一种埋弧焊机机头摆动装置及其摆动埋弧焊接方法

摘要

本发明提出了一种埋弧焊机机头摆动装置及其摆动埋弧焊接方法，所述埋弧焊机机头摆动装置包括行走固定座、固定架、控制箱、摆动器、焊剂斗、焊丝盘和焊枪，所述固定架设置在所述行走固定座上，所述控制箱、摆动器、焊剂斗和焊丝盘分别固定在所述行走固定座上，所述焊枪固定在所述摆动器上，所述焊丝盘上的焊丝通过送丝机构传送至所述焊枪内，所述焊剂斗内的焊剂连通至所述焊枪内；所述摆动器和所述焊枪分别通过控制箱控制工作，所述摆动器带动所述焊枪在行走固定座的行走方向上左右摆动。本发明可以大大减少焊道数目，提升焊接效率，减少工时成本。

说明书

技术领域

本发明涉及埋弧焊技术领域，具体涉及一种埋弧焊机机头摆动装置及其摆动埋弧焊接方法。

背景技术

在船舶、海洋平台以及钢结构建造过程中，大构件拼装或者分段总组搭载阶段合拢缝，经常采用埋弧焊接，此方法能够有效保证焊缝质量以及构件精度。然而，目前一般都是人工进行埋弧焊接，由于构件拼装焊缝常常间隙过大，导致埋弧阶段焊道数目多，施工效率低，工时成本高。

因此，急需一种能够有效减少焊道数目和提高焊道效率的焊接设备和焊接方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种埋弧焊机机头摆动装置，可实现摆动埋弧焊接，大大减少焊道数目，提升焊接效率，减少工时成本；另外本发明还提供了一种利用该埋弧焊机机头摆动装置进行摆动埋弧焊的焊接方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种埋弧焊机机头摆动装置，包括行走固定座、固定架、控制箱、摆动器、焊剂斗、焊丝盘和焊枪，所述固定架设置在所述行走固定座上，所述控制箱、摆动器、焊剂斗和焊丝盘分别固定在所述行走固定座上，所述焊枪固定在所述摆动器上，所述焊丝盘上的焊丝通过送丝机构传送至所述焊枪内，所述焊剂斗内的焊剂连通至所述焊枪内；所述摆动器和所述焊枪分别通过控制箱控制工作，所述摆动器带动所述焊枪在行走固定座的行走方向上左右摆动。

进一步的，所述摆动器包括驱动电机、驱动螺杆、固定件和连接件，所述驱动电机与所述驱动螺杆相连接以驱动所述驱动螺杆转动；所述驱动螺杆固定在所述固定件内，所述连接件的一端与所述驱动螺杆螺旋连接，所述连接件的另一端与所述焊枪相固定；通过驱动螺杆转动使得连接件带着所述焊枪在驱动螺杆上移动。

进一步的，所述摆动器包括驱动电机、驱动杆和摆动杆，所述驱动电机与所述驱动杆的一端相连接以驱动所述驱动杆转动，所述驱动杆的另一端通过调节连杆与所述摆动杆相连接，所述焊枪固定在所述摆动杆上；通过驱动电机驱动所述驱动杆周期性左右转动，以使所述摆动杆带动所述焊枪在行走固定座的行走方向上左右摆动。

进一步的，还包括用于调节焊枪的横向调整装置和纵向调整装置。

进一步的，所述固定架上还设有用于校直焊丝的焊丝校直机构，焊丝盘上的焊丝经校直机构校直后传送至焊枪。

进一步的，所述焊枪的前方设有跟踪指示器。

另一方面，本发明还公开一种摆动埋弧焊接方法，包括以下步骤：

步骤1，在焊接坡口处进行人工打底焊接，其中焊接坡口的宽度不大于 40mm，打底焊高度不小于12mm，所述打底焊的焊接参数为：电流200-250A，电压25-28V，焊接速度为30-40cm/min；

步骤2，将埋弧焊机机头摆动装置固定在焊缝旁边的轨道上，利用埋弧焊机机头摆动装置进行摆动埋弧焊，其中摆动器的摆动参数设置为：左端停留时间为0.2-0.4秒、中间停留时间为0.2-0.4秒、右端停留时间为0.2-0.4秒、摆动速度为10cm/min；填充焊层的焊接参数为：电流750-950A，电压25-33V，行走固定座的行走速度为20-30cm/min；盖面焊层的焊接参数为：电流 850-1050A，电压30-35V，行走固定座的行走速度为20-30cm/min；

步骤3，待焊渣冷却至200℃以下时清除熔渣。

进一步的，多层焊时，下一层焊道接头应与前一层焊道接头错开不小于 100mm。

进一步的，当在焊缝中间断弧时，重新起弧前必须将熄弧处50mm～80mm 的焊缝刨出一个过渡坡口，打磨清洁后再在距过渡坡口20mm～30mm的焊缝上起弧，焊接完毕后磨掉重叠的焊缝；若焊缝的拘束比较大，则重新起弧前对起弧区域进行局部预热。

进一步的，最后一道盖面前，焊道距离母材表面2-3mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明焊丝盘上的焊丝和焊剂斗内的焊丝分别连通至焊枪内，而摆动器可带动焊枪在行走固定座的行走方向上左右摆动，当行走固定座在焊缝旁行走时，通过焊枪的左右摆动从而实现摆动埋弧自动焊接，能大大减少焊道数目，提升焊接效率，减少工时成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明埋弧焊机机头摆动装置的结构示意图；

图2为本发明埋弧焊机机头摆动装置的主视图；

图3为本发明埋弧焊机机头摆动装置其中一实施例中摆动器的结构示意图；

图4为本发明埋弧焊机机头摆动装置另一实施例中摆动器的结构示意图；

图5为横向调整装置和纵向调整装置的结构示意图；

图6为焊丝校直机构的结构示意图。

附图标识：1行走固定座；2固定架；3控制箱；4摆动器；401驱动电机； 402驱动螺杆；403固定件；404连接件；405驱动杆；406摆动杆；407调节连杆；408驱动壳体；409轴承；5焊剂斗；6焊丝盘；7焊枪；8送丝机构；9 横向调整装置；901横杆；902十字连接件；903锁紧螺栓；10纵向调整装置； 1001立杆；1002套件；1003手柄；11焊丝校直机构；1101固定壳体；1102 传动辊；1103调节装置；1104传动轮；12跟踪指示器；14滚珠丝杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1及图2，本发明实施例公开了一种埋弧焊机机头摆动装置，包括行走固定座1、固定架2、控制箱3、摆动器4、焊剂斗5、焊丝盘6和焊枪7，固定架2设置在行走固定座1上，控制箱3、摆动器4、焊剂斗5和焊丝盘6 分别固定在行走固定座1上，焊枪7固定在摆动器4上，焊丝盘6上的焊丝通过送丝机构8传送至焊枪7内，焊剂斗5内的焊剂连通至焊枪7内；摆动器4 和焊枪7分别通过控制箱3控制工作，摆动器4带动焊枪7在行走固定座1 的行走方向上左右摆动。

使用时，在焊缝或者焊接坡口旁设置导轨，然后将行走固定座1放置在导轨上，此时焊枪7位于焊缝或者焊接坡口内；当启动埋弧焊机机头摆动装置时，可通过控制箱3控制行走固定座1沿着导轨行走；当行走固定座1在导轨上直线行走时，摆动器4控制焊枪7在行走固定座1的行走方向上左右摆动，此时由于焊丝盘6上的焊丝和焊剂斗5内的焊丝分别连通至焊枪7内，当控制箱3 启动焊枪7工作时，实现了在焊接坡口内自动摆动埋弧焊接，大大减少了焊道数目，提升焊接效率，减少工时成本。

由于现有的常规埋弧焊焊道在进行焊接时，熔池只能随着重力摊开，使得焊道厚度最大不超过25mm，因此焊道数目较多；而本发明埋弧焊机机头摆动装置可采用摆动焊接，利用摆动焊接对熔池进行摊开，从而能够提升单条焊道宽度，减少焊道数目。

其中，控制箱3可分别对焊枪7、摆动器4和行走固定座1进行控制，并可在控制箱3上分别设置焊枪7的焊接参数、摆动器4的摆动参数和行走固定座1的行走速度。

在本发明一实施例中，如图3所示，摆动器4包括驱动电机401、驱动螺杆402、固定件403和连接件404，驱动电机401与驱动螺杆402相连接以驱动驱动螺杆402转动；驱动螺杆402固定在固定件403内，连接件404的一端与驱动螺杆402螺旋连接，连接件404的另一端与焊枪7相固定；当驱动电机 401驱动驱动螺杆402在固定件403内转动时，连接件404带着焊枪7在驱动螺杆402上移动，从而实现了带动焊枪7在行走固定座1的行走方向上左右摆动。

在本发明另一实施例中，如图4所示，摆动器4包括驱动电机401、驱动杆405和摆动杆406，驱动电机401与驱动杆405的一端相连接以驱动驱动杆 405转动，驱动杆405的另一端通过调节连杆407与摆动杆406相连接，焊枪 7固定在摆动杆406上；通过驱动电机401驱动驱动杆405周期性左右转动，以使摆动杆406带动焊枪7在行走固定座1的行走方向上左右摆动。其中，驱动杆405可通过轴承409固定在驱动壳体408内，其中优选的，可通过3个轴承409固定在驱动壳体408内，这3给轴承409分别分布在驱动杆405的两端和中部。当驱动电机401驱动驱动杆405周期性左右转动时，与摆动杆406 相固定的焊枪7可在行走固定座1的行走方向上左右摆动。

进一步的，埋弧焊机机头摆动装置还包括用于调节焊枪7的横向调整装置 9和纵向调整装置10，以便于调节焊枪7在焊接坡口内的位置。当行走固定座 1固定在导轨上时，若此时焊枪7的位置不符合要求，如不位于焊接坡口的中间，则此时可通过横向调整装置9和纵向调整装置10调节。

具体的，如图5所示，纵向调整装置10包括立杆1001、套件1002和手柄1003，套件1002套设在立杆1001外，手柄1003固定在套件1002上，焊枪7与套件1002相连接；通过调节手柄1003与立杆1001之间的松紧度以实现焊枪7的纵向调节。当然，纵向调整装置10也可以利用滚珠丝杠或其他结构实现调节，本发明在此不作限制。

具体的，如同5所示，横向调节装置9包括横杆901和十字连接件902，十字连接件902设于横杠901上并可在横杆901上移动，焊枪7与十字连接件 902相连接；十字连接件902上设有锁紧螺栓903。当然，横向调整装置9或者利用其他结构实现调节，本发明在此不作限制。

其中优选的，如图5所示，在手柄1003和十字连接件902的基础上，可在立杆1001和横杆901内再分别设置滚珠丝杆14进行调节，其中手柄1003 和十字连接件902分别作为粗调，而滚珠丝杆14则作为微调。

进一步的，固定架2上还设有用于校直焊丝的焊丝校直机构11，焊丝盘6 上的焊丝经焊丝校直机构11校直后传送至焊枪7；其中，焊丝校直机构11的结构可参见图6。由于焊丝在焊丝盘6中是盘成圆形的，经过焊丝校直机构11，把弯曲焊丝校直，可避免焊丝在焊接过程中偏离中心点。

具体的，如图6所示，焊丝校直机构11包括固定壳体1101和设于固定壳体1101上的传动辊1102、调节装置1103，调节装置上设有传动轮1104，其中传动辊1102和传动轮1104设于固定壳体1101内，传动辊1102和传动轮 1104之间形成校直空间；对焊丝进行校直时，焊丝位于传动辊1102和传动轮 1104之间(即校直空间)，调节装置1103可对传动轮1104进行调节，通过2 个传动辊1102和传动轮1104对焊丝产生压力，从而使得在传动焊丝时对焊丝进行校直。

进一步的，焊枪7的前方设有跟踪指示器12。由于焊枪7在焊接过程中被焊剂覆盖，因此在焊接过程中无法直观了解焊接点的具体位置以便于出现焊接偏差时进行人工调整，因此本实施例在焊枪7的前方设置跟踪指示器12，以便于及时了解焊接点的具体位置。其中，跟踪指示器12可为激光指示灯或者其他具有指示作用的指示灯或指示装置，本发明在此不作限制。

另一方面，本发明实施例还公开一种摆动埋弧焊接方法，包括以下步骤：

步骤1，在焊接坡口处进行人工打底焊接，其中焊接坡口的宽度不大于 40mm，打底焊高度不小于12mm，打底焊的焊接参数为：电流200-250A，电压 25-28V，焊接速度为30-40cm/min；

本发明实施例中，进行人工打底焊接时，可采用半自动式CO2气体保护焊的方式焊接。其中，打底焊接高度不小于12mm，以有限将两个分离的板材连接在一起，能有效减少变形，也避免了在进行摆动焊接时被焊穿焊缝。

在进行打底焊接时，采用的焊丝的级别为4Y，能够有效提升焊缝抗裂性，避免出现缺陷；此时相应焊接电流、焊接电压及焊接速度分别如上所示，可避免焊接裂纹的产生，并且焊接过程中不用预热。其中，打底焊接时，需要进行多道焊接，其中优选为4道。

在进行打底焊接时，最优焊接参数为：电流为200A,电压为25V,焊接速度为30cm/min，此时焊缝力学性能较好。

步骤2，将埋弧焊机机头摆动装置固定在焊缝旁边的轨道上，利用埋弧焊机机头摆动装置进行摆动埋弧焊，其中摆动器4的摆动参数设置为：左端停留时间为0.2-0.4秒、中间停留时间为0.2-0.4秒、右端停留时间为0.2-0.4 秒、摆动速度为10cm/min；填充焊层的焊接参数为：电流750-950A，电压 25-33V，行走固定座1的行走速度为20-30cm/min；盖面焊层的焊接参数为：电流850-1050A，电压30-35V，行走固定座1的行走速度为20-30cm/min；

本发明实施例中，在进行摆动焊接前，先进行人工打底焊接，能有限避免焊接缺陷产生，提高焊接质量。同时在摆动焊接前，必须试摆动运行200mm 以上，确认轨迹对中，摆动角度以及停留时间正确，然后再进行摆动焊接。

在进行摆动焊接时，为了能有效地控制焊道厚度，保证填充层能够有效形成，需要将摆动器4的摆动参数设置为：左端停留时间为0.2-0.4秒、中间停留时间为0.2-0.4秒、右端停留时间为0.2-0.4秒、摆动速度为10cm/min；同时填充层的的焊接参数为电流750-950A、电压25-33V，盖面焊层的焊接参数为电流850-1050A、电压30-35V，行走固定座1的行走速度为20-30cm/min，此时既能保证每一填充层和盖面层能有效形成，也能保证摆动埋弧每层厚度不大于5mm，利用保证焊缝焊接后的稳定。本发明实施方式中，采用以上摆动参数，既能保证填充层能够有效形成，也能避免摆动埋弧每层厚度都不大于5mm，以防止焊道厚度过高导致热输入量过大，影响焊缝质量。

步骤3，待焊渣冷却至200℃以下时清除熔渣。

进一步的，多层焊时，焊接起弧点和熄弧点容易有裂纹倾向，为了避免这种情况，本实施例中下一层焊道接头应与前一层焊道接头错开不小于100mm。另外，层间温度一般不得超过200℃，避免层温过高，焊缝金属受热较高，导致金属力学性能下降。

一般而言，由于焊接引熄弧点易出现缺陷，为保证焊缝质量，应尽量减少在焊缝中停止焊接，而若发生这种情况，则当在焊缝中间断弧时，重新起弧前必须将熄弧处50mm～80mm的焊缝刨出一个过渡坡口，打磨清洁后再在距过渡坡口20mm～30mm的焊缝上起弧，焊接完毕后磨掉重叠的焊缝；若焊缝的拘束比较大，则重新起弧前对起弧区域进行局部预热。

其中，引弧板和熄弧板焊接长度应大于50mm，以便于把起熄弧点尽量留在引熄弧板上，避免影响正常板材的焊接质量。进一步的，最后一道盖面前，焊道距离母材表面2-3mm，可以有效保证表面余高，以保证盖面层的成型。

综上所示，本发明焊丝盘6上的焊丝和焊剂斗5内的焊丝分别连通至焊枪 7内，而摆动器4可带动焊枪7在行走固定座1的行走方向上左右摆动，当行走固定座1在焊缝旁行走时，通过焊枪7的左右摆动从而实现摆动埋弧自动焊接，能大大减少焊道数目，提升焊接效率，减少工时成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。