[发明专利]一种厚板钛合金窄间隙摆动焊接装置

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体地说是一种新型的可代替手工的厚板钛合金窄间隙摆动焊接装置。

背景技术

钛合金作为一种重要的结构金属，因其具有强度高、耐热性、耐腐蚀等特点，已经广泛应用到日常生活、航空航天以及军事中。世界上许多国家意识到钛合金的重要性，相继对其进行研究，并且得到了实际应用。随着工艺设备的改进，焊接效率的提高，厚板钛合金的研究也越来越广泛，并且厚板钛合金主要应用于深海潜艇中，具有很好的应用前景。

窄间隙焊接技术是美国巴特尔研究所提出的一种弧焊方法，与其他的弧焊技术相比，此方法的特点主要是采用U形或I形坡口，焊缝截面积大幅减小，填充材料少，降低了焊接成本，并且焊接线能量小，能很好的改善组织和机械性能，因此，窄间隙焊接技术作为厚板焊接的理想选择。

窄间隙焊接厚板钛合金技术所要解决的核心问题就是侧壁熔合问题。国内外很多学者提出新的窄间隙焊接技术如窄间隙TIG、窄间隙MIG、窄间隙埋弧焊等等，这些方法能较好的解决这一问题。但是考虑到焊接现场环境以及设备因素的制约，目前在现场焊接中，最普遍采用的就是手工窄间隙TIG焊接，这是由于手工TIG焊接操作方便，只需要焊工熟练的操作技能就可以进行焊接，并且在焊接一些复杂零件时不需要其他设备辅助就可以完成焊接。

手工TIG焊接厚板时，为了解决侧壁熔合不良的问题，焊工需要在电弧长度保持不变的情况下左右摆动焊枪，这样做的目的就是把更多的热量分散到侧壁上，使侧壁获得更多的热输入量，从而达到侧壁熔合。采用手工TIG焊接，对焊工的操作水平要求较高，存在大量的影响质量的不稳定的因素（人的情绪、技能、体力等），导致返修率很高，人工投入比较大。因此，需要发明一种新的窄间隙摆动焊接装置代替手工TIG焊接。

发明内容

本发明的目的是克服手工TIG焊接不稳定的因素，提出一种新的窄间隙摆动焊接装置，此焊枪摆动的原理类似于手工TIG焊枪摆动的情况，都是使摆动原点向下移动，实现摆动原点位于坡口里面，这样就增加了钨极与侧壁的角度，很好的达到侧壁熔合，虽然原理上与手工TIG类似，但此焊枪最大的特点就是解决了手工TIG焊接不稳定的问题，焊工只需用手握住手柄，沿着焊接方向移动，焊枪摆动装置通过步进电机自动摆动就可以实现稳定性焊接。

本发明可以通过以下技术方案来实现的：

一种厚板钛合金窄间隙摆动焊接装置，包括焊枪摆动装置、送丝装置、水气保护装置，送丝装置连接在水气保护装置上，水气保护装置连接在焊枪摆动装置上，水气保护装置内设置有水冷系统和气保护系统，其特征在于焊枪摆动装置包括：步进电机、手柄、固定板、第一摆动板、第二摆动板、上支撑杆、下支撑杆、第一偏心轮、第二偏心轮、摆动板和绝缘板，步进电机连接在固定板一侧，第一摆动板和第二摆动板由定位销连接在固定板另一侧，第一摆动板和第二摆动板上分别设有摆动槽，第一摆动板的摆动槽内设有第一偏心轮，第二摆动板的摆动槽内设有第二偏心轮，第一偏心轮和第二偏心轮与步进电机的输出轴相连接，第一摆动板（或第二摆动板）的上端经上支撑杆与摆动板上端相连接，第二摆动板（或第一摆动板）的下端经下支撑杆与摆动板下端相连接，摆动板与绝缘板一侧相连接，绝缘板另一侧设有水气保护装置。

本发明所述的摆动板与上支撑杆或下支撑杆连接的孔为与钨极相平行的槽孔，使第一摆动板和第二摆动板沿相反方向摆动时，随摆动角度的增大，摆动板向下移动，以达到钨极在窄间隙坡口内随摆动角度的增大，钨极摆动原点位置下移（低于不摆动时的原点），钨极摆动时与窄间隙坡口内工件表面的距离（电弧长度）接近相同，也就是说摆动板的左右摆动，在使摆动原点下移的同时，钨极与窄间隙坡口内工件表面的距离基本不变，这就保证了摆动过程中电弧长度保持不变，很好的复制了手工TIG焊接厚板时的原理。

本发明所述的摆动槽是在第一摆动板和第二摆动板销孔上方设有至小与偏心轮相切槽孔，以使其工作稳定。

本发明所述第一偏心轮和第二偏心轮的偏心距相同，以使摆动板左右对称摆动，提高焊接质量。

本发明所述的第一摆动板和第二摆动板之间设有垫片，避免摆动时第一摆动板和第二摆动板间产生接触阻力，使其工作稳定，延长使用寿命，垫片可以采用聚四氟乙烯垫片。