專利名稱：窄間隙tig焊槍的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種焊接設備，尤其是一種窄間隙TIG焊槍。
背景技術：
窄間隙焊接與其他厚壁結構開坡口的對接焊有顯著區別。其特征如下1)窄間隙焊接已成為一種專門技術，它可以用常規的焊接方法來施焊，如窄間隙埋弧焊，窄間隙氣體保護焊，窄間隙鎢極氬弧焊等；2)窄間隙焊接的接頭大多數采用留有一定間隙的I型平對接接頭，也可以取U型、V型或Y型坡口，但其特點是坡口窄而角度小；3)窄間隙焊接采取多層焊接技術，每層都有一定數目的焊道(單道或雙道)；4)窄間隙焊接是低熱輸入或中熱輸入焊接。窄間隙焊接具有下述優點1)生產效率高；2)節約母材和焊絲，同時也節約電能消耗；幻前道焊道對后道焊道起回火作用，后道焊道對前一道焊道起預熱作用，使焊接接頭具有較高的機械性能；4)焊后產品的殘余應力和變形小力)易于實現生產過程自動化。窄間隙焊接不僅適用于核電汽輪機焊接轉子的焊接，還可以適用于所有采用大厚度構件焊接的場合，如鍋爐、壓力容器、大型機械、海洋結構、造船等等。隨著焊接結構件厚度不斷增加，深窄間隙焊接出現了諸多亟待解決的焊接裝備問題。在窄間隙焊接方法里，應用最廣泛的是窄間隙熔化極氣體保護焊。國內焊接工作者研究和開發了不同形式的窄間隙熔化極氣體保護焊焊槍。窄間隙熔化極氣體保護焊由于存在熔滴過渡，所以在焊接過程中有飛濺，影響焊槍長時間工作的可靠性，且如果飛濺濺到側壁上，則阻礙焊槍前進，容易發生側壁未熔合、難于清渣等缺點。而窄間隙TIG焊接溫度高，保護好，沒有熔滴過渡，焊縫質量高，焊縫成形美觀，在窄間隙焊接方面有廣泛的應用前
旦
ο普通TIG窄間隙焊槍采用同軸氣體保護，鎢電極位于陶瓷保護罩中間。由于陶瓷罩直徑大(大于或等于13mm)，無法伸入窄間隙坡口以內進行焊接。公告號為C擬897523Y的中國實用新型專利針對普通TIG焊槍的這些缺陷進行了改進，采用橢圓設計，鎢電極傾斜4 8度的方法來解決這些問題。但這種設計存在的不足是氣冷導致焊槍所能承受的焊接電流較小，且不能長時間地進行焊接作業，橢圓設計導致氣體氣室空間較小，導致氣體保護效果變差。公告號為CN101244481的中國發明申請公開了一種窄間隙TIG焊槍，該焊槍結構和普通焊槍結構類似，但其焊接焊縫寬度達18mm，填充焊絲量較大，在生產應用過程中存在成本較高的問題。公告號為CNlO 1890560A的中國發明專利申請公開了一種窄間隙熱絲TIG焊槍，采用了多回路水冷，步進電機帶動鎢電極偏轉的結構設計。目前市場上存在的窄間隙TIG焊矩，多采用類似的結構。這種焊槍存在的主要問題是焊槍結構復雜，加工成本較高，涉及到電機、多回路水冷控制等，在焊接作業時，需要控制的工藝參數較多，使用不便。熱絲電流和焊接電流磁場容易互相影響，導致電弧偏吹，指向不準等缺陷。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種窄間隙TIG焊槍，其將傳統的圓柱形TIG焊槍設計成扁平結構以適應于窄間隙坡口的焊接，本發明還解決了因焊槍槍身變成扁平結構而產生的焊槍冷卻效果不佳、氣體保護效果不良、焊槍與坡口側壁打弧的問題。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的
本發明涉及一種窄間隙TIG焊槍，包括導電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極、焊絲輸送裝置，所述導電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極和焊絲輸送裝置固定連接形成厚度為 1 9mm的扁平結構。所述導電裝置包括管壁用于焊接電流傳輸而內孔用作循環水冷卻通道的銅管，焊接電源正負極連接至焊槍導電銅塊和焊件上，焊接電流通過銅管流經鎢極、電弧到達焊件。本發明還在所述焊槍的槍體上設有三根串連的冷卻水循環通道，低溫的冷卻水首先流經焊槍中間一根循環通道，從所述中間循環通道流出的冷卻水再進入左右兩側的循環通道。所述導電裝置包括鎢極安裝基座，在所述鎢極安裝基座中，設置了兩個相交的圓柱孔，所述圓柱孔的上端分別與兩根銅管銀釬焊連接，形成導電裝置冷卻水回路。所述圓柱孔有一定深度，使冷卻水與鎢極散熱端足夠接近，以便加強對鎢極的冷卻。在所述導電裝置左右兩側分別設置有U型冷卻水管，所述冷卻水管的長度從所述焊槍頂端延伸到所述焊槍底部。所述供氣裝置包括左引導管、右引導管、左鎮靜室、右鎮靜室、氣篩、氣罩，氣體通過所述左鎮靜室和右鎮靜室下方的氣篩形成軸向氣流，從所述氣罩中流出。所述左引導管、 右引導管的下部的水平彎管的終端是封閉的，在所述水平彎管兩側設置有多個規則排列的出氣小孔，焊接保護氣體從所述出氣小孔中噴出，經過焊槍氣室壁的反射、充分混合，再從所述鎮靜室下方的氣篩孔中流出，形成軸向氣流。由于流體的附壁效應，保護氣體沿所述氣罩的內壁向下流動，從噴嘴口流出，形成一定長度的層流層，并充滿坡口間隙，保護焊接熔池和坡口金屬，避免氧化。另外鎮靜室有一個可拆卸的蓋板，便于檢查氣室內結構件是否損壞和維修。所述導電裝置的上部采用膠木絕緣材料將導電銅塊與基板隔離；所述導電裝置的中部設置有膠木夾持件與膠木安裝座，使所述導電裝置與槍體隔離；所述導電裝置下端采用耐高溫的陶瓷嵌在所述導電裝置的基座上，使得所述導電裝置與槍體的其他部分完全絕緣。在長時間焊接過程中，電弧和熔池熱輻射以及熱傳導對槍體的熱影響是不可小覷的，焊槍槍體因其輻射熱和熱傳導甚至達到非常高的溫度，同樣需要進行冷卻，能夠有效的將槍身的熱量帶走。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果
1、本發明將傳統的圓柱形TIG焊槍設計成扁平結構，以適應于窄間隙坡口的焊接。2、本發明在焊槍槍體上設置了三根串聯連接的循環冷卻水管道，以加強對鎢極的冷卻，防止鎢極溫度過高而損壞，在焊槍上還加入了兩根U型冷卻水管，能夠有效的將槍身的熱量帶走，防止焊槍溫度過高而損壞。3、本發明采用膠木絕緣材料和陶瓷，將導電裝置與焊槍槍體進行充分的絕緣隔離，防止焊接過程中焊槍與坡口側壁產生電弧。4、本發明在鎢極的前后兩側分別設置了保護氣體鎮靜室，氣體通過所述鎮靜室穿過所述氣篩，沿所述氣罩的內壁向下流動，從噴嘴口流出，形成一定長度的層流層，且充滿焊件側壁與焊槍的空間，保護焊接熔池和坡口金屬，避免氧化，增強了氣體保護效果。
圖1為本發明的窄間隙TIG焊槍的結構示意圖； 圖2為本發明的窄間隙TIG焊槍無蓋板時的正視圖3為本發明的窄間隙TIG焊槍的導電裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例本實施例的一種窄間隙TIG焊槍，包括導電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極、焊絲輸送裝置，所述導電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極和焊絲輸送裝置固定連接形成厚度為1 9mm的扁平結構。如圖1所示，焊槍輸電和鎢極水冷采用一體化設計，焊槍中間導電裝置銅管3既是用于其下端鎢極的散熱的冷卻水管道，同時也兼作輸電電纜。焊接電源正負極連接至焊槍導電銅塊2和焊件12上，焊接電流通過水冷銅管3流經鎢極、電弧到達工件。由于焊槍采用扁平結構，導電裝置結構尺寸受到限制，在焊接過程中，由于電阻熱和電弧、熔池的熱輻射，可能導致焊槍和鎢極溫度過高而損壞。本發明采用三根平面分布、 串連連接的循環水冷卻管道。其中焊槍中間導電裝置3集導電功能與水冷功能與一體，銅管的管壁用于焊接電流傳輸，而銅管內孔用作循環水冷卻通道冷卻鎢極。在導電裝置(圖 3)鎢極安裝基座16中，開了兩個相交的圓柱孔15，圓柱孔的上端分別與兩根銅管銀釬焊連接，形成導電裝置冷卻水回路。由圖3可知基座16中的圓柱孔15比較深，為了使冷卻水與鎢極散熱端和面足夠接近，以期加強對鎢極的冷卻。在長時間焊接過程中，電弧和熔池熱輻射以及熱傳導對槍體的熱影響是不可小覷的，焊槍槍體因其輻射熱和熱傳導甚至達到非常高的溫度，同樣需要進行冷卻，設計時在焊槍上加入了兩路U型冷卻水管6和13，分布于中間導電裝置3的左右兩側，其長度從焊槍頂端延伸到焊槍底部，能夠有效的將槍身的熱量帶走。在焊接時，保護氣體的流出方式直接影響電弧的穩定性、焊縫的質量、焊縫的成型等。在新型扁平窄間隙鎢極氬弧焊焊槍設計中，其供氣系統由引導管7、14，鎮靜室(如圖2 所示)，氣篩10，氣罩11等組成。焊槍設置左右二路供氣引導管14、7、鎮靜室(左、右)，二路氣體通過鎮靜室下方的氣篩形成軸向氣流，從焊槍氣罩中流出。值得指出的是引導管下部的水平彎管的終端是封閉的，而在水平彎管二側按一定規律鉆了多個小直徑的出氣孔，焊接保護氣體從引導管7、14下部的水平彎管二側的小孔中噴出，經過氣室壁的反射、充分混合，再從鎮靜室G下方的氣篩孔中流出，形成軸向氣流。由于流體的附壁效應，保護氣體沿焊槍保護氣罩11的內壁向下流動，從噴嘴口流出，形成一定長度的層流層，并充滿坡口間隙，保護焊接熔池和坡口金屬，避免氧化。另外鎮靜室有一個可拆卸的蓋板9，便于檢查氣室內結構件是否損壞和維修。窄間隙焊接時，焊槍與焊件側壁間距小，焊槍又加載較高的電壓，易與坡口側壁起弧。本發明采取多重措施將導電裝置與焊槍槍體進行充分的隔離絕緣。如圖1所示。焊槍導電裝置3的上部采用膠木絕緣材料1將導電銅塊2與基板隔離；導電裝置3中部夾持件 4與安裝座5采用膠木材料制造，使其與槍體隔離；導電裝置3下端采用耐高溫的陶瓷8嵌在導電銅管3的基座上，使得中間導電裝置3與槍體的其他部分完全絕緣，防止焊接過程中焊槍與坡口側壁產生電弧。本實施例提供的窄間隙TIG焊槍通過裝卡，位于焊接工件的坡口之間，焊槍的位置取決于焊縫的寬度，如果此焊縫的寬度在11 12mm之間則可以一道焊完，則焊槍應位于焊縫的中心線上；若焊縫寬度大于12mm則需要實施多道焊接，需要焊槍左右偏斜完成多道焊接。通過上述的裝卡運行方式能夠保證焊縫的側壁熔合。本實施例的散熱系統的裝卡方式如下裝夾順序自下而上進行，先將陶瓷8裝在導電裝置3上，再將膠木安裝座5自上而下裝在導電裝置3上，最后裝上膠木夾持件4與膠木安裝座5配合，然后裝進焊槍槍體中，各個部件進行位置調整然后固定。兩邊U型冷卻水管放入焊槍槍體提前預留的U型槽中。在U型冷卻水管的下部，位于氣體鎮靜室所在的長方體部分的U型端，采用銀釬焊將其焊在氣體鎮靜室邊上。三路循環冷卻水管道之間的連接位于槍體之外，采用軟管按照如前所述的順序連接。本實施例的供氣系統安裝順序如下在散熱系統安裝好之后，將右引導管7和左引導管14分別從兩側的氣罩11下方送入，穿過槍體預留的孔，到達膠木安裝座5的上端， 將其固定。
權利要求
1.一種窄間隙TIG焊槍，包括導電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極、焊絲輸送裝置， 其特征在于，所述導電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極和焊絲輸送裝置固定連接形成厚度為1 9mm的扁平結構。
2.根據權利要求1所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述導電裝置包括管壁用于焊接電流傳輸而內孔用作循環水冷卻通道的銅管，焊接電源正負極連接至焊槍導電銅塊和焊件上，焊接電流通過銅管流經鎢極、電弧到達焊件。
3.根據權利要求1所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，在所述焊槍的槍體上設有三根串連的冷卻水循環通道，低溫的冷卻水首先流經焊槍中間一根循環通道，從所述中間循環通道流出的冷卻水再進入左右兩側的循環通道。
4.根據權利要求3所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述導電裝置包括鎢極安裝基座，在所述鎢極安裝基座設置有兩個相交的圓柱孔，所述圓柱孔的上端分別與兩根銅管銀釬焊連接，形成導電裝置冷卻水回路。
5.根據權利要求3所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，在所述導電裝置左右兩側分別設置有U型冷卻水管，所述冷卻水管從所述焊槍頂端延伸到所述焊槍底部。
6.根據權利要求1所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述導電裝置的上部采用膠木絕緣材料將導電銅塊與基板隔離；所述導電裝置的中部設置有膠木夾持件與膠木安裝座， 使所述導電裝置與槍體隔離；所述導電裝置下端通過耐高溫的陶瓷嵌在所述導電裝置的基座上，使得所述導電裝置與槍體的其他部分完全絕緣。
7.根據權利要求1至6任一項所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述供氣裝置包括左引導管、右引導管、左鎮靜室、右鎮靜室、氣篩、氣罩，所述左引導管和所述右引導管下部的水平彎管的終端是封閉的，在所述水平彎管兩側設置有多個規則排列的出氣小孔，焊接保護氣體從所述小孔中噴出，經過焊槍氣室壁的反射、充分混合，再從所述左鎮靜室和右鎮靜室下方的氣篩孔中流出。
8.根據權利要求7所述的窄間隙TIG焊槍，其特征在于，所述左鎮靜室和右鎮靜室分別設有一個可拆卸的蓋板。
全文摘要
本發明公開了一種窄間隙TIG焊槍，包括導電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極、焊絲輸送裝置，所述導電裝置、散熱裝置、供氣裝置、鎢電極和焊絲輸送裝置組合連接形成厚度為1～9mm的扁平結構。本發明還包括在槍體上設置了三根串聯連接的循環冷卻水管道，在鎢極的前后兩側分別設置保護氣體鎮靜室，將槍體中心導電裝置與整個槍身絕緣隔離。本發明將傳統的圓柱形TIG焊槍設計成扁平結構以適應于窄間隙坡口的焊接，本發明還解決了因焊槍槍身變成扁平狀結構而產生的焊槍冷卻、保護氣體輸送、焊槍與坡口側壁打弧的問題。
文檔編號B23K9/167GK102528248SQ20111035009
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者喬尚飛, 劉霞, 唐新華, 山珊, 楊仁杰, 蘆鳳桂 申請人:上海交通大學