[发明专利]一种管道全位置自动TIG焊焊机及其焊接工艺

权利要求书

1.一种管道全位置自动TIG焊焊机，包括焊接小车，焊接小车沿管道做圆周运动，其特征在于：焊接小车车体上设置有送丝机构和焊枪，送丝机构末端设置有热丝嘴，热丝嘴一端通过导线与加热电源连接，还包括正极连接线，正极连接线一端与加热电源连接，另一端与被焊工件连接。

2.如权利要求1所述的管道全位置自动TIG焊焊机，其特征在于：所述焊接小车上设置有焊枪摆动机构，焊枪摆动机构包括：步进电机A、步进电机安装板、联轴器、丝杆A、直线光轴导轨A、直线轴承A、滚珠丝母、直线轴承及丝母安装座和光轴及丝杆固定板，直线轴承及丝母安装座固定于焊接小车上，步进电机A安装在步进电机安装板上，丝杆A一端连接在步进电机A的输出轴上，丝杆A的另一端转动连接于光轴及丝杆固定板上，直线光轴导轨A一端固定于电机安装板上，直线光轴导轨A另一端固定于光轴及丝杆固定板上，滚珠丝母和直线轴承A安装于直线轴承及丝母安装座上，滚珠丝母与丝杆A相啮合，直线轴承A可沿着直线光轴导轨A滑动；光轴及丝杆固定板上还连接有焊枪变位固定轴座。

3.如权利要求2所述的管道全位置自动TIG焊焊机，其特征在于：所述焊枪摆动机构上设置有弧长调节机构，弧长调节机构包括：步进电机B、丝杆B、丝母、直线光轴导轨B、直线轴承B、弧长滑台的滑动部分和弧长滑台的固定部分，步进电机B及直线光轴导轨B固定于弧长滑台的固定部分，丝杆B的一端连接在步进电机B的输出轴上，直线轴承B及丝母固定于弧长滑台的滑动部分，丝母与丝杆B相啮合，直线轴承B可沿着直线光轴导轨B滑动；焊枪变位转轴也固定于弧长滑台的固定部分，焊枪通过夹具安装板固定连接于弧长滑台的滑动部分，夹具安装在夹具安装板上，夹具夹持焊枪。

4.如权利要求3所述的管道全位置自动TIG焊焊机，其特征在于：所述弧长滑台的滑动部分固定连接有焊枪变位转轴，焊枪变位转轴的另一端转动连接在焊枪变位固定座上。

5.如权利要求1所述的管道全位置自动TIG焊焊机，其特征在于：所述送丝机构包括：步进电机C、调整旋钮、从动导轴、从动轮座、从动轮、主动轮、张紧套、送丝机座和柔性调节块；送丝机座与焊接小车相连，步进电机C固定于送丝机座上，主动轮连接于步进电机C的输出轴上，主动轮的外侧面设有与焊丝截面相吻合的环形沟槽；从动轮转动连接在从动轮轴上，从动轮轴连接在从动轮座上；从动导轴的一端连接在从动轮座上，送丝机座上设有与从动导轴相适配的导向孔，从动轮座带着从动导轴可在导向孔中滑动，柔性调节块设置在从动轮座上的凹槽内，位于两从动导轴之间， 送丝机座上螺纹连接有调整丝杆，调整丝杆的一端设有调整旋钮，调整丝杆的另一端抵靠在柔性调节块上。

6.如权利要求5所述的管道全位置自动TIG焊焊机，其特征在于：所述送丝机座的两侧分别设置入丝接头和出丝接头，焊丝从入丝接头进入从动轮与主动轮之间，由出丝接头伸出通过送丝管进入热丝嘴。

7.如权利要求1所述的管道全位置自动TIG焊焊机，其特征在于：所述的焊接小车上还设置有丝盘机构，包括送丝支架、丝盘轴、弹簧压环、弹簧、压紧螺母和丝盘，送丝支架连接于焊接小车上，送丝轴的一端固定安装在送丝支架上，丝盘轴上依次套有弹簧、弹簧压环、丝盘，送丝轴的另一端连接有压紧螺母，压紧螺母将丝盘压靠在弹簧压环上；丝盘轴上设置有限位槽，弹簧压环上设置有圆柱销，圆柱销可在限位槽内滑动。

8.如权利要求1所述的管道全位置自动TIG焊焊机，其特征在于：所述焊接小车由步进电机驱动，靠磁力吸附在管道上，绕管道转动。

9.如权利要求1所述的管道全位置自动TIG焊焊机，其特征在于：还包括储运车，所述储运车上设置控制箱、焊接电源、加热电源、循环冷却水箱，氩气瓶；控制系统设置在控制箱内。

10.如权利要求1～8任意一项权利要求所述的管道全位置自动TIG焊焊机的焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(一)矫直截断管端部，距管端500mm范围内进行矫正，使管体直线度达0.85‰，满足矫直精度要求，只有经过矫正处理，才可以保证组对后两管体轴线重合；

(二)坡口加工，采用坡口机或车床将两管端加工成带钝边V型坡口；

(三)管内外除湿，为防止焊接时管内外湿气影响焊接质量，离管端300mm范围内的水渍、油污产生湿气的介质应清理干净，采用氧-乙炔火焰均匀加热管体外壁使湿气蒸发；

(四)管内外壁除锈，如果管内外壁由于介质腐蚀出现锈、氧化皮及腐蚀坑，需在距管端30mm范围管内外壁打磨清理并露出金属光泽，采用直柄角磨机和内磨机对管件内外壁进行打磨除锈处理；

(五)对口组装，将准备好对口的两个管端放置在一种现场用对口组焊装置上组对，组对间隙0-0.5mm，用钢板尺检查对中情况，确保对口错边量不大于0.5mm的规定值；

(七)管内充填保护气，焊接前，向管内充填纯度不低于99.99％氩气，氩气流量为8-12L/min，以保证背面缝不被氧化，成形良好；

(八)将焊接小车吸附在管体焊口侧，使焊枪正对焊缝，调节热丝嘴的位置，使送出的焊丝在钨极正下方的焊缝中心位置，调节钨极与焊丝的距离为2-3mm；

(九)焊接工艺调整和存储

采取分层、分区间焊接的工艺方法：

分3层单道填满坡口：不填丝打底焊，填充焊，盖面焊；

打底焊将全位置焊缝分8个区间；

填充焊、盖面焊分2个区间进行焊接；焊丝为ER50-6，直径1 .0mm；钨极：铈钨极，直径2.4mm；电源种类及极性：直流正接；氩气流量：8-12L/min；起弧位置：钟表0:00点位置，收弧搭接量：10°；

焊接工艺参数设定如下：

不填丝打底焊：分8个区间：0°-45°为第一区间，45°-90°为第二区间，90°-135°为第三区间，135°-180°为第四区间，180°-225°为第五区间，225°-270°为第六区间，270°-315°为第七区间，315°-360°为第八区间，焊接电流220-250A ,电压13.8-14.4V，旋转速度100mm/min；

填充焊：分2个区间：0°-180°为第一区间，180°-360°为第二区间，焊接电流200-220A ,电压13.1-13.7V，热丝电流100A,旋转速度150mm/min，送丝速3000mm/min，横摆速度1000mm/min，横摆宽度4mm；

盖面焊：分2个区间：0°-180°为第一区间，180°-360°为第二区间，焊接电流220-250A ,电压14.9-16.0V，热丝电流100A,旋转速度 150mm/min，送丝速度3000mm/min，横摆速度1400mm/min，横摆宽度10mm；

(十)调用焊接工艺，运行设备进行自动焊接，在正式焊接前，为了检验程序是否适用于被焊工件，首先进行模拟焊接，观察正常后，再按下“启动”开关焊接，焊接过程中操作人员通过跟踪观察机头运行状态和实时熔池状态进行焊接参数微调，直至整个焊接过程结束。