专利名称：一种转轮体的自动堆焊装置及方法
技术领域：
本发明涉及大型回转体堆焊领域，尤其涉及一种转轮体的自动堆焊装置及方法。
背景技术：
转轮体的结构形式见图3，它是水轮机中转轮上的关键部件，它的制造质量直接影 响水轮机的工作状态，其外圆表面的大部分为球面形结构，为了保证其外圆表面(9)的耐 磨性、耐蚀性，在其表面堆焊有厚度为4 8mm的不锈钢。目前国内都采用人工手把焊的方 法在其外圆表面堆焊不锈钢，效率低，而且堆焊层易产生缺陷，产品质量不稳定，若采用专 用焊接变位机自动埋弧焊，可大幅提高生产效率和堆焊质量，但由于该工件单重80吨，专 用焊接变位机结构十分庞大、造价昂贵，直接制约了自动焊接技术的应用。
发明内容
本发明的目的提供一种转轮体的自动堆焊装置及方法，实现具有球形表面的转轮 体等大型回转体的自动堆焊。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种转轮体的自动堆焊装置，其特征在于，包括正面车床、托辊架、摆动装置、自动 埋弧电焊机头，正面车床夹盘与托辊架之间放置转轮体，摆动装置转动轴线设在与转轮体 水平轴等高位置，自动埋弧电焊机头设置在摆动装置的端部，自动埋弧电焊机头摆动轴心 与转轮体堆焊球面球心重合。摆动装置转动轴线设在与转轮体回转轴线等高位置，自动埋弧电焊机头设置在摆 动装置的端部，自动埋弧电焊机头摆动轴心与转轮体堆焊球面球心重合。所述的摆动装置包括摆动减速机、摆动杆、连杆，摆动减速机与摆动杆相连接，连 杆与摆动杆相连接，自动埋弧电焊机头设置在连杆端部。所述的摆动杆的回转半径等于堆焊球面半径。焊接步骤叙述如下1)将转轮体装夹于正面车床夹盘上，调整托辊架位置和高度，使转轮体轴线与正 面车床回转轴线同轴。2)调整摆动装置位置及摆动杆、连杆长度，使摆动杆的回转半径等于堆焊球面半 径，并使自动埋弧电焊机头在堆焊球面最高点所在母线上摆动。3)调节车床主轴转速，使自动埋弧电焊机头与堆焊球面的相对转动线速度为 150 300mm/分钟，调节摆动装置转速，使自动埋弧电焊机头与堆焊球面的相对摆动线速 度10 20mm/小时，焊接电流240 ^OA,堆焊层厚度4 8mm，CO2气体保护下焊接。与现有技术相比，本发明的有益效果是巧妙地利用了常规设备的相关功能实现 了具有球形表面的转轮体等大型回转体的自动堆焊，结构简单有效，适用范围广，从试件堆 焊效果看，完全满足了设计要求，取得了令人满意的效果。
图1是本发明结构示意图；图2是图1侧视图；图3是转轮体结构示意图。图中1-转轮体2-摆动装置3-自动埋弧焊机头4-正面车床5-托辊架6_摆动 减速机7-摆动杆8-连杆9-堆焊球面
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明见图1、图2，一种转轮体的自动堆焊装置，包括正面车床4、托辊架5、摆动装置2、 自动埋弧电焊机头3，将转轮体1 一端装夹于正面车床4夹盘上，另一端设置在托辊架5上， 摆动装置2转动轴线设在与转轮体1水平轴等高位置，自动埋弧电焊机头3设置在摆动装 置2的端部，自动埋弧电焊机头3摆动轴心与转轮体1堆焊球面9球心重合。摆动装置2包括摆动减速机6、摆动杆7、连杆8，摆动减速机6与摆动杆7相连接， 连杆8与摆动杆7相连接，自动埋弧电焊机头3设置在连杆8端部。摆动杆7的回转半径等于堆焊球面9半径。采用上述装置的焊接步骤叙述如下1)将转轮体1装夹于正面车床4夹盘上，调整托辊架5位置和高度，使转轮体1轴 线与正面车床4回转轴线同轴。2)调整摆动装置2位置及摆动杆7、连杆8长度，使摆动杆7的回转半径等于堆焊 球面9半径，并使自动埋弧电焊机头3在堆焊球面9最高点所在母线上摆动。从弧段一侧 向另一侧摆动，至弧段结束处，焊接完成。3)调节车床主轴转速，使自动埋弧电焊机头3与堆焊球面9的相对转动线速度为 150 300mm/分钟，调节摆动装置2转速，使自动埋弧电焊机头3与堆焊球面9的相对摆 动线速度10 20mm/小时，焊接电流240 ^OA,堆焊层厚度4 8mm，CO2气体保护下焊接。本发明巧妙地利用了常规设备如正面车床、自动埋弧电焊机头的相关功能，通过 控制正面车床的回转与自动埋弧电焊机头的摆动，实现自动堆焊的目的，具体方案如下A)圆周方向旋转的实现更换原车床的电机为变频调速电机，并在原传动系统中 增加减速机构，以进一步降低主轴的回转速度，带动转轮体1沿水平轴线做回转运动。B)摆动运动的实现设计摆动装置2，摆动杆7的转动中心与转轮体1的堆焊球心 在同一水平高度，摆动杆7的回转半径等于转轮体的球面9半径，摆动杆7与回转体球心的 距离(即连杆8长度)大于回转体球面9半径。摆动杆7带动与自动埋弧电焊机头3连接 的连杆8 —起左右摆动，以实现堆焊机头沿转轮体外球弧面的运动。C)主轴回转与弧段摆动运动差动的实现根据转轮体1的外径尺寸、堆焊层厚度、 焊丝截面尺寸等参数确定自动埋弧电焊机头3的运动参数，输入到相应电机控制系统中， 实现自动埋弧电焊机头3的摆动与主轴轴向运动差动的实现。实施例中，利用4米正面车床，结合自动埋弧焊机并进行简单改造，巧妙地利用了 常规设备的相关功能实现了具有球形表面的转轮体等大型回转体的自动堆焊，结构简单有效，适用范围广，从试件堆焊效果看，完全满足了设计要求，取得了令人满意的效果。
权利要求
1.一种转轮体的自动堆焊装置，其特征在于，包括正面车床、托辊架、摆动装置、自动埋 弧电焊机头，正面车床的夹盘与托辊架之间设有转轮体，摆动装置转动轴线设在与转轮体 水平轴等高位置，自动埋弧电焊机头设置在摆动装置的端部，自动埋弧电焊机头摆动轴心 与转轮体堆焊球面球心重合。
2.根据权利要求1所述的一种转轮体的自动堆焊装置，其特征在于，所述的摆动装置 包括摆动减速机、摆动杆、连杆，摆动减速机与摆动杆相连接，连杆与摆动杆相连接，自动埋 弧电焊机头设置在连杆端部。
3.根据权利要求2所述的一种转轮体的自动堆焊装置，其特征在于，所述的摆动杆的 回转半径等于堆焊球面半径。
4.采用权利要求1所述装置的转轮体自动堆焊方法，其特征在于，焊接步骤叙述如下1)将转轮体装夹于正面车床夹盘上，调整托辊架位置和高度，使转轮体轴线与正面车 床回转轴线同轴。2)调整摆动装置位置及摆动杆、连杆长度，使摆动杆的回转半径等于堆焊球面半径，并 使自动埋弧电焊机头在堆焊球面最高点所在母线上摆动。3)调节车床主轴转速，使自动埋弧电焊机头与堆焊球面的相对转动线速度为150 300mm/分钟，调节摆动装置转速，使自动埋弧电焊机头与堆焊球面的相对摆动线速度10 20mm/小时，焊接电流MO ^OA,堆焊层厚度4 8mm，CO2气体保护下焊接。
全文摘要
本发明涉及一种转轮体的自动堆焊装置及方法，将转轮体一端装夹于正面车床夹盘上，另一端设置在托辊架上，摆动装置转动轴线设在与转轮体水平轴等高位置，自动埋弧电焊机头设置在摆动装置的端部，自动埋弧电焊机头摆动轴心与转轮体堆焊球面球心重合。焊接步骤1)装夹转轮体，使转轮体轴线与车床回转轴线同轴。2)使自动埋弧电焊机头在堆焊球面最高点所在母线上摆动。3)主轴转动线速度为150～300mm/分钟，摆动线速度10～20mm/小时，CO2气体保护下焊接。本发明的有益效果是利用了常规设备的相关功能实现了具有球形表面的大型回转体的自动堆焊，结构简单有效，适用范围广。
文档编号B23K9/04GK102049685SQ20091018818
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者关红清, 吴强, 肖海玲 申请人:鞍钢重型机械有限责任公司