便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩，該排水罩的排水罩體包括有上端蓋，有機玻璃罩、下端蓋，通過螺紋連接將夾持桿、進氣快插接頭、下鎖緊套，鎮(zhèn)靜氣室、水下攝像組件分別固定在上端蓋的上、下側(cè)，上端蓋、下端蓋通過螺紋與有機玻璃罩連接；焊槍的銅制焊炬上部夾持有焊接擺動器；排水密封裝置的結(jié)構(gòu)是在下端蓋外周設有排水毛氈和毛氈裙，并通過喉箍將排水排水毛氈、毛氈裙緊固在下端蓋上；焊槍的銅制焊炬通過上鎖緊套、下鎖緊套緊固，并使焊槍插入有機玻璃罩內(nèi)，上鎖緊套、下鎖緊套之間設有彈性橡膠皮套。本發(fā)明的效果是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，精巧便捷，成本較低，排水效果顯著，焊接過程穩(wěn)定可靠，形成接近陸上焊接質(zhì)量的接頭提高了焊接效率，易于推廣。
【專利說明】便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水下焊接設備，尤其是一種便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩。
【背景技術】
[0002]海洋工程水下焊接技術已經(jīng)成為當前海洋資源開發(fā)和海洋工程技術中必不可少的關鍵技術之一。海洋工程結(jié)構(gòu)物在海上服役期間由于受到外部載荷的作用，會產(chǎn)生不同程度的損傷與性能損耗，如撞擊缺陷、腐蝕、疲勞裂紋等，造成海洋工程抗力的衰減，使得這些海洋結(jié)構(gòu)物在役期間都需要不間斷地進行維護、修復，以保證結(jié)構(gòu)能夠安全可靠地運行。
[0003]目前，世界各國正在應用和研究的水下焊接方法種類繁多，應用較成熟的是電弧焊。濕法焊接的最大特點是設備簡便、施工靈活、價格便宜，但是濕法水下焊接仍難得到較好的焊接接頭，因此還不能用于焊接重要的海洋工程結(jié)構(gòu)。干法焊接設備復雜，施工費用高，周期長，其適應的接頭形式有限。因此，尋找一種既簡單靈活，又能獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的新型水下焊接方法，已成為我國水下焊接研究的主要目標。
[0004]局部干式焊接是用氣體將正在焊接局部區(qū)的水人為地排開，形成一個較小的氣相區(qū)，使電弧在其中穩(wěn)定燃燒的焊接方法。與高壓干式焊接相比，局部干式無需大型昂貴的排水氣室，適應性明顯增大。由于它降低了水的有害影響，使焊接接頭質(zhì)量較濕法焊接有明顯改善。它綜合了濕式和干式兩者的優(yōu)點，既具有濕式焊接簡單靈活的優(yōu)點，又能像干式焊接那樣得到優(yōu)質(zhì)焊縫，同時由于設備簡單，成本較低，因此是很有應用前景的水下焊接方法。
[0005]早在80年代，國內(nèi)哈焊所就研制出了水下局部排水CO2半自動焊接，得到了質(zhì)量較好的焊縫，并成功地進行了海洋工程結(jié)構(gòu)的修復，不足之處是焊接工程需要大量的CO2氣體，而且排水罩較大，操作不方便，另外，排水罩與潛水員頭盔相連接，限制了潛水員的靈活性。華南理工大學水下焊接課題組成功研制出一套采用微型排水罩的水下局部干法藥芯焊絲焊接設備和工藝，但其操作基本處于盲焊狀態(tài)，無法觀察焊接電弧與熔池形態(tài)，更無法實現(xiàn)焊槍的擺動，且焊接起始時電弧區(qū)域有水的存在，影響焊接質(zhì)量。北京石油化工學院發(fā)明的局部干式自動焊接排水裝置，采用水下焊接攝像頭與自動遮光電焊鏡片，首次實現(xiàn)了自動化焊接，可是焊槍與罩體是柔性連接，無法實現(xiàn)穩(wěn)定地有規(guī)律地擺動，焊槍結(jié)構(gòu)過于簡單，影響焊接電弧穩(wěn)定性，且密封墊與橡膠裙組成的密封體在坡口焊或較大角焊時不容易實現(xiàn)較好的排水效果，無法保證焊接過程的穩(wěn)定性，排水氣體的消耗量依然很大。
[0006]目前，水下局部干法自動焊接方法仍然存在一些不足之處:(1)不能很好地排除焊接煙霧的影響，降低攝像頭拍攝質(zhì)量。(2)在進行坡口焊或較大角焊時，無法保證焊接區(qū)域沒有水的存在，影響焊接質(zhì)量。(3)由于冷卻速度過快，熔池不易鋪展，易造成焊道與母材或焊道之間的未熔合等缺陷。(4)排水罩尺寸過大，無法到達空間較小的焊接修復區(qū)域，進而無法修復。(5)排水氣體的消耗量很大，需要攜帶大量的儲氣瓶。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對上述現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提供一種便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩，用氣體將焊接局部區(qū)的水排開，形成一個較小的氣相區(qū)，使電弧在其中穩(wěn)定燃燒，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的焊接過程以及形成接近陸上焊接質(zhì)量的接頭。該裝置運用普通陸上實芯焊絲或藥芯焊絲就可以進行水下焊接，焊接過程中水面工作人員可以清楚看到電弧燃燒過程及熔池形態(tài)。該裝置可用于渾水環(huán)境或能見度較低的水下環(huán)境以及惡劣環(huán)境的焊接，如水流速度較大、強輻射等水下環(huán)境，可以進行堆焊、角焊、坡口焊等焊接。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩，其中:該排水罩包括有排水罩體、焊槍、水下攝像組件、焊接擺動器和排水密封裝置；
[0009]所述排水罩體包括有上端蓋、有機玻璃罩、下端蓋，通過螺紋連接將夾持桿、進氣快插接頭、下鎖緊套，鎮(zhèn)靜氣室、水下攝像組件分別固定在上端蓋的上、下側(cè)，上端蓋、下端蓋通過螺紋與有機玻璃罩連接；
[0010]所述焊槍包括有依次連接的銅制焊炬、噴氣嘴，導電嘴；銅制焊炬上部夾持有焊接擺動器；
[0011]所述排水密封裝置的結(jié)構(gòu)是在下端蓋外周設有排水毛氈，并在排水毛氈的外周套有毛氈裙，并通過喉箍將排水排水毛氈、毛氈裙緊固在下端蓋上；焊槍的銅制焊炬通過上鎖緊套、下鎖緊套緊固，并使焊槍插入有機玻璃罩內(nèi)，上鎖緊套、下鎖緊套之間設有彈性橡膠皮套。
[0012]本發(fā)明的效果是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，精巧便捷，成本較低，排水效果顯著，焊接過程穩(wěn)定可靠，形成接近陸上焊接質(zhì)量的接頭提高了焊接效率，易于推廣。本發(fā)明通過焊接擺動器夾持并帶動焊炬，實現(xiàn)焊槍沿縫方向左右直線往返式擺動，改善焊縫成形和提高生產(chǎn)效率，防止焊道間未熔合的發(fā)生。其中擺動幅度(±8mm)、擺動速度(0-2300mm/min)、擺動左停留時間(0_2s)、擺動中間停留時間(0_2s)和擺動右停留時間(0_2s)都可以單獨設定。本發(fā)明采用水下焊接攝像頭與自動感光電焊鏡片，可以實現(xiàn)焊接過程的可視化，焊前和焊后無需拆卸濾光片；采用冷光源進行照明，采用激光筆進行焊道對中，保證焊道的準確位置。本發(fā)明進氣孔采用快插接頭，保證了密閉性和多次插拔靈活性。在排水罩內(nèi)采用層流進氣方式，可使排水氣體均勻地分散開，罩內(nèi)同一高度處氣流量相等，將罩內(nèi)海水整體向下壓并排出，且不會對電弧產(chǎn)生擾動。本發(fā)明通過改變擺動器對焊炬的夾持部位，實現(xiàn)焊槍干伸長的自由調(diào)節(jié)；可以實現(xiàn)焊接前傾、后傾焊，滿足焊接工藝需要。本發(fā)明下端蓋外側(cè)套一毛氈，并在毛氈的外側(cè)再套一毛氈裙，再用喉箍將排水毛氈、毛氈群固定在下端蓋上，使罩內(nèi)的氣壓與罩外的水壓處于動平衡狀態(tài)，同時使氣體成細小氣泡平穩(wěn)外逸，從而達到阻擋罩外的水不能進入罩內(nèi)，在排水罩內(nèi)部形成穩(wěn)定的無水區(qū)域。而且毛氈耐高溫，不易燒損，使用壽命長。本發(fā)明的排水罩體完全可以罩住焊接接頭，使其與水隔離，排除水環(huán)境對焊接過程穩(wěn)定性的不利影響，以及降低焊縫和熱影響區(qū)冷卻速度，減少組織中淬硬馬氏體相的百分比，提高焊接接頭性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
[0014]圖中；[0015]1.焊接擺動器2.上鎖緊套3.橡膠皮套4.下鎖緊套5.上端蓋
[0016]6.夾持桿7.快速插頭8.鎮(zhèn)靜氣室9.上下焊接組件
[0017]10.有機玻璃罩體11.銅制焊炬12.噴氣嘴13.導電嘴
[0018]14.下端蓋15.排水毛氈16.毛氈裙17.喉箍
【具體實施方式】
[0019]結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩結(jié)構(gòu)加以說明。
[0020]本發(fā)明的便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩的設計思想是用氣體將焊接局部區(qū)的水排開，形成一個較小的氣相區(qū)，使電弧在其中穩(wěn)定燃燒，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的焊接過程以及形成接近陸上焊接質(zhì)量的接頭。該裝置運用普通陸上實芯焊絲或藥芯焊絲就可以進行水下焊接，焊接過程中水面工作人員可以清楚看到電弧燃燒過程及熔池形態(tài)。該裝置可用于渾水環(huán)境或能見度較低的水下環(huán)境以及惡劣環(huán)境的焊接，如水流速度較大、強輻射等水下環(huán)境，可以進行堆焊、角焊、坡口焊等焊接。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明的便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩結(jié)構(gòu)是，該排水罩包括有排水罩體、焊槍、水下攝像組件9、焊接擺動器I和排水密封裝置；
[0022]所述排水罩體包括有上端蓋5、有機玻璃罩10、下端蓋14,通過螺紋連接將夾持桿
6、進氣快插接頭7、下鎖緊套4，鎮(zhèn)靜氣室8、水下攝像組件9分別固定在上端蓋14上、下側(cè)，上端蓋5、下端蓋14通過螺紋與有機玻璃罩10連接。
[0023]所述焊槍包括有依次連接的銅制焊炬11、噴氣嘴12，導電嘴13 ;銅制焊炬11上部夾持有焊接擺動器I。所述的焊接擺動器I外接控制盒操控，從而實現(xiàn)不同形式的擺動。所述的排水罩體上端蓋5的夾持桿6和焊接擺動器I可與焊接行走機構(gòu)連接。
[0024]所述排水密封裝置的結(jié)構(gòu)是在下端蓋14外周設有排水毛氈15，并在排水毛氈15的外周套有毛氈裙16，并通過喉箍17將排水排水毛氈15、毛氈裙16緊固在下端蓋14上；焊槍的銅制焊炬11通過上鎖緊套2、下鎖緊套4緊固，并使焊槍插入有機玻璃罩10內(nèi)，上鎖緊套2、下鎖緊套4之間設有彈性橡膠皮套3。所述的排水毛氈15可根據(jù)焊接工件坡口形式，改變形狀。
[0025]所述水下攝像組件9包括有水下攝像頭、自動感光電焊鏡片、冷光源和激光筆。所述的水下攝像頭具備自動調(diào)焦功能，配合自動感光電焊鏡片，實現(xiàn)焊接可視化。
[0026]本發(fā)明的便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩功能是這樣實現(xiàn)的:
[0027]如圖1所示，將便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩安裝完畢后，入水前，先通焊槍中的保護氣體，防止水回流進入焊槍，影響焊接質(zhì)量。到達焊接位置后，固定此排水罩，儲氣瓶中排水氣體通過快插接頭進入鎮(zhèn)靜氣室，以層流方式進入該排水罩，將排水罩內(nèi)積水平緩排出，通過水下攝像組件9觀察罩內(nèi)積水是否排出徹底，必要時可增加通氣量。
[0028]焊接準備工作就緒后，調(diào)整焊接工藝參數(shù)，設置保護氣體流量、焊槍傾角、干伸長等，方可進行焊接。焊接電弧在該排水罩內(nèi)的氣相區(qū)域內(nèi)燃燒，保護氣體、排水氣體、水汽化產(chǎn)生的水蒸氣以及焊接煙霧越來越多，罩內(nèi)的壓力也隨之增大，排水裝置與工件接觸，排水毛氈15、毛氈裙16作用如同一個“單向閥門”，即只允許罩內(nèi)的氣體排出，但該排水罩外的水不能進入焊接區(qū)域，在該排水罩內(nèi)維持穩(wěn)定的氣相區(qū)域及焊接區(qū)域，保證焊接過程的穩(wěn)[0029]水下攝像組件9采用冷光源照明、攝像頭自動調(diào)節(jié)光圈進行對焦以及自動感光電焊照片，保證拍攝質(zhì)量。水下攝像組件9采集焊接圖像并通過傳輸電纜輸送到水上的多功能控制臺，控制人員根據(jù)這些視頻信息，通過焊接控制系統(tǒng)調(diào)整焊接工藝參數(shù)，實現(xiàn)對此排水罩的遠程監(jiān)控。若罩內(nèi)焊接煙塵較多，影響水下拍攝質(zhì)量時，可增加排水氣體流量，將焊接煙霧排出，再恢復到原設定值。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩，其特征是:該排水罩包括有排水罩體、焊槍、水下攝像組件(9)、焊接擺動器(I)和排水密封裝置；所述排水罩體包括有上端蓋(5)、有機玻璃罩(10)、下端蓋(14)，通過螺紋連接將夾持桿(6)、進氣快插接頭(7)、下鎖緊套(4)，鎮(zhèn)靜氣室(8)、水下攝像組件(9)分別固定在上端蓋(14)上、下側(cè),上端蓋(5)、下端蓋(14)通過螺紋與有機玻璃罩(10)連接；所述焊槍包括有依次連接的銅制焊炬(11)、噴氣嘴(12)，導電嘴(13);銅制焊炬(11)上部夾持有焊接擺動器(I);所述排水密封裝置的結(jié)構(gòu)是在下端蓋(14)外周設有排水毛氈(15)，并在排水毛氈(15)的外周套有毛氈裙(16)，并通過喉箍(17)將排水排水毛氈(15)、毛氈裙(16)緊固在下端蓋(14)上；焊槍的銅制焊炬(11)通過上鎖緊套(2)、下鎖緊套(4)緊固，并使焊槍插入有機玻璃罩(10)內(nèi)，上鎖緊套(2)、下鎖緊套(4)之間設有彈性橡膠皮套(3)套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式水下局部干法自動焊專用微型排水罩，其特征是:所述水下攝像組件(9)包括有水下攝像頭、自動感光電焊鏡片、冷光源和激光筆。
【文檔編號】B23K9/32GK103433606SQ201310362777
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】王保祥, 程方杰, 王東坡, 胡生輝, 張哲
申請人:天津大學