專利名稱：一種焊接零件的返修方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼結(jié)構(gòu)焊接零件返修方法及裝置，特別涉及一種低碳 鋼筒式壓力容器零件的焊縫氣孔/未熔合缺陷的返修方法及該方法所使用的 一種裝置。
背景技術(shù)：
低碳鋼的筒式壓力容器產(chǎn)品，如汽車減振器、混合式安全氣囊、充氣彈 簧，焊縫的氣孔/未熔合是自動焊的主要缺陷之一。如何從焊接工藝的準備 方面消除全自動焊焊縫氣孔/未熔合對保證焊接質(zhì)量具有重要作用，目前主 要是從以下幾個方面入手來保證焊接質(zhì)量選擇高純度的二氧化碳與氬組 成混合氣體，防止其中有水混入，形成氣孔；防止送氣管路和焊嘴出現(xiàn)堵 塞，供氣不暢，造成焊縫熔池保護不好；提供表面清潔的鋼鐵零件，表面 不得有油污和鐵銹；焊接送氣前置時間不可過短。
但是以上措施在大批量流水線生產(chǎn)中很難在任何時間都能隨時得到滿 足，所以這些管式零件在現(xiàn)實生產(chǎn)中總免不了會出現(xiàn)氣孔缺陷，導(dǎo)致零件 氣密性試驗不合格。另外如果在焊接過程中由于電弧未能對較易散熱的零 件充分加熱，則焊接總成具有未熔合，也導(dǎo)致氣密性試驗不合格。所以焊 接總成總免不了返修問題。
但是，由于這些產(chǎn)品通常都沒有專門的焊接返修工藝設(shè)備，傳統(tǒng)上仍然
習(xí)慣性地沿襲熔化極氣體保護焊，所以在返修的過程中，即使返修焊接規(guī) 范參數(shù)設(shè)定得比正式的返修焊接規(guī)范參數(shù)要小，但是仍然不能杜絕熔化后 的焊絲金屬過多地熔覆在原有焊縫金屬之上。如果焊絲金屬熔覆得太多， 就不得不進行砂輪打磨；但是人工打磨效率低，如不準確又會損傷本體金
屬，所以有的焊接總成干脆就在返修之后放棄砂輪打磨，導(dǎo)致零件報廢， 造成不小的經(jīng)濟損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于提供一種焊接零件的返修方法。 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于提供一種上述方法所使用的一種 返修裝置。
作為本發(fā)明第一方面的焊接零件的返修方法，是根據(jù)焊縫氣密性檢查所 得到焊縫氣孔/未熔合缺陷的區(qū)域使用非熔化極惰性氣體保護電弧焊對焊縫 氣孔/未熔合缺陷的區(qū)域焊縫進行再次加熱熔化，再次凝固以消除焊縫氣孔/ 未熔合缺陷。
本發(fā)明的方法中，所述非熔化極惰性氣體保護電弧焊采用的電極為鎢釷 合金電極或鎢鈰合金電極等。 在本發(fā)明的方法中，采用的惰性氣體氬氣，要求不高時也可采用成本更
低的氮氣。采用的焊接電源為手工TIG焊接電源。
作為本發(fā)明第二方面的上述方法所使用的一種返修裝置，包括-一機架，
一安裝在機架頂部的帶減速機構(gòu)的變頻馬達；
一設(shè)置在減速機構(gòu)輸出軸上的回轉(zhuǎn)焊槍支架； 安裝在回轉(zhuǎn)焊槍支架上的焊槍和輸出極惰性氣體的氣管； 通過焊接電纜連接焊槍并給焊槍輸出焊接電流的手工焊接電源； 通過絲桿升降機構(gòu)安裝在機架底部的工作平臺；
設(shè)置在工作平臺上的垂直氣缸和水平氣缸，所述垂直氣缸驅(qū)動返修工件 上下運動，所述水平氣缸的活塞連桿上安裝有一對夾頭，以夾住返修工件 使返修工件的回轉(zhuǎn)中心與減速機構(gòu)輸出軸的中心軸線相重合；
一控制裝置，所述控制裝置包括一電源、可編程序控制器PLC、變頻器、 操作面板以及安裝減速機構(gòu)輸出軸、垂直氣缸、水平氣缸附近用以檢測減 速機構(gòu)輸出軸、垂直氣缸、水平氣缸工作位置的接近開關(guān)；所述電源給整 個控制裝置供電，所述操作面板的控制指令輸出端通過信號控制線連接可 編程序控制器PLC的控制信號輸入端，操作面板的顯示信號輸入端通過數(shù) 據(jù)線連接可編程序控制器PLC的顯示信號輸出端，所述變頻器的控制信號 輸入端通過控制信號線連接可編程序控制器PLC的驅(qū)動信號輸出端，其控 制信號輸出端通過控制信號線連接可編程序控制器PLC的驅(qū)動信號輸入 端；所述變頻器的輸出端連接變頻馬達；所述可編程序控制器PLC的焊接 電源控制端與焊接電源的控制部分連接，可編程序控制器PLC的氣源控制 端通過控制線連接氣管上的電磁閥，所述垂直氣缸、水平氣缸的控制部分 通過控制信號線連接電磁閥的控制端；所述各位置接近開關(guān)連接可編程序 控制器PLC的信號輸入端。
在本發(fā)明的返修裝置中，所述機架由一立柱和固定在立柱頂部及底部的 法蘭、底板構(gòu)成。
所述回轉(zhuǎn)焊槍支架包括一固定在減速機構(gòu)的輸出軸上的回轉(zhuǎn)臂、安裝在
回轉(zhuǎn)臂上的具有刻度的可調(diào)滑軌、與可調(diào)滑軌的絲桿螺母固定安裝的立桿; 所述焊槍安裝在所述立桿上，其電纜與氣管懸掛安裝在外部立桿上。 在所述機架的立柱的下部設(shè)置有顯示工作臺高度的刻度尺。 本發(fā)明提供的方法和裝置主要用于低碳鋼零件，尤其是用于低碳鋼的 筒式壓力容器產(chǎn)品，如汽車減振器、混合式安全氣囊、充氣彈簧等。本發(fā) 明的方法以鎢釷合金和鎢鈰合金為陰極，利用鎢合金熔點高，發(fā)射電子能 力強，陰極產(chǎn)熱少，鎢極壽命長的特點，形成非熔化極惰性氣體保護電弧 焊。非熔化極惰性氣體保護電弧焊的特點是焊接電弧比較不集中、熱影響 區(qū)寬、無飛濺，焊接的表面質(zhì)量非常好，可以杜絕在焊縫返修的過程中熔 化焊絲和熔覆金屬。即使在非熔化極惰性氣體保護電弧焊焊縫返修的二次
熔化和結(jié)晶過程中，焊縫及其熱影響區(qū)會發(fā)生組織上的變化，但由于材料 是低碳鋼，不會對焊縫與韌性強度帶來明顯改變，焊縫及其熱影響區(qū)組織 仍然符合產(chǎn)品設(shè)計要求，理論上可以無限次地返修零件以消除氣孔/未熔合 問題，因此可以杜絕零件報廢造成的經(jīng)濟損失。本發(fā)明裝置的運用使得對 零件的返修實現(xiàn)了自動化，返修時工藝參數(shù)主要是焊接電流， 一般設(shè)置在 100A左右，又快又好地提高零件的返修成功率。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明。

圖1為一種Strut減振器結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明所述的應(yīng)用于返修Strut減振器的返修裝置機械結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明所述的應(yīng)用于返修Strut減振器的返修裝置控制系統(tǒng)的原 理圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白 了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
以下針對Strut汽車減振器的返修為例來說明本發(fā)明。 Strut汽車減振器焊接總成如附圖l所示，主要由儲液筒A、彈簧盤B、 底蓋C、耳片(圖中未畫)等組成，儲液筒與底蓋的環(huán)形角焊縫D很難用C02 電弧方法返修，稍有不慎，則環(huán)形焊縫的高度超過儲液筒本體金屬而報廢。 考慮到Strut減振器產(chǎn)品總成報廢大多是因為自動焊接機床所加工的底 蓋環(huán)形焊縫處發(fā)生未能返修的氣孔或未熔合，并且在極端不利時該處發(fā)生 氣孔的概率高達30%左右，為了應(yīng)付這種極端不利的情況，因此非熔化極 惰性氣體保護電弧返修應(yīng)具有自動工作的能力。
Strut減振器零件未熔合的返修方法，是根據(jù)焊縫氣密性檢查所得到焊 縫氣孔/未熔合缺陷的區(qū)域使用非熔化極惰性氣體保護電弧焊對焊縫氣孔/ 未熔合缺陷的區(qū)域焊縫進行再次加熱熔化，再次凝固以消除焊縫氣孔/未熔 合缺陷的區(qū)域。
其非熔化極惰性氣體保護電弧焊采用的電極為鎢釷合金電極或鎢鈰合 金電極。采用的惰性氣體氬氣，要求不高時也可采用成本更低的氮氣。采 用的焊接電源為手工TIG焊接電源。 因為返修裝置應(yīng)具有自動工作的能力，所以焊接電源應(yīng)當能夠高頻自動 引弧；因為返修時主要對焊縫進行再加熱一般不需要添加焊絲，所以應(yīng)當
選用較為廉價的手工焊接電源。這在技術(shù)上是可行的，手工焊接電源在手
工操作中電氣方面的干預(yù)無非是操作按鈕2次，這個動作的自動工作完成 可以由可編程序控制器PLC來模擬實現(xiàn)。選用手工TIG焊接電源的另外的 優(yōu)點是，手工焊接電源可以脫離返修裝置獨立工作進入手工焊接方式，所 以能夠兼顧其它特殊需要例如填焊絲、返修其它焊縫甚至維修用不銹鋼零 件的臨時加工。
在機械方面，參看圖2，該返修裝置外形與臺式鉆床類似，機架由一立 柱7和固定在立柱7頂部及底部的法蘭2、底板12構(gòu)成。帶有大比率減速 機構(gòu)的一體化立式變頻馬達1安裝在法蘭2上，回轉(zhuǎn)焊槍支架的回轉(zhuǎn)臂13 固定在大比率減速機構(gòu)的輸出軸上，在回轉(zhuǎn)臂13上安裝有具有刻度的可調(diào) 滑軌3，立桿4懸掛固定在可調(diào)滑軌3的絲桿螺母上，以適應(yīng)不同外徑的零 件。焊槍5安裝在立桿4上，這樣大比率減速機構(gòu)的輸出軸就可以帶動焊 槍5和輸出極惰性氣體的氣管水平旋轉(zhuǎn)。連接焊槍5的焊接電纜與氣管具 有相當?shù)拈L度，通過外部支架懸掛于相當?shù)母叨龋ＷC焊槍5的360度旋 轉(zhuǎn)。焊接電纜與氣管與手工TIG焊接電源連接，以向焊槍5輸出焊接電源; 工作平臺9通過絲桿升降機構(gòu)10安裝在底板12上，絲桿升降機構(gòu)10可以 是手動絲桿升降機構(gòu)，也可以是電動絲桿升降機構(gòu)。在在立柱7的下部設(shè) 置刻度尺ll，以測量工作平臺9的高度。
在工作平臺9上設(shè)置有短行程的垂直氣缸8和具有較大行程的水平氣缸 6，垂直氣缸8驅(qū)動返修工件上下運動，以方便工人上下料時不與焊槍5碰
撞。水平氣缸6的活塞連桿上安裝有一對V型銅制夾頭，以保證儲液筒A 在夾緊后，儲液筒A的回轉(zhuǎn)中心與減速機構(gòu)輸出軸的中心軸線重合并完成 焊接導(dǎo)電。
參看圖3，在電氣方面，主要由一控制裝置構(gòu)成，控制裝置包括一電源、 可編程序控制器PLC、變頻器、操作面板以及安裝減速機構(gòu)輸出軸、垂直 氣缸、水平氣缸附近用以檢測減速機構(gòu)輸出軸、垂直氣缸、水平氣缸工作 位置的位置傳感器和；所述電源給整個控制裝置供電，所述操作面板的控 制指令輸出端通過信號控制線連接可編程序控制器PLC的控制信號輸入 端，操作面板的顯示信號輸入端通過數(shù)據(jù)線連接可編程序控制器PLC的顯 示信號輸出端，所述變頻器的控制信號輸入端通過控制信號線連接可編程 序控制器PLC的驅(qū)動信號輸出端，其控制信號輸出端通過控制信號線連接 可編程序控制器PLC的驅(qū)動信號輸入端；所述變頻器的輸出端連接變頻馬 達；所述可編程序控制器PLC的焊接電源控制端與焊接電源的控制部分連 接，可編程序控制器PLC的氣源控制端通過控制線連接氣管上的電磁閥， 所述垂直氣缸、水平氣缸的控制部分通過控制信號線連接電磁閥的控制端； 所述各位置傳感器連接可編程序控制器PLC的信號輸入端。
變頻馬達由變頻器帶動，這樣減速結(jié)構(gòu)的輸出軸的轉(zhuǎn)速為無級可調(diào)，以 便返修速度與焊接電源上設(shè)定的焊接規(guī)范相匹配，而返修結(jié)束時則快速回 歸原位。輸出主軸及所有氣缸具有接近開關(guān)進行位置的檢測；可編程序控 制器PLC監(jiān)控各部件，并根據(jù)操作指令動作，完成焊縫的返修。
以上是本發(fā)明的實施方式之一，對于本領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員，不花費 創(chuàng)造性的勞動，在上述實施例的基礎(chǔ)上可以做多種變化，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本
發(fā)明的目的。但是，這種變化顯然應(yīng)該在本發(fā)明的權(quán)利要求書的保護范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種焊接零件的返修方法，其特征在于，是根據(jù)焊縫氣密性檢查所得到焊縫氣孔/未熔合缺陷的區(qū)域使用非熔化極惰性氣體保護電弧焊對缺陷區(qū)域焊縫進行再次加熱熔化，再次凝固以消除焊縫氣孔/未熔合缺陷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接零件的返修方法，其特征在于，所述非熔化極惰性氣體保護電弧焊采用的電極為鎢釷合金電極或鎢鈰合金電 極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接零件的返修方法，其特征在于，采 用的惰性氣體為氬氣或氮氣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接零件的返修方法，其特征在于，采 用的焊接電源為手工焊接電源。
5、 一種如權(quán)利要求1所述方法所使用的一種返修裝置，其特征在于， 包括^一機架，一安裝在機架頂部的帶減速機構(gòu)的變頻馬達； 一設(shè)置在減速機構(gòu)輸出軸上的回轉(zhuǎn)焊槍支架； 安裝在回轉(zhuǎn)焊槍支架上的焊槍和輸出惰性氣體的氣管； 通過焊接電纜連接焊槍并給焊槍輸出焊接電流的手工焊接電源； 通過絲桿升降機構(gòu)安裝在機架底部的工作平臺；設(shè)置在工作平臺上的垂直氣缸和水平氣缸，所述垂直氣缸驅(qū)動返修工件 上下運動，所述水平氣缸的活塞連桿上安裝有一對夾頭，以夾住返修工件 使返修工件與減速機構(gòu)輸出軸的中心軸線相重合； 一控制裝置，所述控制裝置包括一電源、可編程序控制器PLC、變頻器、 操作面板以及安裝在減速機構(gòu)輸出軸、垂直氣缸、水平氣缸附近用以檢測減速機構(gòu)輸出軸、垂直氣缸、水平氣缸工作位置的接近開關(guān)；所述電源給 整個控制裝置供電，所述操作面板的控制指令輸出端通過信號控制線連接 可編程序控制器PLC的控制信號輸入端，操作面板的顯示信號輸入端通過 數(shù)據(jù)線連接可編程序控制器PLC的顯示信號輸出端，所述變頻器的控制信 號輸入端通過控制信號線連接可編程序控制器PLC的驅(qū)動信號輸出端，其 控制信號輸出端通過控制信號線連接可編程序控制器PLC的驅(qū)動信號輸入 端；所述變頻器的輸出端連接變頻馬達；所述可編程序控制器PLC的焊接 電源控制端與焊接電源的控制部分連接，可編程序控制器PLC的氣源控制 端通過控制線連接氣管上的電磁閥，所述垂直氣缸、水平氣缸的控制部分 通過控制信號線連接電磁閥的控制端；所述各位置接近開關(guān)連接可編程序 控制器PLC的信號輸入端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種悍接零件的返修裝置，其特征在于，所 述機架由一立柱和固定在立柱頂部及底部的法蘭、底板構(gòu)成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種焊接零件的返修裝置，其特征在于，所 述回轉(zhuǎn)焊槍支架包括一固定在減速機構(gòu)的輸出軸上的回轉(zhuǎn)臂、安裝在回轉(zhuǎn) 臂上的具有刻度的可調(diào)滑軌、與可調(diào)滑軌的絲桿螺母固定安裝的立桿；所 述悍槍安裝在所述立桿上，所述焊槍的電纜與氣管懸掛安裝在外部立桿上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焊接零件的返修方法，是根據(jù)焊縫氣密性檢查所得到的缺陷區(qū)域使用非熔化極惰性氣體保護電弧焊對焊縫進行再次加熱熔化，再次凝固以消除焊縫氣孔/未熔合缺陷。本發(fā)明還公開了上述返修方法所使用的返修裝置。本發(fā)明能夠根據(jù)所要返修零件的各種情況及時的調(diào)整所需的數(shù)據(jù)，很好的提高零件的返修成功率。
文檔編號B23K9/095GK101108442SQ20071004558
公開日2008年1月23日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者劉學(xué)忠 申請人:劉學(xué)忠