[发明专利]一种旋挖钻钻杆外键焊前预热和焊后热处理系统及方法

权利要求书

1.一种旋挖钻钻杆外键焊前预热和焊后热处理系统，其特征在于，包括：

加热系统，焊接前用以对钻杆与外键进行局部加热，焊接后针对焊缝区域进行热处理；

焊接系统，用以对钻杆与外键进行焊接；

支撑系统，用以对钻杆进行支撑，同时起到了反焊接变形的作用；

滑动系统，其与所述支撑系统相连，用以对钻杆进行移动，实现了加热系统对钻杆与外键逐步加热以及焊接系统对钻杆与外键逐步进行焊接；

控制系统，用以控制滑动系统的滑动速度、加热系统的升温速率以及焊接系统的焊接电压和电流；

所述支撑系统包括反变形工装夹具和底座；其中，所述反变形工装夹具由至少两个工装夹具构成，且每一个工装夹具是由多个弧形夹具部件收尾相接形成闭环结构，以此实现将钻杆夹紧在工装夹具中；所述工装夹具安装在底座上，对钻杆起到支撑和高低调节作用；

所述工装夹具由三个可拆卸更换且能够调节直径大小的弧形夹具部件组成，既能够根据钻杆上的外键数不同选择带有不同数量外键定位槽的夹具部件，又能根据钻杆粗细调节工装夹具的圆环直径大小；

三个弧形夹具部件分别为夹具部件Ⅰ、夹具部件Ⅱ和夹具部件Ⅲ；

其中，所述夹具部件Ⅰ的底部固定在所述底座上，夹具部件Ⅰ的两端分别通过可拆卸组件Ⅱ与夹具部件Ⅱ和夹具部件Ⅲ相连；

所述夹具部件Ⅱ和夹具部件Ⅲ呈对称关系，且两者之间通过可拆卸组件Ⅰ相连；

所述夹具部件Ⅱ和夹具部件Ⅲ之间的连接端均设有一块与夹具部件本体垂直的凸块，且两个凸块上均设有至少一组同心的固定孔；

所述可拆卸组件Ⅰ采用螺栓和螺母，螺栓穿入固定孔后通过螺母紧固实现夹具部件Ⅱ和夹具部件Ⅲ的固定连接；

所述夹具部件Ⅰ的两端分别设有多个调节孔；

与所述夹具部件Ⅰ相连的夹具部件Ⅱ的连接端设有一个调节孔；

与所述夹具部件Ⅰ相连的夹具部件Ⅲ的连接端设有一个调节孔；

所述可拆卸组件Ⅱ采用螺栓和螺母，螺栓穿入调节孔后通过螺母紧固实现夹具部件Ⅰ两端与夹具部件Ⅱ和夹具部件Ⅲ的固定连接，且通过螺栓穿入夹具部件Ⅰ上不同调节孔实现工装夹具直径大小的调节；

所述底座包括夹具放置台、升降结构和底板；

所述升降结构连接在夹具放置台与底板之间，通过升降结构实现对反变形工装夹具的高度调节；

所述夹具放置台中间带有弧形凹槽，且夹具放置台上设有固定槽Ⅱ，所述工装夹具上设有固定槽Ⅰ，所述工装夹具放置在弧形凹槽中，通过螺栓插入固定槽内将工装夹具与底座固定；

所述滑动系统包括导轨、滚轮组件和电机驱动系统；

所述导轨铺设在地面上，所述滚轮组件安装在支撑系统中的底板上，所述电机驱动系统安装在支撑系统中的底板中，且该电机驱动系统与滚轮组件相传动，并通过控制系统控制电机驱动系统转动速度，从而实现钻杆在导轨上移动速度；

所述加热系统包括开合式的感应加热炉，该感应加热炉设置在焊前预热和焊后热处理系统的中部位置，当钻杆部分处于炉内时，将产生电磁感应，从而达到局部加热的目的；

所述焊接系统包括两个焊枪，该两个焊枪对称布置在钻杆两侧，其中，焊枪的基座固定在地面上，焊枪的连接杆一端与基座可转动连接，另一端与焊枪的焊头可转动连接。

2.一种基于权利要求1所述的旋挖钻钻杆外键焊前预热和焊后热处理系统的方法，其特征在于：

步骤1、钻杆的管体外周搭建外键并使用支撑系统中的工装夹具固定；

步骤2、将安装有钻杆的支撑系统安装至滑动系统中的导轨起始位置；

步骤3.1、通过控制系统控制滑动系统带动钻杆按照A方向移动，并通过加热系统对钻杆进行焊前预热；

步骤3.2、通过焊接系统对外键Ⅰ进行焊接；

步骤3.3、通过控制系统控制滑动系统带动钻杆按照与A方向相反的B方向返回，并通过加热系统进行焊后热处理；

步骤4、将钻杆转动后，参照步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3对外键Ⅱ进行焊接；

步骤5、将钻杆转动后，参照步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3对外键Ⅲ进行焊接；

步骤6、焊接结束，检查焊接质量。