[发明专利]一种可自适应调控气泡的水下湿法焊接装置及工艺有效

专利信息
申请号: 201810683644.3 申请日: 2018-06-27
公开(公告)号: CN108817618B 公开(公告)日: 2020-06-19
发明(设计)人: 贾传宝;张勇 申请(专利权)人: 山东大学
主分类号: B23K9/16 分类号: B23K9/16;B23K9/32
代理公司: 济南舜源专利事务所有限公司 37205 代理人: 赵斌;苗峻
地址: 250100 *** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 自适应 调控 气泡 水下 湿法 焊接 装置 工艺
【说明书】:

本发明属于水下焊接技术领域,具体涉及一种可自适应调控气泡的水下湿法焊接装置及工艺,该装置由焊接装置和套装在焊接装置外侧的气泡调控装置组成,所述的气泡调控装置由套装在焊接装置外侧的气仓以及连接在气仓下方的通气管组成,所述的气仓为环形,且被均匀分割为若干小气仓,每个小气仓上均连接有单独的进气管路;采用这种结构的焊接装置,焊接时通过气仓送气在焊接位置形成一个单独的弧柱区域气泡,并可随环境调节气泡的大小,从而为水下焊接提供一个更加稳定的环境,大大提高了焊接的质量。

技术领域

本发明属于水下焊接工程技术领域,具体涉及一种可自适应调控气泡的水下湿法焊接装置及工艺。

背景技术

水下湿法焊接技术(flux-cored arc welding,FCAW),具有方便操作、高效率、低成本和高质量等诸多优点,是水下焊接的重要发展方向之一。在该焊接过程中,焊丝和工件直接置于水中,电弧燃烧在主要由造气剂和水不断发生受热分解、蒸发或反应形成的气泡内进行。与干法焊接存在这比,由于电弧区域与水环境之间的持续相互影响,水下湿法燃烧空间的大小、内压都是不断变化的,同时在气泡内的大温度梯度、复杂气体组分、快速冷却条件等因素的作用下,导致其内部的电弧区域持续发生互相耦合的、复杂的化学和物理作用。这样复杂的环境使得水下气泡对于水下湿法的成形有着决定性的作用。

水下湿法目前的焊接工艺获得高质量,可靠的焊缝并不容易。重要的设备仍旧依赖于高压干法。但是高压舱的造价又让人望而却步。如何在有限的成本内,显著有效提升水下焊接的质量并且控制成本是每个水下科研工作者的梦想。

中国专利文件“公告号CN 103433606A”,公开了一种便携式水下局部干法自动焊专用微型排水罩。该装置的原理是:排水罩安装完毕后,运用储气瓶中排水气体将排水罩内积水排除,排水罩毛毡,毛毡裙起“单向阀门”的作用,防止水的倒灌。该发明将整个焊接置于保护气体中,显著减少了水环境对焊接过程的不利影响。但是依然存在一些问题没能很好解决。比如,该排水罩对于工件的平整度,形状有着比较高的要求,才能保证排水罩的单向通气性。对应特定形状的工件需要重新加工并选择对应的排水罩。此外,焊道方向上的尤其是熔池后部形成的焊道如何有效的防止水侵入排水罩的同时又不妨碍到焊道的成形,文中并没有相关的介绍。这一定程度上妨碍了其他学者和水下焊接工作人员重现出专利中的所述效果。

中国专利文件“公告号CN 2458117Y”,公开了一种水下焊接微型排水装置。该专利主要原理如下,利用焊丝材料自身产生的气体和水汽化的水蒸气,将本微型排水装置罩内的水排开,形成一个局部的无水区域,电弧在该无水区域燃烧,随着产生的气体以及汽化的水蒸气增加,腔内的压力越来越大,当压力大于周边水压时,腔内的水通过密封垫排出。随着焊接进行,焊缝的高温烧损密封垫并形成空腔,使得焊缝不至于立即进行水中。该装置充分利用药芯焊丝药芯的产气,不需要通保护气,较为经济。但依然存在一些问题有待进一步改进。比如,该排水罩对于工件的平整度也有着比较高的要求,不同工件形状需要设计加工专用的排水罩,从而保证排水罩的正常工作。其次,密封垫与焊道直接接触,可能会压迫焊道,影响了焊缝成型,并且可能带入夹渣,不利于获得优良的焊缝质量。最后,单纯依赖焊丝和蒸发产生的气体使得产气量不够可靠,当气罩内水排出的较多后,水蒸气的蒸发就相应的减少了,气体产量的波动带来压力的波动,影响密封垫的单向阻水性。

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