[发明专利]大直径筒状金属件环缝焊接自定心系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于管道领域，尤其是一种大直径筒状金属件环缝焊接自定心系统及其使用方法。

背景技术

管道输送是一种即经济又安全的能源输送方式，随着国民经济发展对能源的需求，我国石油、天然气、水泥厂管道建设已进入一个高峰期，需要大量的大直径金属管。大直径金属管及其他大直径筒状金属件广泛应用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一般较低压力流体或其他用途。大直径金属管构件的环缝对接及其与法兰盘的焊接是影响大直径金属管结构广泛应用的重要环节。

大直径金属管对接及与法兰盘的的连接方式通常有以下四种方法：第一种是窄间隙TIG焊技术，该方法有效解决了厚壁大直径钢管及其他大直径筒状金属结构件窄间隙焊过程中焊缝侧壁熔透、坡口设计困难等难点，减少了焊接材料的填充量，提高了生产效率，焊缝成形美观；第二种是埋弧焊技术，该技术具有生产效率高、焊缝质量高和劳动条件好等优点；第三种是GMAW焊接技术，该技术是明弧焊，焊接过程中焊丝的熔化情况和电弧清晰可见，便于及时发现问题进行调整，该方法还具有适合全位置焊接和生产效率高等特点。第四种是手工电弧焊，这种方法操作灵活方便，但生产率低，劳动强度高，对焊工的技术要求高。前三种方法可以实现机械化和自动化，在环缝焊接中，通常采用焊枪不动工件旋转的方式进行焊接，工件旋转时其中心轴线平行于水平面(通常在卧式车床上用三爪卡盘进行固定)，焊接方式通常采用平焊或立焊，这种方法仅仅在钢管刚度很大，椭圆度很小时才适用；当工件刚度不大或椭圆度很大时，在焊接过程中，焊丝伸出长度(或导电嘴到工件的距离)就会产生很大的波动，严重影响焊接过程和焊接质量。然而三爪卡盘所能固定的工件尺寸有限，当工件直径很大时需要用立式车床进行装卡，装卡难度很大，而且立式车床体积庞大，价格昂贵，若钢管的椭圆度较大，也会出现焊丝伸出长度剧烈波动的问题。

为了克服焊接过程中焊丝伸出长度的波动，必须有一套跟踪系统对焊枪到工件表面的距离进行实时测量，从而保证焊接过程的稳定性。但是这样的一套跟踪系统造价昂贵，构造复杂，不适于推广或广泛应用于工厂的生产中。出于这样的考虑，必须要求在旋转过程中钢管不能发生偏移，这是最大的困难，也是本专利要解决的关键问题。

经检索，发现一篇与本专利内容相关的专利文献，公开号为CN201455579U的中国专利，该专利提供一种卧式大直径工件旋转自动焊接装置，由卧式箱体或机身、主轴、兰盘、可调节的焊机固定架、焊机和调速装置组成；主轴穿过箱体或机身，主轴的输入端与调速装置的输出端连接，主轴的输出端与兰盘连接，兰盘上卡装工件；可调节的焊机固定架安装在箱体或机身上方，焊机安装在此固定架上。

通过对比，上述专利公开文献与本专利申请在技术方案上有较大不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操作灵活、成本低、体积小的大直径筒状金属件环缝焊接自定心系统及其使用方法，该系统及使用方法保证了工件在旋转过程中焊枪与工件外缘之间的距离相等，保证了焊接质量。

本发明的方案是这样实现的：

一种大直径筒状金属件环缝焊接自定心系统，该系统由多对调心装置组成，所述调心装置包括基座、托板、转轴、导向滑块以及电机，所述基座为圆盘形结构，该基座上同轴旋转安装托板，所述托板为矩形结构，该托板的上端面左、右两端部一体对称制有两个支撑块，该两个支撑块上固装一对轴座，该轴座内旋转安装有转轴，该转轴通电机驱动，该电机安装在其中一个支撑块外侧一体制有托架上，所述两个轴座相对里侧的转轴上同轴对称滑动安装一对导向滑块，每个导向滑块径向制有多个顶丝孔，该导向滑块与轴座之间的转轴上同轴安装弹簧。

而且，所述转轴两端分别同轴固装轴套，该轴套与轴座之间同轴安装轴承。

而且，所述托板的下端面中部固装连接轴，对应该连接轴的基座上端面同轴固装支撑柱，所述连接轴的下端部同轴旋转嵌装在支撑柱上端部内。

而且，所述顶丝孔为相互垂直设置的两个。

而且，所述顶丝孔为圆周均布的三个。

一种大直径筒状金属件环缝焊接自定心系统的使用方法，步骤如下：

步骤一，测量工件的直径，寻找圆周均匀分布的多条直径线，并将工件外缘与直径线的交界处做好标记；

步骤二，在做标记的位置上放置多对调心装置，该调心装置沿工件的径向设置；

步骤三，用起重机将工件吊运至调心装置上，导向滑块自动将工件夹紧，然后通过顶丝将导向滑块固定在转轴上；

步骤四，摆放好焊枪的位置，并同时启动多对电机；

步骤五，起弧、焊接。