可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩的製作方法

2023-11-11 11:07:27

可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩，該排水罩的排水罩體包括有上端蓋，有機玻璃罩、下端蓋，通過螺紋連接將夾持杆、進氣快插接頭、下鎖緊套，鎮靜氣室、水下攝像組件分別固定在上端蓋的上、下側，上端蓋、下端蓋通過螺紋與有機玻璃罩連接；焊槍的銅製焊炬上部夾持有焊接擺動器；排水密封裝置的結構是在下端蓋外周設有排水毛氈和毛氈裙，並通過喉箍將排水排水毛氈、毛氈裙緊固在下端蓋上；焊槍的銅製焊炬通過上鎖緊套、下鎖緊套緊固，並使焊槍插入有機玻璃罩內，上鎖緊套、下鎖緊套之間設有彈性橡膠皮套。本發明的效果是本發明結構簡單，精巧便捷，成本較低，排水效果顯著，焊接過程穩定可靠，形成接近陸上焊接質量的接頭提高了焊接效率，易於推廣。
【專利說明】可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水下焊接設備，尤其是一種可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩。
【背景技術】
[0002]海洋工程水下焊接技術已經成為當前海洋資源開發和海洋工程技術中必不可少的關鍵技術之一。海洋工程結構物在海上服役期間由於受到外部載荷的作用，會產生不同程度的損傷與性能損耗，如撞擊缺陷、腐蝕、疲勞裂紋等，造成海洋工程抗力的衰減，使得這些海洋結構物在役期間都需要不間斷地進行維護、修復，以保證結構能夠安全可靠地運行。
[0003]目前，世界各國正在應用和研究的水下焊接方法種類繁多，應用較成熟的是電弧焊。溼法焊接的最大特點是設備簡便、施工靈活、價格便宜，但是溼法水下焊接仍難得到較好的焊接接頭，因此還不能用於焊接重要的海洋工程結構。幹法焊接設備複雜，施工費用高，周期長，其適應的接頭形式有限。因此，尋找一種既簡單靈活，又能獲得優質焊縫的新型水下焊接方法，已成為我國水下焊接研究的主要目標。
[0004]局部乾式焊接是用氣體將正在焊接局部區的水人為地排開，形成一個較小的氣相區，使電弧在其中穩定燃燒的焊接方法。與高壓乾式焊接相比，局部乾式無需大型昂貴的排水氣室，適應性明顯增大。由於它降低了水的有害影響，使焊接接頭質量較溼法焊接有明顯改善。它綜合了溼式和乾式兩者的優點，既具有溼式焊接簡單靈活的優點，又能像乾式焊接那樣得到優質焊縫，同時由於設備簡單，成本較低，因此是很有應用前景的水下焊接方法。
[0005]早在80年代，國內哈焊所就研製出了水下局部排水CO2半自動焊接，得到了質量較好的焊縫，並成功地進行了海洋工程結構的修復，不足之處是焊接工程需要大量的CO2氣體，而且排水罩較大，操作不方便，另外，排水罩與潛水員頭盔相連接，限制了潛水員的靈活性。華南理工大學水下焊接課題組成功研製出一套採用微型排水罩的水下局部幹法藥芯焊絲焊接設備和工藝，但其操作基本處於盲焊狀態，無法觀察焊接電弧與熔池形態，更無法實現焊槍的擺動，且焊接起始時電弧區域有水的存在，影響焊接質量。北京石油化工學院發明的局部乾式自動焊接排水裝置，採用水下焊接攝像頭與自動遮光電焊鏡片，首次實現了自動化焊接，可是焊槍與罩體是柔性連接，無法實現穩定地有規律地擺動，焊槍結構過於簡單，影響焊接電弧穩定性，且密封墊與橡膠裙組成的密封體在坡口焊或較大角焊時不容易實現較好的排水效果，無法保證焊接過程的穩定性，排水氣體的消耗量依然很大。
[0006]目前，水下局部幹法自動焊接方法仍然存在一些不足之處:(1)不能很好地排除焊接煙霧的影響，降低攝像頭拍攝質量。(2)在進行坡口焊或較大角焊時，無法保證焊接區域沒有水的存在，影響焊接質量。(3)由於冷卻速度過快，熔池不易鋪展，易造成焊道與母材或焊道之間的未熔合等缺陷。(4)排水罩尺寸過大，無法到達空間較小的焊接修復區域，進而無法修復。(5)排水氣體的消耗量很大，需要攜帶大量的儲氣瓶。

【發明內容】
[0007]針對上述現有技術的不足之處，本發明提供一種可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩，用氣體將焊接局部區的水排開，形成一個較小的氣相區，使電弧在其中穩定燃燒，實現穩定可靠的焊接過程以及形成接近陸上焊接質量的接頭。該裝置運用普通陸上實芯焊絲或藥芯焊絲就可以進行水下焊接，焊接過程中水面工作人員可以清楚看到電弧燃燒過程及熔池形態。該裝置可用於渾水環境或能見度較低的水下環境以及惡劣環境的焊接，如水流速度較大、強輻射等水下環境，可以進行堆焊、角焊、坡口焊等焊接。
[0008]為實現上述目的，本發明採用的技術方案是提供一種可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩，其中:該排水罩包括有排水罩體、焊槍、水下攝像組件、焊接擺動器和排水密封裝置；
[0009]所述排水罩體包括有上端蓋、有機玻璃罩、下端蓋，通過螺紋連接將夾持杆、進氣快插接頭、下鎖緊套，鎮靜氣室、水下攝像組件分別固定在上端蓋的上、下側，上端蓋、下端蓋通過螺紋與有機玻璃罩連接；
[0010]所述焊槍包括有依次連接的銅製焊炬、噴氣嘴，導電嘴；銅製焊炬上部夾持有焊接擺動器；
[0011]所述排水密封裝置的結構是在下端蓋外周設有排水毛氈，並在排水毛氈的外周套有毛氈裙，並通過喉箍將排水排水毛氈、毛氈裙緊固在下端蓋上；焊槍的銅製焊炬通過上鎖緊套、下鎖緊套緊固，並使焊槍插入有機玻璃罩內，上鎖緊套、下鎖緊套之間設有彈性橡膠皮套。
[0012]本發明的效果是本發明結構簡單，精巧便捷，成本較低，排水效果顯著，焊接過程穩定可靠，形成接近陸上焊接質量的接頭提高了焊接效率，易於推廣。本發明通過焊接擺動器夾持並帶動焊炬，實現焊槍沿縫方向左右直線往返式擺動，改善焊縫成形和提高生產效率，防止焊道間未熔合的發生。其中擺動幅度(±8mm)、擺動速度(0-2300mm/min)、擺動左停留時間(0_2s)、擺動中間停留時間(0_2s)和擺動右停留時間(0_2s)都可以單獨設定。本發明採用水下焊接攝像頭與自動感光電焊鏡片，可以實現焊接過程的可視化，焊前和焊後無需拆卸濾光片；採用冷光源進行照明，採用雷射筆進行焊道對中，保證焊道的準確位置。本發明進氣孔採用快插接頭，保證了密閉性和多次插拔靈活性。在排水罩內採用層流進氣方式，可使排水氣體均勻地分散開，罩內同一高度處氣流量相等，將罩內海水整體向下壓並排出，且不會對電弧產生擾動。本發明通過改變擺動器對焊炬的夾持部位，實現焊槍幹伸長的自由調節；可以實現焊接前傾、後傾焊，滿足焊接工藝需要。本發明下端蓋外側套一毛氈，並在毛氈的外側再套一毛氈裙，再用喉箍將排水毛氈、毛氈群固定在下端蓋上，使罩內的氣壓與罩外的水壓處於動平衡狀態，同時使氣體成細小氣泡平穩外逸，從而達到阻擋罩外的水不能進入罩內，在排水罩內部形成穩定的無水區域。而且毛氈耐高溫，不易燒損，使用壽命長。本發明的排水罩體完全可以罩住焊接接頭，使其與水隔離，排除水環境對焊接過程穩定性的不利影響，以及降低焊縫和熱影響區冷卻速度，減少組織中淬硬馬氏體相的百分比，提高焊接接頭性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明總體結構剖視示意圖。
[0014]圖中；[0015]1.焊接擺動器2.上鎖緊套3.橡膠皮套4.下鎖緊套5.上端蓋
[0016]6.夾持杆7.快速插頭8.鎮靜氣室9.上下焊接組件
[0017]10.有機玻璃罩體11.銅製焊炬12.噴氣嘴13.導電嘴
[0018]14.下端蓋15.排水毛氈16.毛氈裙17.喉箍
【具體實施方式】
[0019]結合附圖及實施例對本發明的可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩結構加以說明。
[0020]本發明的可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩的設計思想是用氣體將焊接局部區的水排開，形成一個較小的氣相區，使電弧在其中穩定燃燒，實現穩定可靠的焊接過程以及形成接近陸上焊接質量的接頭。該裝置運用普通陸上實芯焊絲或藥芯焊絲就可以進行水下焊接，焊接過程中水面工作人員可以清楚看到電弧燃燒過程及熔池形態。該裝置可用於渾水環境或能見度較低的水下環境以及惡劣環境的焊接，如水流速度較大、強輻射等水下環境，可以進行堆焊、角焊、坡口焊等焊接。
[0021]如圖1所示，本發明的可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩結構是，該排水罩包括有排水罩體、焊槍、水下攝像組件9、焊接擺動器I和排水密封裝置；
[0022]所述排水罩體包括有上端蓋5、有機玻璃罩10、下端蓋14,通過螺紋連接將夾持杆
6、進氣快插接頭7、下鎖緊套4，鎮靜氣室8、水下攝像組件9分別固定在上端蓋14上、下側，上端蓋5、下端蓋14通過螺紋與有機玻璃罩10連接。
[0023]所述焊槍包括有依次連接的銅製焊炬11、噴氣嘴12，導電嘴13 ;銅製焊炬11上部夾持有焊接擺動器I。所述的焊接擺動器I外接控制盒操控，從而實現不同形式的擺動。所述的排水罩體上端蓋5的夾持杆6和焊接擺動器I可與焊接行走機構連接。
[0024]所述排水密封裝置的結構是在下端蓋14外周設有排水毛氈15，並在排水毛氈15的外周套有毛氈裙16，並通過喉箍17將排水排水毛氈15、毛氈裙16緊固在下端蓋14上；焊槍的銅製焊炬11通過上鎖緊套2、下鎖緊套4緊固，並使焊槍插入有機玻璃罩10內，上鎖緊套2、下鎖緊套4之間設有彈性橡膠皮套3。所述的排水毛氈15可根據焊接工件坡口形式，改變形狀。
[0025]所述水下攝像組件9包括有水下攝像頭、自動感光電焊鏡片、冷光源和雷射筆。所述的水下攝像頭具備自動調焦功能，配合自動感光電焊鏡片，實現焊接可視化。
[0026]本發明的可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩功能是這樣實現的:
[0027]如圖1所示，將可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩安裝完畢後，入水前，先通焊槍中的保護氣體，防止水回流進入焊槍，影響焊接質量。到達焊接位置後，固定此排水罩，儲氣瓶中排水氣體通過快插接頭進入鎮靜氣室，以層流方式進入該排水罩，將排水罩內積水平緩排出，通過水下攝像組件9觀察罩內積水是否排出徹底，必要時可增加通氣量。
[0028]焊接準備工作就緒後，調整焊接工藝參數，設置保護氣體流量、焊槍傾角、幹伸長等，方可進行焊接。焊接電弧在該排水罩內的氣相區域內燃燒，保護氣體、排水氣體、水汽化產生的水蒸氣以及焊接煙霧越來越多，罩內的壓力也隨之增大，排水裝置與工件接觸，排水毛氈15、毛氈裙16作用如同一個「單向閥門」，即只允許罩內的氣體排出，但該排水罩外的水不能進入焊接區域，在該排水罩內維持穩定的氣相區域及焊接區域，保證焊接過程的穩[0029]水下攝像組件9採用冷光源照明、攝像頭自動調節光圈進行對焦以及自動感光電焊照片，保證拍攝質量。水下攝像組件9採集焊接圖像並通過傳輸電纜輸送到水上的多功能控制臺，控制人員根據這些視頻信息，通過焊接控制系統調整焊接工藝參數，實現對此排水罩的遠程監控。若罩內焊接煙塵較多，影響水下拍攝質量時，可增加排水氣體流量，將焊接煙霧排出，再恢復到原設定值。
【權利要求】
1.一種可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩，其特徵是:該排水罩包括有排水罩體、焊槍、水下攝像組件(9)、焊接擺動器(I)和排水密封裝置；所述排水罩體包括有上端蓋(5)、有機玻璃罩(10)、下端蓋(14)，通過螺紋連接將夾持杆(6)、進氣快插接頭(7)、下鎖緊套(4)，鎮靜氣室(8)、水下攝像組件(9)分別固定在上端蓋(14)上、下側,上端蓋(5)、下端蓋(14)通過螺紋與有機玻璃罩(10)連接；所述焊槍包括有依次連接的銅製焊炬(11)、噴氣嘴(12)，導電嘴(13);銅製焊炬(11)上部夾持有焊接擺動器(I);所述排水密封裝置的結構是在下端蓋(14)外周設有排水毛氈(15)，並在排水毛氈(15)的外周套有毛氈裙(16)，並通過喉箍(17)將排水排水毛氈(15)、毛氈裙(16)緊固在下端蓋(14)上；焊槍的銅製焊炬(11)通過上鎖緊套(2)、下鎖緊套(4)緊固，並使焊槍插入有機玻璃罩(10)內，上鎖緊套(2)、下鎖緊套(4)之間設有彈性橡膠皮套(3)套。
2.根據權利要求1所述的可攜式水下局部幹法自動焊專用微型排水罩，其特徵是:所述水下攝像組件(9)包括有水下攝像頭、自動感光電焊鏡片、冷光源和雷射筆。
【文檔編號】B23K9/32GK103433606SQ201310362777
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】王保祥, 程方傑, 王東坡, 胡生輝, 張哲
申請人:天津大學