[发明专利]一种密闭容器环缝焊接工装

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种焊接工装，适用于密闭容器的环缝焊接，尤其适合于不锈钢薄板密闭容器的环缝焊接，属于焊接设备技术领域。

背景技术

不锈钢密闭容器的环缝焊接，特别是3mm以下薄板密闭容器的焊接，因为薄板自身拘束度小容易变形，且焊接对接接触端面小，所以很难实现环缝对接焊。另外，由于不锈钢导热系数小（约为普通低碳钢的1/3），而线性膨胀系数大，所以焊接温度变化较快时产生的热应力也比正常温度下存在的应力大得多，很容易出现焊接变形，当焊接更薄的板时（1mm以下）烧穿等严重缺陷更难以避免。

基于上述原因，在不锈钢薄板密闭容器的环缝焊接生产中会遇到两个普遍性的技术缺陷：（1）因为板材太薄和容易变形、烧穿，所以生产上都采用搭接接头形式实现环缝焊。但搭接接头会产生结构缝隙，造成钢材的缝隙腐蚀，降低焊接制品的使用寿命。（2）密闭容器的环缝焊接，特别是密闭容器的端盖和筒身段的焊接，很难实现焊缝背面的冷却和保护，从而导致环缝焊接接头成为整个容器的寿命短板。对于一些高端产品，如航空零部件，除了对产品寿命和安全性有专门的严苛标准外，还对焊缝的外观也有一定的要求。上述技术缺陷制约着航空零部件的稳定生产。

中国专利申请公布号 CN 102500884 A于2012年6月20日公布了一种密闭圆柱容器钨极氩弧焊接设备，该设备由基座、设置在基座上的纵向导轨及导轨上的连杆机构（也称为伞状结构）、定位夹具以及定位座组成。连杆机构插入工件内，焊接时，纵向导轨上的连杆机构发挥作用，通过背面保护冷却块的同步滑动和定位夹具的配合可以实现密闭圆柱形容器端盖部分和筒身部分环缝的完全对接和正反面保护。此设备可以保证焊缝处的焊接质量，避免常规环缝搭接焊中的缝隙腐蚀和焊缝过度氧化，但同时也存在以下局限性：（1）此设备采用连杆机构驱动保护冷却块，仅适用于圆柱容器；（2）连杆机构及保护冷却块在插入工件时处于收缩状态，焊接前由收缩状态向外扩张，此时保护冷却块之间存在一定的间隙，无法形成一个闭合的背面保护。当焊接的板材较薄时，如小于1mm，保护块间隙处会产生较快的温度变化，导致板材穿；（3）连杆机构及保护冷却块插入工件，纵向导轨穿过端盖后与保护套连接，端盖上的开孔大小取决于纵向导轨的直径，当要求端盖的开孔小于纵向导轨直径时，此设备无法使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能避免常规环缝搭接焊中的缝隙腐蚀和焊缝过度氧化，质量性能优良、高效可靠，适用于各种形状的薄板密闭容器环缝对接结构的钨极氩弧焊接，以克服现有技术中的不足。本发明面向高端产品、兼容中低端产品加工。

本发明采用的技术方案是：一种密闭容器环缝焊接工装，与外部的焊枪系统、电源系统、保护气体系统连接，其特征在于：设置了筒身夹具和端盖夹具以及一个平面滑块机构；所述平面滑块机构由若干以平面滑块作为连接件的部件构成，可依一定的运动轨迹在一个平面内向外扩张，并能同时与筒身夹具和端盖夹具配合作用将工件的筒身和端盖内外壁夹紧；所述平面滑块机构上设置有作用于工件内壁的内冷却块组件，所述各内冷却块的中间开有保护槽，多个连通保护气体的出气孔分布在保护槽内；所述筒身夹具和端盖夹具分别设有作用于工件外壁的外冷却块。

所述平面滑块机构包括滑块基座、位于中央的凸轮、与凸轮横向直接接触的主动滑块、与凸轮纵向直接接触的主动滑块、位于四个角的被动滑块以及内冷却块组件，每个被动滑块伸出两端分别与相邻的主动滑块以斜面滑块方式连接，凸轮连接并安装在滑块基座上，各主动滑块与被动滑块安装在滑块基座的滑槽内，在各主动滑块与被动滑块的外表上安装内冷却块，从而在外围形成内冷却块组件。当焊接工件套在平面滑块机构上，旋转凸轮时，凸轮曲面驱动主动滑块向外扩张，主动滑块运动过程中其斜面与被动滑块斜面摩擦，带动被动滑块向外扩张，当运动过程完成后，主动滑块与被动滑块上的内冷却块组件形成一个与焊接工件内尺寸完全相同的保护面。

所述滑块基座四个角落的底部设有保护气的进气孔，滑块基座的顶部设有四个气槽与进气孔相通，主动滑块与被动滑块底部设有多个通气孔与气槽相连通，内冷却块组件由12片条状结构组成，各内冷却块的出气孔均匀分布在所述的保护槽上，并与主动滑块和被动滑块的通气孔相连通。