專利名稱:氣體保護(hù)焊接雙金屬板的工藝設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及一種氣體保護(hù)焊接雙金屬板的工藝設(shè)備，特別是氬弧焊接雙金屬板的工藝設(shè)備。
多年來，用低碳鋼和鋁錫合金板軋成的雙金屬板生產(chǎn)整園軸瓦多采用機(jī)械搭扣和電焊點(diǎn)焊工藝連接接縫。機(jī)械搭扣連接存在間隙，電焊點(diǎn)焊強(qiáng)度不能滿足要求，且有氣孔缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有的電子束焊、等離子弧焊、擴(kuò)散焊、超聲波焊、激光焊等焊接技術(shù)，尚末發(fā)現(xiàn)有用于此類雙金屬板焊接的，也尚末發(fā)現(xiàn)有采用本發(fā)明焊接低碳鋼與鋁錫合金板軋成的雙金屬板先例。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又能提高產(chǎn)品質(zhì)量的氣體保護(hù)焊接雙金屬板的工藝設(shè)備，使熔點(diǎn)溫差在1300℃左右的雙金屬板中高熔點(diǎn)金屬焊接，而與熔化最深處距離約1毫米的低熔點(diǎn)金屬不熔化，焊縫表面凹陷小于0.1毫米，產(chǎn)品合格率達(dá)到99.5%以上。
本發(fā)明的特征是有一套快速加熱焊接的恒量控制系統(tǒng)和兩組快速恒定冷卻的焊接外圍系統(tǒng)，能自動(dòng)找縫焊接。
快速加熱恒量控制系統(tǒng)采用數(shù)控(微機(jī)控制)方法，嚴(yán)格控制走焊起步停留時(shí)間、走焊速度和鑒控電流衰減速度、采用平穩(wěn)的液壓自動(dòng)操作系統(tǒng)保證走焊均速。為保證弧長(zhǎng)恒定，嚴(yán)格控制電極損耗，將電極園錐角磨得很小(15-20°);電極尖端全部藏入瓷管內(nèi);氬氣保持層流狀輸出，并與被焊件表面保持一定的傾斜角度(65°-70°)熄弧時(shí)對(duì)電極延時(shí)保護(hù)。該系統(tǒng)還有過電流自動(dòng)保護(hù)裝置，保證電流值恒定，焊接正常。
快速恒定冷卻的焊接外圍系統(tǒng)采用冷卻芯軸保護(hù)低熔點(diǎn)金屬層，(芯軸的結(jié)構(gòu)、形狀可根據(jù)被焊件形狀的變化而變化)，芯軸與被焊件低熔點(diǎn)金屬層緊貼部位內(nèi)壁被銑空，芯軸未銑部位有出水孔道，前后用類似芯軸結(jié)構(gòu)的蓋板密封，后蓋板上有進(jìn)出水孔，分別與芯軸的銑空部位、出水孔相連，芯軸通過螺釘與滑塊緊固一體，通過芯軸內(nèi)等溫液體的恒速流動(dòng)，低熔點(diǎn)金屬層獲得良好的散熱條件;采用壓緊被焊件端面的冷卻裝置，保護(hù)被焊件端面的低熔點(diǎn)金屬，該裝置內(nèi)局部銑空，有進(jìn)出水孔與水管相連，在裝置與滑塊之間的兩水管外園上各有一根撐簧。通過端面冷卻裝置內(nèi)等溫液體的恒速流動(dòng)，使被焊件端面的低熔點(diǎn)金屬有快速散熱的條件;采用具有快速冷卻功能的外夾具夾持固定被焊件，外夾具內(nèi)部銑空，有進(jìn)出水孔與水管相連。通過外夾具內(nèi)等溫的液體恒速流動(dòng)，使被焊工件高熔點(diǎn)金屬層有大面積快速冷卻條件，以盡量縮小被焊件熱影響區(qū)。
芯軸用耐溫、傳熱快、彈性好的金屬材料制成，芯軸前后蓋用彈性較好的金屬材料制成，外夾具和端面冷卻裝置用耐磨，傳熱快的金屬制成、冷卻系統(tǒng)用的液體是恒溫，恒壓的冷水。
為保證焊縫表面凹陷小于0.1毫米，選用弧長(zhǎng)要短(1-1.5毫米)。焊接起步停留時(shí)間、走焊速度、電流衰減速度要根據(jù)電流調(diào)配得當(dāng)，熄弧時(shí)應(yīng)以最小電流斷電。
外夾具的具體結(jié)構(gòu)、形狀也可根據(jù)被焊件的形狀變化而變化，因此，被焊件不僅限于整園軸瓦。
本發(fā)明的實(shí)施方案，根據(jù)附圖進(jìn)一步作如下說明。
圖1(A)、圖1(B)，氬弧焊接雙金屬板設(shè)備的示意圖，圖1(A)接在圖1(B)的左邊。(自動(dòng)找焊縫裝置除外)
圖2，快速加熱恒量控制系統(tǒng)示意圖。
圖3(A)，自動(dòng)找焊縫裝置側(cè)視圖。
圖3(B)，自動(dòng)找焊縫裝置正視圖。
圖4(A)，芯軸與端面冷卻裝置的正視圖。
圖4(B)，芯軸與端面冷卻裝置側(cè)視剖面圖。
圖4(C)，芯軸與端面冷卻裝置的上視圖。
圖5(A)，外夾具正視圖。
圖5(B)，外夾具側(cè)視圖。
圖6(A)，芯軸體結(jié)構(gòu)右視圖。
圖6(B)，芯軸結(jié)構(gòu)正視剖面圖。
圖6(C)，芯軸體結(jié)構(gòu)左視圖。
圖7(A)，外夾具結(jié)構(gòu)正視圖。
圖7(B)，外夾具結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖8(A)，端面冷卻裝置結(jié)構(gòu)正視圖。
圖8(B)，端面冷卻裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視剖面圖。
圖9(A)，芯軸蓋板正視圖。
圖9(B)，芯軸蓋板側(cè)視剖面圖。
從圖1(A)，圖1(B)可看到氬氣瓶(1)，壓力表(2)流量計(jì)(24)，焊接電源控制箱(3)，數(shù)控(微機(jī))箱(4)，氬弧焊控制箱(5)，焊接電源交替控制箱(6)，焊槍油缸(7A、7B)，A、B組焊槍支架(8A、8B)，A、B組焊槍(9A、9B)，A、B組芯軸(10A、10B)，A、B組外夾具(11A、11B)，A、B組操作盒(12A、12B)，液壓控制系統(tǒng)甲(13)，電機(jī)(14)，液壓控制系統(tǒng)乙(15)，油箱(16)，管道(17)，A、B焊槍拖板(18A、18B)，油管、水管通道(19)，A、B組焊件走焊拖板(20A、20B)外夾具支架(21A、21B)，機(jī)身(22)，電源(23)，由于圖面表示的原因，自動(dòng)找縫裝置未畫，具體見圖(3)。
其工作原理是，首先打開氬氣瓶(1)的開關(guān)伐，調(diào)整好壓力表(2)的壓力和流量計(jì)(24)的流量，從焊接電源交替控制箱(6)上打開水泵、油泵的電開關(guān)，調(diào)整好液壓系統(tǒng)(13)、(15)上的壓力，待氣路、水路、油路都正常后，打開微機(jī)(4)，微機(jī)顯示初始狀態(tài)，接著將工件送致A組自動(dòng)找縫裝置的電磁鐵(27)，按下A組操作盒12A上的電磁吸鐵開關(guān)后，電磁吸鐵自動(dòng)吸牢被焊件，下降磁力探傷器探頭(26)，轉(zhuǎn)動(dòng)被焊件(25)，遇縫被焊件停轉(zhuǎn)，探頭上升，送被焊件致A組外夾具內(nèi)夾緊，同時(shí)端面冷卻裝置通過撐簧與被焊件端面緊貼，電磁鐵斷磁退回，芯軸體上移與被焊件低熔點(diǎn)金屬表面緊貼，A槍下降，電極對(duì)準(zhǔn)焊縫，A槍起弧，當(dāng)電弧電流達(dá)到一定值時(shí)，向微機(jī)發(fā)出指令，被焊件在微機(jī)控制下作水平勻速運(yùn)動(dòng)，并控制其走焊起步停留時(shí)間、走焊速度、熄弧及鑒控電流衰減速度，由A組走焊終點(diǎn)信號(hào)使A槍提升，焊接電源切換到B槍，微機(jī)恢復(fù)到初始狀態(tài)，B槍起弧焊接，其焊接過程同A槍。在A槍焊接時(shí)，B組同時(shí)做好起弧焊接前的準(zhǔn)備，等待焊接電源切換到B槍及徽機(jī)的初始指令，在B槍焊接時(shí)，A組也一樣，如此循環(huán)往復(fù)，一組焊接，另一組做焊接前卸、裝工件的準(zhǔn)備。
從圖2中可以看到前后限位開關(guān)(70)，油缸(69)，焊件走焊拖板(20A、B)，被焊件(25)，外夾具(11A、B)，焊槍(9A、B)，數(shù)控(微機(jī))箱(4)，氬弧焊控制箱(5)，流量計(jì)(24)，氬氣瓶(1)。
快速加熱恒量控制是通過控制恒定電流值、恒定弧長(zhǎng)和走焊速度等措施來實(shí)現(xiàn)的。具體如下
從(3)調(diào)定焊接電流，從(5)調(diào)定起焊電流，當(dāng)起焊電流到達(dá)調(diào)定值時(shí)，向數(shù)控(微機(jī))箱(4)傳送起焊信號(hào)(小于調(diào)定起焊電流值時(shí)，不傳起焊信號(hào))，若起焊電流超過調(diào)定電流值時(shí)，氬弧焊控制箱(5)中的過電流保護(hù)裝置立即指揮停焊，保證正常焊接狀態(tài)下的電流值恒定。
調(diào)定流量計(jì)(24)、打開氬氣瓶(1)向焊槍(9A、B)送入一定流量的氬氣，氬氣包圍電極，成層流狀射向焊區(qū)。焊槍電極與被焊件(25)焊縫表面始終保持等距離移動(dòng)，并與焊縫表面保持一定的傾斜角度，電極磨成很小的園錐角(15-20°)，電極全部藏入瓷管，熄弧時(shí)延時(shí)保護(hù)，保證弧長(zhǎng)恒定，加之，由(69A、B)，(20A、B)與(4)的聯(lián)合作用，嚴(yán)格控制走焊起步停留時(shí)間，走焊速度和鑒控電流衰減速度、保證被焊工件作水平勻速運(yùn)動(dòng)和單位面積受熱量的恒定。
從圖3(A)、圖3(B)、可看到被焊工件(25)、電磁吸鐵(27)、絕緣板(28)、滑環(huán)電極(29)、移動(dòng)支架(30)、齒輪(31)、步進(jìn)電機(jī)(32)、活動(dòng)接頭(33)、活塞桿(34)、油缸(35)、導(dǎo)軌(36)、齒輪(37)、探頭(26)。
自動(dòng)找焊縫裝置的工作過程是被焊工件(25)放入電磁鐵(27)時(shí)、按下(12)上的電磁鐵電源開關(guān)，電流通過滑環(huán)電極(29)到電磁吸鐵(27)，被焊件由電磁鐵吸牢，磁力探傷器的探頭(29)自動(dòng)降至被焊件的表面附近，步進(jìn)電機(jī)(32)隨即帶動(dòng)被焊件轉(zhuǎn)動(dòng)，探頭一遇接縫，探頭發(fā)出信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)立即停轉(zhuǎn)，探頭上升，向油缸(35)發(fā)出信號(hào)，使被焊件左移送至外夾具內(nèi)夾緊定位，再由夾緊信號(hào)使電磁鐵斷磁，使油缸活塞桿(34)帶動(dòng)電磁鐵復(fù)位，完成一個(gè)工作周期、如此循環(huán)下去。
從圖4(A)、(B)、(C)、可以看到被焊件(25)前蓋(38)、芯軸體(39)、被焊件端面冷卻裝置(40)、墊板(41)、水管甲(42)、齒輪(44)、芯軸架(43)、油缸(45)、托鐵(46)、齒條(47)、凸輪軸(48)、水管乙(49)、滑座(50)、滑塊(51)、撐簧(52)、T型鐵甲(53)、T型鐵乙(56)、墊鐵(55)、后蓋(54)、芯軸體內(nèi)銑空部分(71)，回水孔道(72)。
芯軸、端面冷卻裝置的工作原理是當(dāng)被焊件經(jīng)自動(dòng)找縫定位夾緊之后、復(fù)位訊號(hào)使油缸(45)推動(dòng)齒條(47)、齒輪(44)、凸輪(48)分別下壓T型鐵(53)、(56)，由于托鐵(46)被焊件(25)的反作用力，使滑塊(51)帶動(dòng)固定在它上面的所有另件上移，芯軸體(39)彈性最佳的部位與被焊件低熔點(diǎn)金屬層表面接縫處得到所需要的良好貼合。焊接時(shí)、被焊件低熔點(diǎn)金屬的熱量通過有良好傳熱性能的芯軸體傳給芯軸內(nèi)的恒溫恒速循環(huán)的水帶走。反之，芯軸則能自動(dòng)松開。被焊件端面冷卻裝置，通過撐簧(52)與被焊件端面緊貼，焊接時(shí)被焊件端面低熔點(diǎn)金屬的熱量，傳給端面冷卻裝置，再由其內(nèi)等溫恒速流動(dòng)的水帶走。
從圖5(A)、(B)可以看到被焊件(25)、外夾具(57)、齒條(58)，導(dǎo)軌(59)，齒輪軸固定鐵(60)、齒輪(61)齒條(62)、油缸(63)、調(diào)節(jié)螺母(64)、活塞桿(65)、齒輪軸(66)、螺帽(67)，進(jìn)出水孔道(68)。
外夾裝置的工作原理是當(dāng)被焊工件經(jīng)自動(dòng)找焊縫、定位、送入外夾具后，油缸(63)推動(dòng)活塞桿(65)帶動(dòng)兩齒條(62)向下移動(dòng)、兩齒輪(61)轉(zhuǎn)動(dòng)、兩齒輪(61)帶動(dòng)兩齒條(58)，兩齒條(58)帶動(dòng)外夾具(57)沿軌道(59)向中間移動(dòng)，夾緊被焊件。反之，兩外夾具向兩邊移動(dòng)，松開被焊件。
從圖6(B)，可看到芯軸體內(nèi)銑空部分(71)，回水孔道(72)。(71)、(72)與圖4(B)進(jìn)出水管(42)相通。
從圖8(A)，圖8(B)可看到進(jìn)出水孔(74)，蓋板(75)，銑空部分(76)，(76)與圖4(C)的(49)相通。
從圖9(A)、圖9(B)可看到進(jìn)出水孔(73)，(73)與圖4(B)的(42)相通。
本發(fā)明于一九八二年六月在本廠實(shí)施，先后用于生產(chǎn)整園軸瓦約30萬件，經(jīng)國(guó)家有關(guān)質(zhì)檢部門多次抽檢，質(zhì)量均達(dá)到部?jī)?yōu)和國(guó)際水平。
權(quán)利要求
1、一種氣體保護(hù)焊接雙金屬板的工藝設(shè)備，其特征是有一套快速加熱焊接的恒量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)配有兩組焊接裝置、能自動(dòng)操作走焊，自動(dòng)控制走焊起步停留時(shí)間、走焊速度和鑒控電流衰減速度；有過電流自動(dòng)保護(hù)裝置，焊接電流超過調(diào)定電流值時(shí)，能自動(dòng)停焊；弧長(zhǎng)恒定，有兩組快速恒定冷卻的焊接外圍系統(tǒng)，該系統(tǒng)在被焊件雙金屬板的低熔點(diǎn)金屬層采用具有快速恒定冷卻功能的芯軸進(jìn)行保護(hù)，在雙金屬板高熔點(diǎn)金屬層有快速恒定冷卻功能的外夾具，在被焊件端面有緊壓的快速恒定冷卻裝置。
2、權(quán)利要求
1所述快速加熱焊接的恒量控制系統(tǒng)，其特征是電極園錐角磨得很小(15-20°)，電極尖端全部置于瓷營(yíng)內(nèi)。
3、權(quán)利要求
1所述的快速加熱焊接的恒量控制系統(tǒng)，其特征是一臺(tái)恒量加熱控制系統(tǒng)配有兩組焊接裝置可自動(dòng)交替焊接，其中一組焊接時(shí)，另一組卸、裝被焊件。
4、權(quán)利要求
1、3所述的兩組焊接裝置其特征是焊槍能自動(dòng)升降，焊接時(shí)，焊槍不動(dòng)，被焊件在數(shù)控(微機(jī)控制)下作水平勻速運(yùn)動(dòng)。
5、權(quán)利要求
1、4所述的兩組焊接裝置，其特征是能自動(dòng)找縫焊接。
6、權(quán)利要求
1所述的具有快速恒冷定卻功能的芯軸，其特征是芯軸與被焊工件低熔點(diǎn)金屬層緊貼部位內(nèi)壁被銑空，芯軸未銑部位有回水孔道，芯軸前后兩端用類似芯軸結(jié)構(gòu)的蓋板密封。后蓋板上有進(jìn)出水孔，分別與芯軸的銑空部位，回水孔相連，芯軸通過螺釘與滑塊緊固一體。
7、權(quán)利要求
1所述的具有快速恒定冷卻功能的芯軸，其特征是采用耐溫、傳熱快彈性較好的金屬材料制成;前后蓋用彈性較好的金屬材料制成。
8、權(quán)利要求
1所述的快速恒定冷卻的焊接外圍系統(tǒng)，其特征是芯軸外最佳彈性部位與被焊接工件接縫處低熔點(diǎn)金屬層表面可自動(dòng)貼緊或松開。
9、權(quán)利要求
1所述的外夾具，其特征是可自動(dòng)夾緊或松開，外夾具內(nèi)局部銑空，并有進(jìn)出水孔與水管相連、外夾具采用耐磨金屬制成。
10、權(quán)利要求
1述的壓緊被焊接工件端面的冷卻裝置，其特征是裝置內(nèi)局部銑空，并有進(jìn)出水孔與水管相連，在裝置與滑塊之間的兩水管外園上各有一根撐簧，端面冷卻裝置采用耐磨，傳熱快的金屬制成。
11、權(quán)利要求
1所述的快速恒定冷卻的焊接外圍系統(tǒng)，其特征是采用恒溫、恒冷壓的水。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種氣體保護(hù)焊接雙金屬板的工藝設(shè)備，特別是氬弧焊接雙金屬板的工藝設(shè)備。 本發(fā)明的任務(wù)是提供一種既經(jīng)濟(jì)實(shí)用又能提高產(chǎn)品質(zhì)量的氣體保護(hù)焊接雙金屬板的工藝設(shè)備，使熔點(diǎn)溫差在1300℃左右的雙金屬板中高熔點(diǎn)金屬熔焊，而與熔化處相距1毫米左右的低熔點(diǎn)金屬不熔化，焊縫表面凹陷小于0.1毫米，產(chǎn)品合格率達(dá)到99.5％以上。本發(fā)明的特征是有一套快速加熱焊接的恒量控制系統(tǒng)和兩組快速恒定冷卻的焊接外圍系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B23K9/16GK85106410SQ85106410
公開日1986年11月12日 申請(qǐng)日期1985年8月23日
發(fā)明者陸秀成 申請(qǐng)人:南通軸瓦廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan