专利名称：一种金属棒材自动淬火回火对焊机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接设备，特别是一种金属棒材自动淬 火回火对焊机。
背景技术：
目前，国内外房屋、桥梁、铁路等大型建筑物和特种建筑 绝大部份使用螺纹钢，使用时因长度不足采用现场焊接、对焊等工艺 形式进行连接。国内外最先进的对焊机主要由机架、上下焊接夹具、 活动电极、中间继电器、主接器、电流调节器、单相焊接变压器及电 器配置组成，在焊接时，将需要焊接的两根棒材放入带有活动电极的 两个焊接夹具上，夹紧棒材，先将电流调节器调节到适宜的焊接电流， 接通活动电极，同时打开安装在活动焊接夹具上的顶压装置，使夹在 活动电极的金属棒材端部在高温熔化时顶压粘接在一起，最后由空气
冷却。建筑用螺纹钢本身原始强度仅400-500Mpa，在对焊焊接时， 受焊接高温的影响导致焊接处退火，强度降低50%左右，存在整体强 度低、抗震性能差等缺点
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种金属棒 材自动淬火回火对焊机，替代现有的棒材对焊机。
本发明的目的是这样实现的本发明由机座、机架和配电控制 柜组成，机座上放置机架，配电控制柜单独放一边，通过线路与机座 和机架相连。机架呈"L"形，下面为机架平台，后边为机架立壁，
两者连为一体，下面的机架平台上面的两侧对称安装两个焊接夹具，
其活动部份可向上打开，用以放进需要焊接的金属棒材，并将其夹紧; 右边的焊接夹具的下面装有轨道，焊接夹具的外面装有顶压装置，两 者连为一体，并共用同一轨道，焊接夹具可随顶压装置成横向向里移 动，以便焊接时向里顶压，使熔化的棒端熔为一体；顶压装置的液压 箱安装在下面的机座内，通过管道与顶压装置相连；相对于焊接夹具 内侧位置的机架立壁上，安装两个上下活动轨道，轨道上安装两个机 械手式自动活动电极；可上下活动，握住需要焊接的金属棒材，用以 通电行成回路加热并在950-135(TC的高温时进行为时1-3秒的焊接， 右边立壁上的上下活动轨道还连着一个横向轨道，工作时，右边的机 械手活动电极抓住被焊接的棒材随顶压装置一起成横向向里移动，使 加热熔化的金属棒材的端部熔为一体；在立壁上方安装自动红外测温 仪，两个机械手式活动电极之间对着焊接处的地方安装自动红外测温 仪的探头，用以测量焊接温度和热处理的温度，并及时将焊接和热处 理的温度信号传递给PLC控制器，以进行焊接过热控温和控制自动 淬火回火装置在焊接后700-102(TC余热时，对焊接处进行1-8秒钟的 淬火回火冷却热处理；自动淬火回火装置由淬回火液箱、淬火回火泵、
圆形开合式喷头和自动开合器组成，该喷头与自动开合器相连；机架 平台和机座顶部的中间开有一长方形开口，在机座开口内向上对着焊 接的部份，安装长漏斗形淬火液回流盘，盘内安装自动开合器和圆形 自动开合式喷头，喷头头部呈两个半圆形圆筒，圆筒两端带有耐高温 密封圈，两部份交接处带有密封条，筒内中空，内壁布满喷水孔，外
壁设有进液口，通过管道与淬火回火泵相连接，淬火回火液箱与淬火 回火泵安装在机座内，不工作时，两个半圆形开合式喷头张开，成一 平面，处在焊接处下面；棒材焊接好后，两个机械手式活动电极向上 移去，PLC控制器控制该喷头向上闭合，包住加热焊接的部份，接通 淬火回火泵，立即进行1-8秒的喷射淬火液快速淬火回火，使焊接处 保持原有强度的95%以上的强度，而不使淬火回火液喷到机架上；淬 火回火处理好后，自动开合式喷头立即向下打开恢复原状，喷出的淬 火回火液回流到长方漏斗形淬火回火液回流盘内，经管道回流到淬火 回火液箱内；配电控制柜内安装电源变压器、电压稳压器、中间继电 器、电流调节器、单相变压器，电流调节器、单项变压器与机械手式 活动电极及PLC控制器相联，通过稳压器用以引进和输出电源，安 装PLC控制器用来接收红外线测温仪传来的信号并输出电源控制信 号，对焊接加热、过热进行控制，并控制自动淬火回火装置在最佳淬 火温度时，进行快速淬火回火。
.本发明的有益效果是(1)自动淬火回火装置利用焊接余热快速 有效地对焊接后的棒材进行淬火回火处理，使焊接处保持原有强度的 95%，普通钢材焊接整体强度比原来的焊接提高一倍，预应力钢材可 提高二倍。(2)红外线测温仪对焊接时的温度进行直观测量，可为 PLC控制器提供焊接时的过度高温的信息和最佳淬火回火时间信息， 减少了过度加热造成的电能浪费，并确保焊接质量。(3)自动淬火回 火装置可循环使用淬火回火液，可以满足不同规格棒材淬火的需要。 (4)自动淬火回火装置的圆形开合式喷头，能自动包裹悍接处进行
淬火回火，使淬火回火液不向外面喷洒，既能确保快速淬火回火，又
无淬火回火液流出淋湿电器造成设备损坏。(5)采用配电控制柜将电 器集中于一处，可有效防止电器漏电事故的发生，也便于机座和机架 移动使用。(6)由于金属棒材焊接强度的大幅提高，建筑用钢材在减 小粗度的情况下，仍可大幅度提高强度和保险系数，有利于建筑物的 抗震，具有很大的经济和社会效益。
图1是本发明的整体结构示意图。图2是去掉门的机座 内的电器安装示意图；图3是机架示意图；图4是去掉门的配电控制 柜结构示意图；图5是圆形开合式喷头纵向结构示意图；图6是电气 原理图。
图中(1)代表机座、(2)代表机架、(3)代表配电控制柜、 (4)代表淬火回火液箱、(5)代表淬火回火泵、(6)代表液压油箱、 (7)代表液压油泵、(8)代表圆形自动开合式喷头、(9)代表方漏 斗形淬火回火液回收盘、(10)代表机架平台、(11)代表机架立壁、 (12)代表焯接夹具、(13)代表机械手式活动电极、(14)代表顶压 装置、(15)代表红外线测温仪、(16)代表红外线测温仪探头、(17) 代表金属棒材、(18)代表圆形开合式喷头头部、(19)代表内壁、(20) 代表喷液孔、(21)代表耐高温密封圈、(22)代表进液管、(23)代 表稳压器、(24)代表主接器、(25)代表中间继电器、(26)代表电 流调节器、(27)代表单相变压器、(28)代表PLC控制器、(29)代 表活动轨道、(30)代表横向轨道活动、(31)代表上下活动轨道、(32) 代表自动开合器、(33)代表密封条、(34)代表自动淬火回火装置、 J23代表自动夹紧系统、J24代表自动顶压系统、J25代表自动喷水 系统、J26代表自动淬火回火系统。
具体实施方式
下面结合附图举1实施例对本发明作进一步说明。
如附图所示，本发明由机座(1)、机架(2)和配电控制柜(3) 组成，生产时，先将机座(1)、机架(2)和配电控制柜(3)的柜体 根据附图的形状和具体尺寸要求加工好，将顶压装置(14)、液压油 箱(6)、液压油泵(7)购置好；同时将自动淬火装置(34)加工好， 该装置由淬火回火液箱(4)、淬火回火泵(5)、圆形自动开合式喷头
(8)、方漏斗形淬火回火液回收盘(9)和自动开合器(32)组成， 该喷头如附图5所示，加工成两个带柄的半圆形圆筒，里面中空，其 外壁装有进液管(22)，内壁(19)内侧布满喷液孔(20)，两者之间 带有密封条(33)，两端带有耐高温密封圈(21);接着，将焊接夹具
(12)、机械手式活动电极(13)、红外线测温仪(15)、进液管(22)、 稳压器(23)、主接器(24)、中间继电器(25)、电流调节器(26)、 单相变压器(27)、活动轨道(29)、横向活动轨道(30)和上下活动 轨道(31)购置或加工好，再购买PLC控制器，并根据控制要求设 计好控制程序；同时将电线、管道、固定件等安装固定用品备好，然 后进行组装。如图4所示，将机架(2)放在组装台上，在机架平台
(10)上面的左侧安装一个悍接夹具(12)并适当垫高其位置，在右 侧安装活动轨道(29)，然后将另一个焊接夹具(12)安装在活动轨 道(29)上并与之相对称；接着将顶压装置(14)安装在右侧的焊接 夹具(12)的右侧，同时安装在活动轨道(29)上；接着，在相对于 焊接夹具(12)内侧位置的机架立壁(11)上，对称安装两个上下活 动轨道(31)，并在右侧上下活动轨道(31)下端相对平行于焊接的
金属棒材(17)处安装一个横向活动轨道(30)，再将两个机械手式 活动电极(13)安装在两个上下活动轨道(31)上；接着将自动红外 线测温仪(15)安装在机架立壁(11)上，将其探头(16)安装在机 架立壁(11)上的两个机械手式活动电极(13)之间对着焊接处的地 方，红外线测温仪(15)与其探头(16)通过事先在机架立壁(11) 打好的接线孔，在机架立壁(11)的背面通过电线相连接，如图2、 图5所示，然后取下机座(1)的门，在机座(1)内的左侧下部安装 淬火回火液箱(4)，淬火回火泵(5)安装其上并与之相通；再将液 压油箱(6)安装在右侧，将液压油泵(7)安装其上，并与之相通； 接着将圆形自动开合式喷头(8)与自动开合器(32)组装在一起， 装在事先加工好的方漏斗形淬火回火液回收盘(9)内，然后将该盘 安装在机座(1)顶部事先开好的长方形开口内并高出开口，并用管 道将该回收盘(9)下面的出口接通淬火回火液箱(4);同时用管道 接通圆形开合式喷头(8)的进液管(22)和淬火回火泵(5);然后 将机架(2)放在机座(1)上面，机架平台(10)中部事先开有长方 形开口与机座(1)顶部的长方形开口相匹配，使长漏斗形淬火回火 液回收盘处于机架平台(10)的长方形开口内，上面对着焊接处；然 后通过管道接通顶压装置(14)与液压油泵；接着，如图3、图6所 示，在事先做好的配电控制柜(3)里面左9侧上部份安装稳压器(23) 与外电源线，在稳压器(23)的右侧相继安装主接器(24)和中间继 电器(25)，接着在中部左侧依次安装PLC控制器(28)，该控制器 通过电线与主接器(24)、机械手式活动电极(13)、红外线测温仪(15)、
淬火回火泵(5)、液压油泵(7)、自动开合器(32)相连接；接着， 在下部份安装电流调节器(26)和单相变压器(27)并将其与中间继 电器(25)通过电线相连接，最后，再将单相变压器(27)与安装在 机架立壁(11)上面的机械手式活动电极(13)用电线连接好。对焊 焊接时，先接通电源，打开所有电器，将需要对焊的两根金属棒材(17) 夹入两个焊接夹具(12)内，使该棒材的两个端部靠在一起，将电流 调节器(26)调节到适宜的电流位置，然后放下机械手式活动电极 (13)，抓住棒材(17)， PLC控制器控制单相变压器(27)、机械手 式活动电极(13)进行加热，启动顶压装置(14)进行顶压，同时启 动红外线测温仪(15)测量温度，在达到焊接足够的温度时，单相变 压器(27)自动断电停止加热；机械手式活动电极(13)快速上移， 使金属棒材(17)冷却到适宜的700-1020'C温度时，自动淬火回火装 置(34)的圆形开合式喷头(8)自动向上闭合并包住焊接处，进行 为时卜8秒钟的快速喷液淬火处理，然后打开，使淬火回火液向下回 流到淬火回火液箱(4)内，接着，再放下机械手式活动电极(13)， 抓住棒材(17)， PLC控制器控制单相变压器(27)、机械手式活动电 极(13)进行加热，同时启动红外线测温仪(15)测量温度，当达到 相应的回火温度时，单相变压器(27)自动断电停止加热；机械手式 活动电极(13)快速上移，自动淬火回火装置(34)的圆形开合式喷 头(8)自动向上再次闭合并包住焊接处，进行为时l-3秒钟的快速 喷液回火处理，然后打开，使淬火回火液向下回流到淬火回火液箱(4) 内，最后打开悍接夹具(12)，取出被焊接的金属棒材(17)。
权利要求
1、一种金属棒材自动淬火回火对焊机，由机座(1)、机架(2)和配电控制柜(3)组成，机座(1)内装有自动淬火回火装置(34)、顶压装置(14)的液压油箱(6)、和液压油泵(7)；机架(2)由机架平台(10)和机架立壁(11)构成，机架平台(10)上的左侧装有一个焊接夹具(12)，右侧对称处装有1个活动轨道(29)，该轨道上装有另一个焊接夹具(12)，其右侧装着顶压装置(14)，该顶压装置同时也装在活动轨道(29)上；在相对于焊接夹具(12)内侧位置的机架立壁(11)上，对称装着两个上下活动轨道(31)，其上面各装有一个机械手式活动电极(13)，右侧的上下活动轨道下端部相对平行于焊接金属棒材(17)处装有一个横向活动轨道(30)，其特征在于，机架立壁(11)上装有自动红外线测温仪(15)，其探头(10)安装在机架立壁(11)上的两个机械手式活动电极(13)之间对着焊接处中间的地方。
2、 权利要求1所述自动淬火回火装置(34)，由淬火回火箱(4)、 淬火回火泵(5)、圆形自动开合式喷头(8)、自动开合器(32)和方 漏斗形淬火回火液回收盘(9)组成；淬火回火泵(5)装在淬火回火 液箱(4)上，该泵出口与圆形自动开合式喷头(8)的进液管(22) 相连；圆形自动开合式喷头(8)装在自动开合器(32)上，两者一 起装在方漏斗形淬火回火液回收盘(9)内，该回收盘下面的开口通过管道与淬火回火液箱(4)相通。
3、 权利要求2所述圆形自动开合式喷头(8)，由两个带柄的半 圆形圆筒组成，筒壁内中空，内壁(19)内有很多喷液孔(20)，两 端带有耐高温密封圈(21)，两个带柄半圆形圆筒之间连接处带有密 封条(33)。
4、 权利要求1所述配电柜(3)，其内装有稳压器(23)、主接器 (24)、中间继电器(25)、电流调节器(26)、单相变压器(27)、 PLC控制器(28);稳压器(23)与外电源相接，通过电线由主接器(24) 与中间继电器(25)和电流调节器(26)及单相变压器(27)相连接； PLC控制器通过电线线路与主接器(24)、机械手式活动电极(13)、 红外线测温仪(15)、淬火回火泵(5)、液压油泵(7)、自动开合器 (32)和顶压装置(14)相连接。
全文摘要
一种金属棒材自动淬火回火对焊机，由机座、机架和配电控制柜组成，在原有焊接机的基础上，增加了红外线测温仪、机械手式活动电极加热装置、自动淬火回火装置和PLC控制器，实现了对焊机过热温度的及时断电控制和在700-1020℃余热时进行1-8秒钟的快速淬火回火自动控制，使被焊接金属棒材保持原有强度的95％左右，整体使用强度是原来焊接棒材的三倍，建筑使用时，可大幅减少钢材的使用量，经济效益和社会效益巨大，可广泛用于建筑业金属棒材的焊接。
文档编号C22F1/00GK101391342SQ20081015601
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者姚圣法 申请人:姚圣法