一种大直径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法
技术领域
1.本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种大口径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法。
背景技术：
2.管线运输是我国供水供暖的主要途径之一，也是我国油气能源供给保障能力的重要组成部分。十四五规划指出：要加快建设天然气主干管道，完善油气互联互通网络。管道焊接是居民生活设施建设和油气管网搭建的重要关键工序，因此对管道焊接工艺、焊接效率、接口质量等提出了更高的要求。高效、稳定、高质量的管道焊接工艺成为亟待进一步解决的重要问题。
3.为了解决上述存在问题，如公开号为cn115194380a的中国专利公开了一种带有焊缝跟踪结构的管道焊接装置，包括底座、固定圈、固定柱和凹槽。工作时，焊缝跟踪结构计算焊缝与焊枪之间的偏差，并输出偏差数据，由运动执行机构实时纠正偏差，精确引导焊枪自动焊接，从而修正焊接路线。该装置实现了自动修正焊接路线，有效减少焊接误差和偏差，但缺少对焊接工艺的改进优化。又如公开号为cn115070170a的中国专利公开了一种用于预制管环缝的全自动焊接设备及方法，包括夹管装置、焊枪机构和焊接变位机。工作时，该焊接变位机根据控制程序通过该圆形伸缩轨道对所述焊枪机构进行变位操作，环绕所述预制管在平焊、上坡焊、下坡焊和仰焊四个不同位置上进行环缝的自动对接焊接作业，该装置能够实现全自动焊接，降低了劳动负荷，提升了工作效率，但仍缺少对于焊接工艺的改进，焊接质量难以保证。
4.大口径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法能够充分结合传统 tig、gmaw两种电弧焊各自优点，一方面通过激光降低电弧通道的电阻，利用电弧加热母材、促进激光的吸收效率；另一方面采用惰性气流保护熔池，避免气孔和金属氧化，抑制丝极间电流，延长钨极寿命。复合热源使得有效利用的能量远大于各个热源的简单叠加，在提高焊接效率、抑制焊缝缺陷、调控组织性能、降低应力应变等方面具有极为广阔的发展前景。
技术实现要素：
5.为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种大口径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括gmaw焊枪、tig焊枪、焊枪固定装置、tig电源、待焊钢管、焊缝检测摄像机、gmaw电源和激光器，其中，tig电源的正极和负极分别与待焊钢管和tig焊枪连接，从而在待焊钢管和tig焊枪之间形成电弧；所述gmaw电源的正极和负极分别与gmaw焊枪和待焊钢管连接，从而在gmaw焊枪与待焊钢管之间形成电弧，所述gmaw焊枪左侧具有向待焊钢管发射激光束的激光器，所述焊缝检测摄像机位于待焊钢管内部，所述待焊钢管由变位机固定。
7.作为上述大直径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法的一种改进方案，所述的gmaw焊枪与水平面的夹角为90
°
。
8.作为上述大直径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法的一种改进方案，所述的tig焊枪与水平面的夹角α为60
°
，激光器与水平面的夹角β为45
°
。
9.作为上述大直径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法的一种改进方案，所述的gmaw焊枪焊丝与tig焊枪钨极之间水平距离为5-10mm。
10.作为上述大直径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法的一种改进方案，具体地，焊接时需要使用氩气以保护熔池。
11.作为上述大直径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法的一种改进方案，具体地，焊接时,gmaw电源电流250-350a, tig电源50-250a。
12.作为上述大直径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法的一种改进方案，焊枪固定装置(2)，正面设有固定装置螺纹孔(201),规格为m5；焊枪固定装置(2)下方设有保护壳螺纹孔(202)，规格为m4；焊枪固定装置(2)内设有三处气管通道，直径为8mm,其中，左侧气管(206)与中间气管(207)与水平面垂直，右侧气管(203)与水平面夹角为60
°
，保护壳(205)壁厚为3mm,材料为黄铜。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明设计了一种焊枪固定装置，可以将tig焊枪、gmaw焊枪夹持固定，并保持一定夹角，固定装置上设有螺纹孔，用于将焊枪固定装置装配至工作台。通过激光降低电弧通道的电阻，利用电弧加热母材、促进激光的吸收效率。采用惰性气流保护熔池，避免气孔和金属氧化，抑制丝极间电流，延长钨极寿命。
附图说明
14.图1为本发明的整体结构示意图。
15.图2为本发明的焊枪固定装置结构示意图。
16.图3为本发明的焊枪固定装置局部结构示意图。
17.图中1 gmaw焊枪，2 tig焊枪，3焊枪固定装置，4 tig电源，5待焊钢管，6焊缝检测摄像机，7 水平面，8 gmaw电源，9 激光器，301 固定装置螺纹孔，302 保护壳螺纹孔，303 右侧气管通道，304 保护壳通孔，305 保护壳，306 左侧气管通道，307 中间气孔通道，308 gmaw焊枪孔，309 gmaw焊枪固定螺纹孔，310 tig焊枪孔，311 tig焊枪固定螺纹孔。
具体实施方式
18.现结合附图对本发明作进一步详细的说明。
19.如图1、图2所示的一种大直径薄钢管激光辅助tig-gmaw复合焊接装置及使用方法，包括1 gmaw焊枪，2 tig焊枪，3焊枪固定装置，4 tig电源，5待焊钢管，6焊缝检测摄像机，7水平面，8 gmaw电源，9激光器，所述tig电源4的正极和负极分别与待焊钢管5和tig焊枪2连接；所述gmaw电源8的正极和负极分别与gmaw焊枪1和待焊钢管5连接；所述gmaw焊枪1左侧具有向待焊钢管发射激光束的激光器9；所述待焊钢管5由变位机固定。
20.具体地，所述gmaw焊枪1与水平面的夹角为90
°
。
21.具体地，所述的tig焊枪2与水平面的夹角为60
°
，激光器与水平面的夹角β为45
°
。
22.具体地，所述的gmaw焊枪1焊丝与tig焊枪2钨极之间水平距离为5-10mm，其位置关
系如图2所示。
23.具体地，焊接时需要使用氩气以保护熔池，气体流量10-25l/min。
24.具体地，所述激光器9功率上限为3000w，焊接时可在1000-2500w范围内调节；在焊接时,所述gmaw电源8电流调节范围250-350a, tig电源3电流调节范围50-250a。
25.如图1、图2、图3所示的焊枪固定装置3的背面对称设有gmaw焊枪固定螺纹孔309和tig焊枪固定螺纹孔310，gmaw焊枪1和tig焊枪2从焊枪固定装置3上方的gmaw焊枪孔308和tig焊枪孔311穿过后，由螺栓与gmaw焊枪固定螺纹孔309和tig焊枪固定螺纹孔310固定并可进行轴向调节。所述tig焊枪孔311与水平面夹角为60
°
，直径为28mm，所述gmaw焊枪孔308与水平面垂直，直径为26mm。所述焊枪固定装置3上gmaw焊枪孔308的两侧设有气管通道，所述焊枪固定装置3上tig焊枪孔311左侧设有左侧气管通道306，其角度与tig焊枪孔311平行。所述三路气管通道直径为8mm，配合材质为紫铜的外径8mm内径7mm的铜管通入氩气以保护熔池。所述保护壳305壁厚3mm，材质为黄铜，经下料、折弯、焊接和打磨等工序制成。
26.结合附图，本发明的使用方法如下：开启焊缝检测摄像机6，将采集频率设置在960hz，并将摄像机通过三脚架固定在待焊圆管5下方，开启变位机，将变位机的线速度设置为0.5-1.8m/min，并将固定好待焊钢管5的变位机调整至gmaw焊枪下方15-20mm处，然后分别打开保护气体和激光器9，并设置好气体流量和功率，紧接着调节电流参数并启动gmaw电源8和tig电源4，确保在该焊接方向上，tig焊枪2与水平面夹角60
°
在前，gmaw焊枪1竖直位于中间，激光器9与水平面夹角为45
°
位于gmaw焊枪1后。焊接完成后，综合分析焊缝质量和焊缝检测录像，动态调整焊接参数，以获得较好焊接效果。
27.以上所述仅为本发明的优选例而已，并不用于限制本发明，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
28.本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。