視圖。
圖10為後端板的主視圖。
圖11為送絲機構的主視圖。
圖12為圖2的工作狀態圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。如圖1、圖2所示，該小口徑長管內焊縫焊機，包括底座1、焊槍系統、送絲機構、移動小車系統和焊接控制系統50，焊槍系統包括電機2、立柱3、滑塊4、橫梁5以及焊槍10，在立柱3上設有縱向的絲杆(未示出)和四根導軌6，絲杆與電機2通過減速傳動裝置相連，減速傳動裝置包括鏈輪鏈條機構7和渦輪蝸杆機構8，渦輪裝於絲杆的端部，鏈輪鏈條機構7 的兩鏈輪分別裝於蝸杆和電機2的轉軸上，滑塊4上固設有與絲杆配合的螺母(未示出)，並在該滑塊4上設有與四根導軌6配合的八個滾輪9，所述橫梁5為中空管並通過法蘭固聯在滑塊4上，如圖6、圖7、圖8、圖9和圖10所示，焊槍10包括中空的前端板11和後端板12、 與前、後端板11、12通過焊接固聯的四根中空的連接管13，連接管13均為中空的橢圓管，且橢圓的長軸位於縱向，前端板11內設有三塊隔板14，後端板12內設有隔板15，在前端板11 上固聯有與其不同內腔相通的進水管I6和出水管17，在前端板11還設有焊接固聯的連接座18，連接座18與橫梁5的前端相連，連接座18的下端連有兩個球形導向輪19，在連接管 13之間固設有擺弧架20，焊接電極21固定於擺弧架20上，在其中一連接管13上還固設有攝像頭22，一顯示器(未示出)與攝像頭22相連；
如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，所述移動小車系統包括通過兩導軌副31和齒輪-齒條副32安裝於底座1上的小車33、固設於小車33底部的變頻電機(未示出)和固設於小車 33上的三套定位夾緊裝置34，所述齒條固定於底座1上，齒輪裝於變頻電機的輸出軸上，每套定位夾緊裝置34包括固設於小車33上的定位板35、安裝於定位板35中部的兩個滾輪36，三塊定位板35上的兩個滾輪36分別同軸，在每塊定位板35兩端均設有可旋轉的絲杆 37，絲杆37上均裝有螺母38，每個螺母38與各自的夾板39固聯，螺母38與定位板35設有配合的滑軌與滑槽，絲杆37的端部均設有手柄40，在底座1上設有兩個輔助橫梁旋轉支架 30 ；如圖11所示，所述送絲機構包括絲盤41、設於滑塊4、橫梁5、連接座18內的絲管42以及設於前端板11、連接管13之間的絲管43，焊絲44繞於絲盤41上且其前端穿過絲管42、 43，在絲盤41前設有送絲機45，在連接座18內設有前端送絲機46 ；焊接控制系統50通過線路與焊接電極21、擺弧架20、兩送絲機45、46相連，連接線路位於橫梁5和焊槍10內。
平時閒置時，如圖1、圖2所示，兩個輔助橫梁旋轉支架30支撐橫梁5的底部，可避免橫梁5產生變形，提高橫梁5的剛性；使用時，如圖12所示，兩個輔助橫梁旋轉支架30 旋轉90 ，將工件51放置於三套定位夾緊裝置34的兩個滾輪36上，可實現自動定心，再轉動工件51兩側的手柄40，通過絲杆37、螺母38帶動夾板39夾緊工件51，進行定位，啟動變頻電機，通過齒輪-齒條副32快速向右移動小車33，使得焊槍10伸出工件的管口，電極 21到達工件51的引弧板上方，再通過電機2、鏈輪鏈條機構7、渦輪蝸杆機構8、立柱3上的絲杆、滑塊4上的螺母來調整橫梁5以及焊槍10在縱向的位置，使得兩個球形導向輪19與工件的內壁接觸，避免橫梁5以及焊槍10成為懸臂，可提高其剛性，中空的橫梁5既可減輕重量，又進一步提高剛性，且便於連接線路和絲管42的設置，減小徑向尺寸；由焊接控制系統50調整擺弧架20使電極21對正被焊焊縫，並啟動兩送絲機45、46，進行連續、穩定的送絲，進水管16和出水管17與循環水冷系統連接，此時變頻電機通過調速，小車33採用低速向左移動，並啟動電極21進行焊接，直到完成整條焊縫的焊接；焊接過程中，由於工件移動而焊槍10保持靜止，加上兩個球形導向輪19始終與工件內壁接觸，起到支撐作用，可大幅降低焊槍10的振動，提高其穩定性，由於工件51的質量較大，小車移動時的振動對工件51 的影響很小，工件51移動平穩，工件51與焊接電極21之間的距離基本保持恆定，可保證長管焊接焊縫的成形質量；由於焊槍10保持靜止，絲管42、43無需移動，可取消原來的輸送裝置，減小了焊槍10的徑向尺寸，可適用於最小15毫米口徑的工件；中空的連接管13既可減輕重量，提高剛性，通過進水管16和出水管17對焊槍10注入冷卻水，又可對焊槍10進行降溫，即使長時間在管內溫度很高的小口徑工件內使用，焊槍10也不易變形，從而確保焊接質量；擺弧架20可自動調整焊縫寬度，攝像頭22可觀測焊接時的工作狀態，以便隨時調整相應的部件，確保焊接質量。
權利要求
1.一種小口徑長管內焊縫焊機，包括底座、焊槍系統、送絲機構、移動小車系統和焊接控制系統，焊槍系統包括電機、立柱、滑塊、橫梁以及焊槍，在立柱上設有縱向的絲杆和導軌，絲杆與電機通過減速傳動裝置相連，滑塊上固設有與絲杆配合的螺母，並在該滑塊上設有與導軌配合的滾輪，其特徵在於所述橫梁為中空管並固聯在滑塊上，焊槍包括中空的前端板和後端板、與前、後端板固聯的至少三根中空的連接管，前、後端板內均設有隔板，在前端板上固聯有與其不同內腔相通的進水管和出水管，在前端板還設有連接座，連接座與橫梁的前端相連，在連接管之間固設有擺弧架，焊接電極固定於擺弧架上；所述移動小車系統包括通過兩導軌副和齒輪-齒條副安裝於底座上的小車、固設於小車底部的變頻電機和固設於小車上的至少兩套定位夾緊裝置，所述齒條固定於底座上，齒輪裝於變頻電機的輸出軸上，每套定位夾緊裝置包括固設於小車上的定位板、安裝於定位板中部的兩個滾輪，不同定位板上的兩個滾輪分別同軸，在每塊定位板兩端均設有可旋轉的絲杆，絲杆上均裝有螺母，每個螺母與各自的夾板固聯，螺母與定位板設有配合的滑軌與滑槽，絲杆的端部均設有手柄；所述送絲機構包括絲盤、設於滑塊、橫梁、連接座、前端板內以及連接管之間的絲管， 焊絲繞於絲盤上且其前端穿過絲管，在絲盤前設有一送絲機；焊接控制系統通過線路與焊接電極、擺弧架、送絲機相連。
2.如權利要求1所述的小口徑長管內焊縫焊機，其特徵在於所述減速傳動裝置包括鏈輪鏈條機構和渦輪蝸杆機構，渦輪裝於絲杆的端部，鏈輪鏈條機構的兩鏈輪分別裝於蝸杆和電機的轉軸上。
3.如權利要求1或2所述的小口徑長管內焊縫焊機，其特徵在於所述連接座的下端連有兩個球形導向輪。
4.如權利要求3所述的小口徑長管內焊縫焊機，其特徵在於所述連接管為中空的橢圓管，且橢圓的長軸位於縱向。
5.如權利要求4所述的小口徑長管內焊縫焊機，其特徵在於所述送絲機構還包括設於連接座內的前端送絲機，該送絲機通過線路與焊接控制系統相連。
6.如權利要求5所述的小口徑長管內焊縫焊機，其特徵在於在底座上設有一個或一個以上的輔助橫梁旋轉支架。
7.如權利要求6所述的小口徑長管內焊縫焊機，其特徵在於在連接管上還固設有攝像頭，一顯示器與攝像頭相連。
全文摘要
本發明公開了一種小口徑長管內焊縫焊機，包括底座、焊槍系統、送絲機構、移動小車系統和焊接控制系統，焊槍系統包括電機、立柱、滑塊、橫梁以及焊槍，橫梁為中空管並固聯在滑塊上，焊槍包括中空的前端板和後端板、與前、後端板固聯的至少三根中空的連接管，前、後端板內均設有隔板，在前端板上固聯有與其不同內腔相通的進水管和出水管，在前端板還設有連接座，連接座與橫梁的前端相連，在連接管之間固設有擺弧架，焊接電極固定於擺弧架上；移動小車系統包括通過兩導軌副和齒輪-齒條副安裝於底座上的小車、固設於小車底部的變頻電機和固設於小車上的至少兩套定位夾緊裝置；本發明具有剛性好、焊槍的徑向尺寸小、穩定性好、變形小的優點，且焊接質量高。
文檔編號B23K9/28GK102284770SQ20111024156
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月22日 優先權日2011年8月22日
發明者唐三, 曾明勇, 王典燦, 王藝學, 穆元元, 陳培新, 陳強, 陳徵貴, 齊少鋒 申請人:四川驚雷科技股份有限公司