專利名稱：法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置tig自動堆焊設備及其焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備及其焊接方法，特別適用于大噸位容器組焊和熱處理后，法蘭密封槽防腐層的堆焊和熱處理后密封槽硬度下降后的焊接，以提高密封槽堆焊層表面硬度，該設備屬于自動焊設備和焊接方法技術領域。
背景技術：
法蘭密封槽是容器與外部管路連接接頭法蘭上安裝密封圈的部位，他是石化領域容器和管網中常用的管接頭。通常先對接管上的法蘭密封槽進行防腐層的堆焊，堆焊后再裝到容器上進行組焊。容器完成整體焊接后，需要整體進行最終熱處理，熱處理后的法蘭密 封槽的硬度達不到容器設計技術條件要求，通常工藝是對熱處理后的法蘭密封槽重新進行堆焊，然后再加工達到圖紙最終尺寸。通常該部分密封槽需要手工進行全位置堆焊，該焊接方法存在以下問題I、由手工進行密封槽全位置堆焊，堆焊后的密封槽表面凸凹不平波紋較大，這對加工極為不利，通常只能采用小進刀量來防止打刀，加工工期長。2、密封槽加工后需要進行著色探傷，手工全位置堆焊的密封槽通常不能一次探傷合格，需要對缺陷進行補焊、加工、著色探傷。增加生產成本，生產周期長。

發(fā)明內容
為解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提出一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備及其焊接方法，該自動焊設備安裝在操作機橫梁前端，是一臺可實現旋轉半徑、旋轉中心、旋轉平面、以鎢極尖端為原點角度調整機構，與焊槍平行方向的弧壓控制，連續(xù)堆焊的TIG填絲自動焊接設備。通過電氣控制，實現焊頭焊完一周后向設定方向移動設定距離和旋轉半徑變化后的線速度恒定。程序根據焊頭所在圓周位置，對應執(zhí)行設定區(qū)域的規(guī)范，以適應全位置焊接需要?？梢淮瓮瓿擅芊獠垡粋€面的堆焊，調整焊槍角度和初始位置后進行斜面的堆焊。本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術方案是一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備，它主要包括一個安裝在操作機上的位置調節(jié)機構和一個TIG旋轉焊頭，TIG旋轉焊頭通過位置調節(jié)機構調整與法蘭密封槽的堆焊位置。所述位置調節(jié)機構包含回轉面傾斜調整機構、水平轉角調整機構、旋轉中心位置調整十字滑架、無限回轉氣、電、水旋轉、傳輸機構和旋轉半徑調整機構。所述無限回轉氣、電、水旋轉、傳輸機構與橫向滑座固定連接，固定在旋轉機構外殼下的交流侍服電機減速機經主動齒輪驅動主旋轉齒輪旋轉；在主旋轉齒輪上設有一個旋轉半徑調整機構，旋轉半徑調整機構包括一個旋轉半徑電動調整機構、一個焊槍角度調節(jié)機構和一個AVC控制滑架，旋轉半徑電動調整機構固定在與主旋轉齒輪表面固定連接的二個方管的下端，AVC控制滑架和焊槍角度調節(jié)機構經手動位置調節(jié)機構下的方向轉換結構件與旋轉半徑電動調整機構上的滑座固定連接，焊槍角度調節(jié)機構的圓弧導軌固定在手動位置調節(jié)機構的手動調整滑座上。所述位置調節(jié)機構包含回轉面傾斜調整機構、水平轉角調整機構、旋轉中心位置調整十字滑架、無限回轉氣、電、水旋轉、傳輸機構和旋轉半徑調整機構；所述回轉面傾斜調整機構直接固定在操作機上，通過傾斜電機減速機驅動傾斜轉動體實現向上、向下90度轉動；所述水平轉角調整機構通過橫向轉動驅動電機減速機驅動水平轉動體實現向左、向右45度轉動。所述旋轉中心位置調整十字滑架采用一個縱向滑板滑座調節(jié)機構和一個橫向滑板滑座調節(jié)機構，縱向滑板滑座調節(jié)機構的縱向滑架體與水平轉動體固定連接，驅動電機減速機經絲杠驅動縱向滑板滑座在縱向滑架體上移動，橫向滑板滑座調節(jié)機構的橫向滑板與縱向滑板滑座固定連接，橫向滑板驅動電機減速機經絲杠驅動橫向滑座在橫向滑板上移動。所述的一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備的焊接方法包括以 下步驟(I)通過回轉傾斜調整機構和水平轉角調整機構使TIG旋轉焊頭的旋轉平面與法蘭密封槽端面平行；(2)通過回轉中心位置調整十字滑架調整TIG旋轉焊頭的旋轉中心與法蘭密封槽中心重合；(3)調整TIG旋轉焊頭與密封槽堆焊端面夾角，旋轉半徑和旋轉初始位置，執(zhí)行復位；(4)輸入常規(guī)參數通過電氣控制系統(tǒng)的人機界面輸入密封槽工件的堆焊位置半徑、12個分區(qū)的焊接速度、基值焊接電流、基值焊接電流時間、峰值焊接電流、峰值電流時間、送絲速度、弧壓控制電壓、起弧和收弧電流和電流上升、下降時間，延時送絲時間、初始送絲速度和收弧相關焊接工藝參數；堆焊焊道間距，堆焊換焊道方向；(5)開啟焊接電源、冷卻水箱、保護氣體，安裝焊絲，使焊絲送達與鎢極相對合適位置，焊頭旋轉位置調整到O區(qū)起始位置后并執(zhí)行原點和旋轉半徑復位后，即可進行焊接；(6)執(zhí)行堆焊軌跡控制流程選擇自動焊接程序，按下焊接啟動按鈕，由電氣控制系統(tǒng)中的PLC完成焊接起弧、圓周回轉速度、焊接位置半徑和焊接速度計算控制、焊頭根據所在區(qū)域對應的分區(qū)設定的焊接規(guī)范執(zhí)行，焊接過程中，可根據電弧電壓隨鎢極與工件間距離變化的特性，通過設定的弧壓和檢測的實際弧壓比較完成鎢極與工件間的控制，保證焊道寬度一致；完成一周焊接后，向設定方向移動設定距離，進行下一周焊接，直到完成設定寬度的堆焊工作，調整焊槍角度到側面重復以上步驟直到焊完所三個面。本發(fā)明的有益效果是這種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備可適用大噸位不能上變位器的整體容器的法蘭密封槽焊接，堆焊質量優(yōu)于手工焊，易于焊后加工。其優(yōu)點如下I、通過本全位置法蘭密封槽焊機可以對大型大噸位容器上任意位置的法蘭密封槽進行堆焊，解決了使用普通自動TIG焊接需要使工件上變位器的才能進行焊接，大型容器無法上變位器的問題。可不借助吊車即可實現整個容器的法蘭密封槽焊接，避免過多使用吊車對其他需要用吊車工序產生瓶頸。2、電能消耗電低于使用變位器帶動容器旋轉的費用，節(jié)省購買昂貴大噸位變位器的費用和上變位器需要固定的工裝費用，避免安裝定位難度，通過平行于容器的操作架行走導軌和滾輪架，即可實現容器上所有密封槽的焊接。3、堆焊質量優(yōu)于手工焊，避免手工焊焊后探傷不合格需要返修的問題，堆焊表面平整，易于加工，避免加工打刀，加工周期長的問題，減少生產周期。4、可自動實現密封槽底平面、側面的自動焊接。焊道間距可設定，使堆焊表面平整。，通過焊頭半徑變化由PLC計算出對應旋轉速度，堆焊厚度一致，完全實現了自動焊接。4、采用氣、電、水、多路信號連續(xù)回轉旋轉傳輸機構，實現連續(xù)焊接，提高焊接效率。
5、有弧壓控制功能，基值、峰值采樣選擇，通過檢測電弧電壓與設定電壓比較，控制電弧電壓波動最小，保證焊道寬度一致。


圖I是一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備的結構圖。圖2是傾角、水平轉角調整機構的剖視結構圖。圖3是縱向滑板滑座調節(jié)機構的結構圖。圖4是圖3中的B-B剖視結構圖。圖5是圖3中的A-A剖視結構圖。圖6是無限回轉氣、電、水旋轉、傳輸機構的正視圖。圖7是無限回轉氣、電、水旋轉、傳輸機構的剖視結構圖。圖8是焊槍姿態(tài)調整機構的結構圖。圖9是圖8中焊槍姿態(tài)調整機構的俯視圖。圖10是法蘭密封槽焊接順序示意圖。圖I :1、回轉面傾斜調整機構，la、連接座，lal、加強筋板，la2、加強板，la3、左支承側板，la4、右支承側板,la5、左傾斜軸承室，la6、右傾斜軸承室，lb、傾斜電機減速機,lc、傾斜轉動體，IcI、傾斜軸，Ic2、過渡軸鍵槽，Ic3、鍵，2、水平轉角調整機構，2a、橫向轉動驅動電機減速機，2b、水平轉動體，2c、上軸承端蓋，2d、上軸承，2e、上定位套，2f、鍵，2g、過渡軸，2h、下定位套，2i、下軸承，2j、下軸承端蓋，3、縱向滑板滑座調節(jié)機構，3a、縱向滑架體，3b、驅動電機減速機，3c、縱向滑板滑座，3d、聯軸器，3e、滾珠絲杠支撐座，3f、絲杠，3g、滾珠絲杠副，3h、線性滑軌滑塊，3i、線性滑軌，4、橫向滑板滑座調節(jié)機構，4a、橫向滑板，4b、橫向滑板驅動電機減速機，4c、橫向滑座,5、無限回轉氣、電、水旋轉、傳輸機構，5a、固定架,5b、旋轉機構外殼，5d、交流侍服電機減速機，5e、主動齒輪，5f、主旋轉齒輪，5g、旋轉軸，5h、旋轉軸承，5i、外壓蓋，5j、內壓蓋，5k、細牙固定環(huán)，51、控制導電滑環(huán)外環(huán)固定耳，5m、絕緣法蘭盤，5n、旋轉導電芯軸，50、控制導電滑環(huán)，5p、控制導電滑環(huán)內軸卡緊塊，5q、TIG焊接電源導電滑環(huán)，5r、刷架絕緣座，5s、電刷，5t、壓緊彈簧，5u、旋轉接頭芯軸，5w、旋轉接頭外殼，5x絕緣塊，5y、定位螺栓,5z、螺栓,6a、固定圓環(huán),6b、第一方管，6c、第二方管,6d、直線導軌固定塊，6e、送絲機構固定板，6f、送絲機構，6g、焊絲盤,7、旋轉半徑電動調整機構,7a、半徑調整電動滑軌基體，7b、方向轉換結構件，7c、滑座，8、手動調節(jié)機構，8a、手動調整滑板，Sb、手動調整滑座，Sc、手動調整輪，9、焊槍角度調節(jié)機構，9a、焊槍角度調整機構圓弧導軌，％、滑塊，9c、過渡定位板,9d、手輪調整頂絲，9e、圓柱制動塊,10、AVC控制滑架，10a、弧壓控制滑架，10b、滑架滑塊，10c、步進電機，10d、焊槍固定機構，10e、卡緊塊，IOg、TIG焊槍，11、導絲管調節(jié)機構，11a、卡緊裝置，lib、橫移燕尾滑軌，11c、橫向調整螺桿，lie、橫向滑座，Ilf、縱向調整螺桿，llh、縱向滑座，lli、固定塊，11 j、縱向固定導桿，111、導絲管，11m、螺栓，lln、送絲軟導管固定螺栓，llo、可更換導嘴，12、法蘭，13、堆焊焊道。
具體實施例方式圖I示出了一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備的結構圖。在圖1、2中，傾斜機構I由連接座la、傾斜電機減速機lb、傾斜轉動體Ic組成，連接座Ia包括連 接固定面，在連接面上左、右側各有一個軸承座的左支承側板la3和軸承座的右支承側板la4，左支承側板上有一個左傾斜軸承室la5。右支承側板上有右傾斜軸承室la6，左、右支承側板中間有加強筋板lal，外側有加強板la2。傾斜電機減速機Ib安裝在右傾斜軸承室la6右側，減速機輸出軸通過過渡軸鍵槽lc2、鍵lc3與傾斜轉動體Ic的傾斜軸Icl內孔配合，傾斜軸Icl的兩端與左、右軸承室中的軸承內孔配合，帶動傾斜轉動體Ic實現向上、向下90度轉動，傾斜體前中間位置有一個橫向凹槽，用于放置水平轉動體2b，該軸實現法蘭密封槽傾斜時，通過Ic轉動，使傾斜縱向滑架3a與密封槽平面平行，傾斜基座通過12個螺絲與操作機橫梁端面聯接，可通過操作機實現水平回轉、升降、伸縮。傾斜體Ic前端上安裝一個橫向轉動驅動電機減速機2a，輸出軸插入過渡軸2g內孔,通過鍵配合,過渡軸2g穿入水平轉動體2b轉動軸孔，通過鍵2f配合，過渡軸2g兩端有凸臺，通過上、下圓錐軸承2d、2i內端面支承，上軸承2d、下軸承2i通過上軸承端蓋2c、下軸承端蓋2j壓在外環(huán)端面，防止軸2g軸向串動，過渡軸2g兩端、上軸承2d、下軸承2i內側各有一個定位套，分別是上定位套2e、下定位套2h，用于定位水平轉動的水平轉動體2b在傾斜轉動體Ic前部凹中的位置，橫向轉動驅動電機減速機2a通過過渡軸2g、鍵2f帶動水平轉動體2b實現向左、向右45度轉動。在圖1、3、4、5中，水平轉動體2b前部聯接板端面連接縱向滑架體3a，縱向滑板由驅動電機減速機3b，通過聯軸器3d與絲杠3f端頭連接，滾珠絲杠通過滾珠絲杠支撐座3e固定在滑架體3a內部，線性滑軌3i固定在滑架體3a兩側立板端面，兩根滑軌上各有兩個滑塊，滑板3c固定四個滑塊上，滾珠絲杠副3g固定在滑板3c內中下部，構成縱向滑座，絲杠3f轉動帶動滑座在縱向線性滑軌3i上移動。縱向滑板滑座3c端面上安裝一個橫向滑板4a，由橫向滑板驅動電機減速機4b通過滾珠絲杠驅動橫向滑座4c實現橫向左右移動，橫向滑板結構與縱向滑板結構相同。在圖1、6、7中，橫向滑座4a前通過固定架5a安裝一個電動驅動旋轉機構，固定架5a在旋轉機構外殼5b下端后部,外殼前下部通過安裝架5c安裝固定一個交流侍服電機減速機5d，交流侍服電機減速機5d軸端部安裝主動齒輪5e，主動齒輪5e驅動主旋轉齒輪5f，通過螺栓與旋轉軸5g前端同心安裝,旋轉軸5g通過二個旋轉軸承5h與旋轉機構外殼5b配合,軸承通過外壓蓋5i、內壓蓋5j保持與旋轉機構外殼5b固定,旋轉軸5g通過細牙固定環(huán)5k將其與軸承內套固定，控制導電滑環(huán)外殼通過控制導電滑環(huán)外環(huán)固定耳51通過螺栓與軸端凹槽下的螺孔固定。導電滑環(huán)內環(huán)通過控制導電滑環(huán)內軸卡緊塊5p同過螺絲夾緊，控制導電滑環(huán)內軸卡緊塊5p與軸承外壓蓋螺絲側面相對固定，旋轉導電芯軸5n內法蘭面與絕緣法蘭盤5m外端面同心固定,絕緣法蘭盤5m內端面與旋轉軸5g下凹臺固定,使旋轉導電芯軸5n控制導電滑環(huán)5ο和旋轉軸5g絕緣，旋轉導電芯軸5n內端通過螺紋固定一個TIG焊接電源導電滑環(huán)5q，電刷5s通過壓緊彈簧5t以一定的預緊力，使弧形端面與TIG焊接電源導電滑環(huán)5q滑動接觸，減小接觸電阻，電刷5s放置在刷架絕緣座5r內，電刷架固定在旋轉機構外殼外面，焊接電源通過端子用螺絲與電刷5s外端面固定，導電滑環(huán)5q軸端面螺孔與4路氣、水旋轉接頭芯軸5u法蘭端面通過螺絲同心安裝，氣、水通過軸端孔與導電芯軸同步轉動，旋轉接頭外套通過螺栓5y、旋轉接頭外殼5w與旋轉機構外殼通過螺栓5z固定，氣、水外部管路與旋轉接頭外套側面管口連接，這樣就實現了焊接電源、控制部分和氣、水由相對旋轉機構外殼固定進入，由旋轉中心軸輸出到焊槍和控制電機和控制信號。在圖1、8、9中，旋轉半徑調整機構6由一個固定圓環(huán)6a,第一方管6b、第二方管6c,直線導軌固定塊6d,和送絲機構固定板6e構成,兩根方管各焊到圓環(huán)表面左、右兩側，避免與中心氣、電、水線路、管路發(fā)生干涉，直線導軌固定塊6d在方鋼下部，偏離旋轉中心，躲避氣、電、水線路、管路，校正焊槍角度、高度調整機構導致焊槍位置偏離旋轉直徑，使其 運動軌跡與旋轉直徑重合；圓環(huán)背面與主旋轉齒輪5f同軸通過螺絲固定，送絲機構6f安裝在送絲機構固定板6e上，焊絲盤6g安裝到右面第二方管上部，送絲機構6f后部，送絲機構前導管與焊槍焊絲前導管入口相連。旋轉半徑電動調整機構7的半徑調整電動滑軌體7a通過壓塊固定安裝在直線導軌固定塊6d上，半徑調整滑軌電機在右側，左側為半徑增加方向，其滑座7c上通過一個方向轉換結構件7b與手動調節(jié)機構8的手動調整滑板8a固定，其手動調整滑座8b移動方向與旋轉軸平行，通過手動調整輪8c手動調整滑座Sb上焊槍與密封槽端面的距離。焊槍角度調整機構9的圓弧導軌9a固定在手動調整滑座8b上平面，圓弧中心與手動調整滑座8b移動方向中心重合，弧形導軌9a上的滑塊9b可沿滑軌中心左、右分別移動40°，用于焊槍行走側向角度的調整，滑塊9b端面上安裝過渡定位板9c，通過手輪調整頂絲9d頂在面積較大的圓柱制動塊9e上面，下面與弧形導軌端面接觸，通過摩擦力固定滑塊9b在弧形導軌9a上的位置。過渡定位板9c上安裝一個AVC控制滑架10的弧壓控制滑架10a，弧壓控制滑架IOa由步進電機IOc驅動控制，滑架滑塊10b、TIG焊槍10g、焊槍固定機構IOd底端面與滑塊端面固定。焊槍固定位置使其滑座在中間位置時，焊槍鎢極尖調整到與弧型滑軌中心重合，調整焊槍與堆焊端面夾角時，焊接電弧位置不發(fā)生橫向移動。導絲管調節(jié)機構11通過橫移燕尾滑軌Ilb固定在卡緊裝置Ila上，橫向調整螺桿Ilc中間有一個定位槽，橫移燕尾滑軌Ilb上螺桿中間位置有一個定位槽，通過固定檔片將滑軌和橫向調整螺桿Ilc橫向相對位置固定，橫向滑座lie燕尾槽中部有一個半周螺紋，與橫向調整螺桿Ilc結合，轉動橫向調整螺桿Ilc時,橫向滑座Ile在橫移燕尾滑軌Ilb上橫向移動，橫向滑座左前端內側還有一個縱向滑軌，上面還有縱向調整螺桿Ilf和縱向滑座llh，結構與橫向滑座相同，縱向滑座端面固定一個有縱向方孔的固定塊lli，固定塊Ili側面有一個長條孔，通過固定螺絲可微量調整縱向固定導桿Ilj與縱向滑座Ilh上相對位置，縱向固定導桿Ilj上有12_間隔螺孔，通過選擇不同固定螺孔可大幅調整縱向固定導桿Ilj相對位置，縱向固定導桿Ilj下部有一個與桿夾角75度的圓孔，導絲管111穿入其中，通過側面的螺栓Ilm固定，導管尾部有一個送絲軟導管與其送絲軟導管固定螺栓11η，導管前端通過螺紋固定一個可更換導嘴11ο。焊絲通過導嘴送到電弧位置，通過橫向、縱向調整螺桿，可對縱向固定導桿Ilj位置調整，可調整焊絲與鎢極和卡緊裝置Ila在槍上的位置。采用上述的自動送絲TIG堆焊設備，法蘭密封槽底部和側面堆焊需要焊槍角度調整機構，為保證堆焊寬度一致，采用自動弧壓控制執(zhí)行機構，焊接密封槽圓軌跡所需的回轉機構，為提高焊接效率，回轉機構采用連續(xù)無限傳輸保護氣體、控制和焊接電路、冷卻水的旋轉機構，進行連續(xù)焊接。焊槍半徑電動調整機構，可實現每周自動移動設定距離，實現連續(xù)堆焊。旋轉中心位置可調，與密封槽中心同心，旋轉平面可調，能與密封槽平面調整平行，使焊接軌跡與封槽環(huán)向平行。使用上述的一種全位置法蘭密封槽內表面全位置TIG堆焊設備堆焊法蘭密封槽的方法包括以下步驟 ( I)輸入工件和焊接工藝參數工件參數法蘭密封槽第一道位置半徑；運動參數焊接線速度，焊接運動延時，AVC速度，AVC有效延時時間，自動堆焊移動寬度、方向、移動速度；焊接工藝參數提前送氣、滯后停氣時間，引弧時間、引弧電流，電流上升時間，送絲延時間，收弧電流衰減時間、收弧電流，AVC基準電壓；12個分區(qū)參數基值電流、基值時間，峰值電流、峰值時間，送絲速度，焊接速度；送絲參數初始速度，加速時間，收弧送絲速度衰減時間，回抽速度和回抽時間；(2)調整旋轉焊頭與法蘭密封槽相對位置通過安裝焊頭的操作機的行走機構，底座旋轉機構，橫梁伸縮和升降將本焊機粗調到通過焊頭的調整軸能夠調整到焊頭旋轉中心和旋轉平面與密封槽平行的位置。然后通過傾斜和橫向轉角機構將焊頭旋轉平面與密封槽粗略調整平行，旋轉焊頭，在橫向和縱向滑板四個位置，測量鎢極和密封槽之間的距離，通過橫向和縱向滑板向距離大的方向調整1/2差值距離，使焊頭回轉中心與密封槽同軸，調整旋轉半徑伸縮橫梁上焊頭的位置，使鎢極對準密封槽底部第一道位置，調整鎢極與密封槽底面的夾角，略傾向密封槽側面，將旋轉焊頭轉到6點鐘位置，輸入確認回轉零點和半徑初始位置，焊頭旋轉角度將根據此位置計算，焊接規(guī)范將執(zhí)行焊頭旋轉所在分區(qū)對應設定參數。，( 3 )執(zhí)行堆焊軌跡控制流程焊接前必須開啟焊接電源，冷卻水箱電源，保護氣體，將操作方式開關選在自動位置，進入預備狀態(tài)。按下啟動控制按鈕，焊槍緩慢向密封槽移動，接觸到工件后控制程序根據設定引弧聞度控制步進電機提升對應聞度，開啟保護氣，達到提如送氣延時后，執(zhí)行聞頻引弧，引弧電流，一電流上升一O區(qū)基值、峰值電流一弧壓自動控制一旋轉，到達第二分區(qū)后執(zhí)行第二分區(qū)設定焊接規(guī)范，焊頭旋轉360°后(第a圈)，焊頭向外移動設定寬度，到達第b圈位置繼續(xù)旋轉焊接一焊完第c圈停止，調整焊頭角度傾向密封槽外側與底部相交位置，更改較小的設定移動距離，保證斜面上能夠堆出相同于底面的焊道間隔，繼續(xù)進行密封槽外側面第d圈焊接，一e圈一f圈一g圈完成外側面堆焊。調整焊槍偏向內側面，指向內側面與底面堆焊面交角處，修改自動移動方向向內，焊頭轉到O點位置，重復焊接啟動過程完成第h圈一i圈 一j圈一k圈完成焊接，如圖10所不。
權利要求
1.一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備，它主要包括一個安裝在操作機上的位置調節(jié)機構和一個TIG旋轉焊頭，TIG旋轉焊頭通過位置調節(jié)機構調整與法蘭密封槽的堆焊位置，其特征是所述位置調節(jié)機構包含回轉面傾斜調整機構(I)、水平轉角調整機構(2)、旋轉中心位置調整十字滑架、無限回轉氣、電、水旋轉、傳輸機構(5)和旋轉半徑調整機構；所述無限回轉氣、電、水旋轉、傳輸機構(5)與橫向滑座(4c)固定連接，固定在旋轉機構外殼(5b)下的交流侍服電機減速機(5d)經主動齒輪(5e)驅動主旋轉齒輪(5f)旋轉；在主旋轉齒輪(5f)上設有一個旋轉半徑調整機構，旋轉半徑調整機構包括一個旋轉半徑電動調整機構(7)、一個焊槍角度調節(jié)機構(9)和一個AVC控制滑架(10)，旋轉半徑電動調整機構(7)固定在與主旋轉齒輪(5f)表面固定連接的二個方管的下端，AVC控制滑架(10)和焊槍角度調節(jié)機構(9)經手動位置調節(jié)機構(8)下的方向轉換結構件(7b)與旋轉半徑電動調整機構(7)上的滑座(7c)固定連接，焊槍角度調節(jié)機構(9)的圓弧導軌(9a)固定在手動位置調節(jié)機構(8)的手動調整滑座(Sb)上。
2.根椐權利要求I所述的一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備，其特征是所述回轉面傾斜調整機構(I)直接固定在操作機上，通過傾斜電機減速機(Ib)驅動傾斜轉動體(Ic)實現向上、向下90度轉動；所述水平轉角調整機構(2)通過橫向轉動驅動電機減速機(2a)驅動水平轉動體(2b)實現向左、向右45度轉動。
3.根椐權利要求I所述的一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備，其特征是所述旋轉中心位置調整十字滑架采用一個縱向滑板滑座調節(jié)機構(3)和一個橫向滑板滑座調節(jié)機構(4)，縱向滑板滑座調節(jié)機構(3)的縱向滑架體(3a)與水平轉動體(2b)固定連接，驅動電機減速機(3b)經絲杠(3f)驅動縱向滑板滑座(3c)在縱向滑架體(3a)上移動，橫向滑板滑座調節(jié)機構(4)的橫向滑板(4a)與縱向滑板滑座(3c)固定連接，橫向滑板驅動電機減速機(4b )經絲杠驅動橫向滑座(4c )在橫向滑板(4a)上移動。
4.根椐權利要求I所述的一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備的焊接方法，其特征是所述焊接方法包括以下步驟 (1)通過回轉傾斜調整機構和水平轉角調整機構使TIG旋轉焊頭的旋轉平面與法蘭密封槽端面平行； (2)通過回轉中心位置調整十字滑架調整TIG旋轉焊頭的旋轉中心與法蘭密封槽中心重合； (3)調整TIG旋轉焊頭與密封槽堆焊端面夾角，旋轉半徑和旋轉初始位置，執(zhí)行復位； (4)輸入常規(guī)參數 通過電氣控制系統(tǒng)的人機界面輸入密封槽工件的堆焊位置半徑、12個分區(qū)的焊接速度、基值焊接電流、基值焊接電流時間、峰值焊接電流、峰值電流時間、送絲速度、弧壓控制電壓、起弧和收弧電流和電流上升、下降時間，延時送絲時間、初始送絲速度和收弧相關焊接工藝參數；堆焊焊道間距，堆焊換焊道方向； (5)開啟焊接電源、冷卻水箱、保護氣體，安裝焊絲，使焊絲送達與鎢極相對合適位置，焊頭旋轉位置調整到O區(qū)起始位置后并執(zhí)行原點和旋轉半徑復位后，即可進行焊接； (6)執(zhí)行堆焊軌跡控制流程 選擇自動焊接程序，按下焊接啟動按鈕，由電氣控制系統(tǒng)中的PLC完成焊接起弧、圓周回轉速度、焊接位置半徑和焊接速度計算控制、焊頭根據所在區(qū)域對應的分區(qū)設定的焊接規(guī)范執(zhí)行，焊接過程中，可根據電弧電壓隨鎢極與工件間距離變化的特性，通過設定的弧壓和 檢測的實際弧壓比較完成鎢極與工件間的控制，保證焊道寬度一致；完成一周焊接后，向設定方向移動設定距離，進行下一周焊接，直到完成設定寬度的堆焊工作，調整焊槍角度到側面重復以上步驟直到焊完所三個面。
全文摘要
一種法蘭密封槽內表面環(huán)向全位置TIG自動堆焊設備及其焊接方法，屬于自動焊設備和焊接方法技術領域。該自動焊設備主要由位置調節(jié)機構和一個TIG旋轉焊頭，TIG旋轉焊頭通過位置調節(jié)機構調整與法蘭密封槽的堆焊位置。電氣控制裝置根據焊頭所處圓周位置，按預先設置的一周12個分區(qū)，設置焊接電流、送絲速度、焊接速度、弧壓控制等參數，進行焊接控制。焊頭完成一周焊接后可按設定寬度向內或向外自動改變旋轉半徑，實現法蘭密封槽內堆焊，直到堆完一個端面，改變焊槍角度后進行法蘭密封槽側面的堆焊。堆焊表面平整，避免手工堆焊對后期法蘭密封槽加工打刀、加工時間長的問題，堆焊質量優(yōu)于手工堆焊，減少了手工堆焊后因缺陷返修的問題。
文檔編號B23K9/04GK102825368SQ20121027567
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月5日 優(yōu)先權日2012年8月5日
發(fā)明者谷文, 李堅 申請人:中國第一重型機械股份公司, 中國第一重型機械集團大連加氫反應器制造有限公司