一种环焊TIG焊接设备及焊接方法与流程

本发明涉及环形缝焊接的技术领域，特别是一种环焊tig焊接设备及焊接方法。

背景技术：

导向管与压塞的焊接需要采用tig焊接设备进行焊接，其具体的焊接步骤为工人先将压塞的一端插入到导向管一端的管口中，此时压塞与导向管之间形成环形缝，随后工人利用tig焊接设备的钨极对环形缝进行焊接，即沿着操作tig焊接设备的焊枪沿着环形缝长度方向焊接，最终实现了导向管与压塞的焊接。然而，这种焊接方式虽然能够完成焊接，但是存在以下缺陷：1、人工操作焊枪无疑是增大了工人的劳动强度，且导向管的长度长达2~3m，重量大，通过人工来旋转导向管，这无疑是进一步增大了工人的劳动强度，降低了焊接效率。2、人工焊接存在疲劳强度，难免会出现差错，因此焊接后发现焊缝的均匀性完全不一致，造成连接的机械强度各不一样。3、有的缝隙也没有被焊接到，存在焊接精度低的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、减轻工人劳动强度、焊接精度高、焊缝均匀性高、焊枪位置可调、提高焊接效率的环焊tig焊接设备及焊接方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种环焊tig焊接设备，它包括机架、设置于机架上的电机、设置于机架顶部且从左往右顺次设置的焊室和多个辊托装置，所述焊室包括机座、设置于机座内的密闭腔、分别设置于机座左右侧的顶头和导向管夹紧机构、分别设置于机座前后侧的观察窗和供电电源、设置于机座顶部的焊枪；

所述顶头包括定位挡块、开设于机座左端部且与密闭腔连通的轴承孔、经推力球轴承旋转安装于轴承孔内的旋转头，定位挡块位于密闭腔内且固设于旋转头的右端部，定位挡块内开设有圆形凹坑；

所述导向管夹紧机构包括气缸、长连杆、短连杆、开设于机座右端部且与密闭腔连通的台阶孔i，台阶孔i的大孔中经滚动轴承旋转安装有旋转套，旋转套的左端部伸入于台阶孔i的小孔中，旋转套的右端部延伸于台阶孔i的外部，且延伸端的外部固设有从动齿轮，旋转套内且沿其轴向从左往右顺次开设有孔a、孔b和孔c，孔a、孔b和孔c的直径依次增大，孔c中滑动安装有活动轴，活动轴由从左往右顺次连接的小轴和大轴组成，活动轴内且沿其轴向从左往右顺次开设有锥形孔、孔d和孔e，锥形孔内放置有与锥形孔相配合的楔形块，楔形块的左端面抵靠在孔a与孔b所形成的台肩上，孔e的内径大于孔d的内径，小轴上套有位于孔c内的弹簧，弹簧的一端固设于小轴与大轴形成的台肩上，另一端固设于孔b与孔c形成的台肩上，孔d中固设有胀套筒，胀套筒的左端部的柱面上均匀开设有多个开口，所述楔形块位于胀套筒的下方，孔e中固设有第一连接管，第一连接管的另一端固设有第二连接管，所述气缸设置于机座下方，气缸的活塞杆的作用端铰接有长连杆，长连杆的另一端铰接于第二连接管上，短连杆位于长连杆上方，短连杆的一端固设于机座的右端部，短连杆的另一端铰接于长连杆上；

所述焊枪包括底座、调节杆、t形柱、锁紧螺母、螺纹套、连接柱和钨极，底座固设于机座的顶部，底座内开设有连通密闭腔的型腔，底座的顶部设置有连通型腔的通孔，t形柱的底盘支撑于型腔的顶表面上，t形柱的立柱向上贯穿通孔设置，且立柱的顶部开设有台阶孔ii，t形柱的立柱的上端部设置有外螺纹a，外螺纹a上螺纹连接有锁紧螺母，连接柱的柱面上设置有环形台阶，连接柱的环形台阶在锁紧螺母的锁紧力下抵靠于台阶孔ii的台肩上，连接柱的一端延伸于密闭腔内，连接柱的另一端的柱面上设置有外螺纹b，外螺纹b上螺纹连接有螺纹套，螺纹套的柱面上螺纹连接有锁紧螺钉，连接柱上且沿其轴向开设有导向孔，导向孔内配合有调节杆，锁紧螺钉的端部抵压于调节杆上，调节杆的下端部延伸于密闭腔内，且延伸端上固设有钨极，所述底座的柱面上螺纹连接四个调节螺钉，四个调节螺钉抵压于t形柱的底盘上，位于前后侧的两个调节螺钉前后对称设置，位于左右侧的两个调节螺钉左右对称设置；

所述电机的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。

所述胀套筒的内径大于或等于导向管的外径。

所述胀套筒与旋转套同轴设置。

所述气缸水平设置且固设于机座的底部。

所述机座的左端部开设有气孔，气孔呈l形状，气孔的一端与密闭腔连通，另一端设置有螺纹孔，螺纹孔处螺纹连接有堵头。

所述辊托装置包括油缸和导向轮，油缸垂向固定安装于机架上，导向轮旋转安装于油缸活塞杆的作用端上。

所述环焊tig焊接设备的焊接方法，它包括以下步骤：

s1、将导向管的左端的孔中压入压塞；将导向管支撑于导向轮上；

s2、将导向管中的压塞依次贯穿第二连接管、第一连接管、孔e、胀套筒、锥形孔、孔b、孔a、密闭腔最后将压塞抵压于圆形凹坑中，从而实现导向管和压塞的定位；

s3、导向管的夹持：控制气缸活塞杆伸出，活塞杆带动长连杆向上运动，长连杆带动第二连接管向左运动，第二连接管带动第一连接管向左运动，第一连接管带动活动轴向左运动，弹簧逐渐被压缩，活动轴在向左运动过程中，由于锥形孔与楔形块相配合，促使楔形块向上逐渐运动，当胀套筒位于楔形块运动到楔形块上方时，楔形块将胀套筒沿径向抱紧，进而使胀套筒抱住导向管，最终实现了导向管的夹持；

s4、导向管的旋转：打开电机，电机带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动旋转套转动，由于导向管被活动轴限制住，因此导向管也同步旋转，从而实现了导向管的旋转；

s5、钨极与环形缝位置的调整，它包括钨极水平方向调整、钨极前后方向调整、钨极上下方向调整；

所述钨极水平方向调整的步骤为：拧松水平两个调节螺钉，此时t形柱的底盘可在型腔内水平移动，当钨极调整到环形缝的正上方时，拧紧水平两个调节螺钉，从而调整钨极水平方向的位置；

所述钨极前后方向调整的步骤为：拧松前后两个调节螺钉，此时t形柱的底盘可在型腔内前后移动，当钨极调整到环形缝的正上方时，拧紧前后两个调节螺钉，从而调整钨极前后方向的位置；

所述钨极上下方向调整的步骤为：旋转螺纹套，螺纹套在外螺纹b上做轴向移动，使调节杆沿导向孔做轴向移动，当钨极调整到环形缝的正上方时，拧紧锁紧螺钉，从而调整钨极上下方向的位置；

s6、打开堵头，经气孔向密闭腔中通入氦气，当填充一段时间后，关闭堵头；

s7、环形缝的焊接，供电电源给钨极供电，钨极与导向管和压塞之间产生电弧，电弧熔化材料，随着导向管的旋转运动，即可沿圆周方向进行电弧焊接，当导向管转动一圈后即可将环形缝焊接；

s8、当焊接后产品的取出，控制气缸活塞杆缩回，活塞杆带动长连杆向下运动，此时第二连接管向右运动，第二连接管带动第一连接管向右运动，第一连接管带动活动轴向右运动，同时在弹簧的恢复力下，进一步增大活动轴向右的推力，促使胀套筒向右运动，此时楔形块与导向管分离，楔形块不再抱紧导向管，此时即可将焊接后的产品取出。

本发明具有以下优点：本发明结构紧凑、减轻工人劳动强度、焊接精度高、焊缝均匀性高、焊枪位置可调、提高焊接效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为图1的俯视图；

图3为本发明中焊室的结构示意图；

图4为图3的右视图；

图5为焊枪的结构示意图；

图6为焊接工作示意图；

图7为定位挡块的结构示意图；

图8为胀套筒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1~8所示，一种环焊tig焊接设备，它包括机架1、设置于机架1上的电机2、设置于机架1顶部且从左往右顺次设置的焊室3和多个辊托装置4，所述焊室3包括机座5、设置于机座5内的密闭腔6、分别设置于机座5左右侧的顶头7和导向管夹紧机构8、分别设置于机座5前后侧的观察窗9和供电电源10、设置于机座5顶部的焊枪11。

所述顶头7包括定位挡块12、开设于机座5左端部且与密闭腔6连通的轴承孔、经推力球轴承13旋转安装于轴承孔内的旋转头14，定位挡块12位于密闭腔6内且固设于旋转头14的右端部，定位挡块12内开设有圆形凹坑15。

所述导向管夹紧机构8包括气缸16、长连杆17、短连杆18、开设于机座5右端部且与密闭腔6连通的台阶孔i19，台阶孔i19的大孔中经滚动轴承20旋转安装有旋转套21，旋转套21的左端部伸入于台阶孔i19的小孔中，旋转套21的右端部延伸于台阶孔i19的外部，且延伸端的外部固设有从动齿轮22，旋转套21内且沿其轴向从左往右顺次开设有孔a23、孔b24和孔c25，孔a23、孔b24和孔c25的直径依次增大，孔c25中滑动安装有活动轴，活动轴由从左往右顺次连接的小轴26和大轴27组成，活动轴内且沿其轴向从左往右顺次开设有锥形孔28、孔d29和孔e30，锥形孔28内放置有与锥形孔28相配合的楔形块31，楔形块31的左端面抵靠在孔a23与孔b24所形成的台肩上，孔e30的内径大于孔d29的内径，小轴26上套有位于孔c25内的弹簧32，弹簧32的一端固设于小轴26与大轴27形成的台肩上，另一端固设于孔b24与孔c25形成的台肩上，孔d29中固设有胀套筒33，胀套筒33的左端部的柱面上均匀开设有多个开口34，所述楔形块31位于胀套筒33的下方，孔e30中固设有第一连接管35，第一连接管35的另一端固设有第二连接管36，所述气缸16设置于机座5下方，气缸16的活塞杆的作用端铰接有长连杆17，长连杆17的另一端铰接于第二连接管36上，短连杆18位于长连杆17上方，短连杆18的一端固设于机座5的右端部，短连杆18的另一端铰接于长连杆17上。

所述焊枪11包括底座37、调节杆38、t形柱39、锁紧螺母40、螺纹套41、连接柱42和钨极43，底座37固设于机座5的顶部，底座37内开设有连通密闭腔6的型腔44，底座37的顶部设置有连通型腔44的通孔，t形柱39的底盘支撑于型腔44的顶表面上，t形柱39的立柱向上贯穿通孔设置，且立柱的顶部开设有台阶孔ii45，t形柱39的立柱的上端部设置有外螺纹a46，外螺纹a46上螺纹连接有锁紧螺母40，连接柱42的柱面上设置有环形台阶，连接柱42的环形台阶在锁紧螺母40的锁紧力下抵靠于台阶孔ii45的台肩上，连接柱42的一端延伸于密闭腔6内，连接柱42的另一端的柱面上设置有外螺纹b47，外螺纹b47上螺纹连接有螺纹套41，螺纹套41的柱面上螺纹连接有锁紧螺钉48，连接柱42上且沿其轴向开设有导向孔，导向孔内配合有调节杆38，锁紧螺钉48的端部抵压于调节杆38上，调节杆38的下端部延伸于密闭腔6内，且延伸端上固设有钨极43，所述底座37的柱面上螺纹连接四个调节螺钉49，四个调节螺钉49抵压于t形柱39的底盘上，位于前后侧的两个调节螺钉49前后对称设置，位于左右侧的两个调节螺钉49左右对称设置；

所述电机2的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮22啮合。

所述胀套筒33的内径大于或等于导向管50的外径。所述胀套筒33与旋转套21同轴设置。所述气缸16水平设置且固设于机座5的底部。所述机座5的左端部开设有气孔51，气孔51呈l形状，气孔51的一端与密闭腔6连通，另一端设置有螺纹孔，螺纹孔处螺纹连接有堵头52。

所述辊托装置4包括油缸和导向轮，油缸垂向固定安装于机架1上，导向轮旋转安装于油缸活塞杆的作用端上。

所述环焊tig焊接设备的焊接方法，它包括以下步骤：

s1、将导向管50的左端的孔中压入压塞；将导向管50支撑于导向轮上；

s2、将导向管50中的压塞依次贯穿第二连接管36、第一连接管35、孔e30、胀套筒33、锥形孔28、孔b24、孔a23、密闭腔6最后将压塞抵压于圆形凹坑15中，从而实现导向管和压塞的定位；

s3、导向管的夹持：控制气缸16活塞杆伸出，活塞杆带动长连杆17向上运动，长连杆17带动第二连接管36向左运动，第二连接管36带动第一连接管35向左运动，第一连接管35带动活动轴向左运动，弹簧32逐渐被压缩，活动轴在向左运动过程中，由于锥形孔28与楔形块31相配合，促使楔形块31向上逐渐运动，当胀套筒33位于楔形块31运动到楔形块31上方时，楔形块31将胀套筒33沿径向抱紧，进而使胀套筒33抱住导向管50，最终实现了导向管的夹持；

s4、导向管的旋转：打开电机2，电机2带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮22转动，从动齿轮22带动旋转套21转动，由于导向管被活动轴限制住，因此导向管也同步旋转，从而实现了导向管的旋转；

s5、钨极与环形缝位置的调整，它包括钨极水平方向调整、钨极前后方向调整、钨极上下方向调整；

所述钨极水平方向调整的步骤为：拧松水平两个调节螺钉49，此时t形柱39的底盘可在型腔44内水平移动，当钨极43调整到环形缝的正上方时，拧紧水平两个调节螺钉49，从而调整钨极水平方向的位置；

所述钨极前后方向调整的步骤为：拧松前后两个调节螺钉49，此时t形柱39的底盘可在型腔44内前后移动，当钨极43调整到环形缝的正上方时，拧紧前后两个调节螺钉49，从而调整钨极前后方向的位置；

所述钨极上下方向调整的步骤为：旋转螺纹套41，螺纹套41在外螺纹b47上做轴向移动，使调节杆38沿导向孔做轴向移动，当钨极43调整到环形缝的正上方时，拧紧锁紧螺钉48，从而调整钨极上下方向的位置，在调整时通过观察窗以观察钨极的位置；

s6、打开堵头52，经气孔51向密闭腔6中通入氦气，当填充一段时间后，关闭堵头52；

s7、环形缝的焊接，供电电源10给钨极43供电，钨极43与导向管50和压塞之间产生电弧，电弧熔化材料，随着导向管的旋转运动，即可沿圆周方向进行电弧焊接，当导向管转动一圈后即可将环形缝焊接；

s8、当焊接后产品的取出，控制气缸16活塞杆缩回，活塞杆带动长连杆17向下运动，此时第二连接管36向右运动，第二连接管36带动第一连接管35向右运动，第一连接管35带动活动轴向右运动，同时在弹簧32的恢复力下，进一步增大活动轴向右的推力，促使胀套筒33向右运动，此时楔形块31与导向管50分离，楔形块31不再抱紧导向管，此时即可将焊接后的产品取出。因此整个焊接过程中，相比传统的焊接方式，无需人工操作焊枪进行焊接，且无需手动旋转导向管进行焊接，从而极大减轻了工人的劳动强度，进一步提高了导向管与压塞的焊接效率。此外本焊接设备实现了一边匀速旋转导向管，一边焊接环形缝，确保了焊缝的均匀性，提高了焊缝的质量，进一步保证了产品的连接强度。