一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的焊枪、辅助机械及使用方法

技术领域

本发明涉及一种工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，属于焊接技术领域。

背景技术

堆焊是指在某些工件表面焊接特殊材料，为获得某些特殊性能而焊接的一种焊接工艺。在实际工业生产中，经常有对管状工件内壁进行堆焊的情况，常用的焊接方法有气焊、手工电弧焊、等离子弧焊和钨极氩弧焊，对于内径大于100mm的工件，在一定深度(200mm左右)内进行堆焊很容易就可以实现，但是对于内径更小的工件，焊接难度就随之不断增加，尤其是工件内径在70mm左右时，普通的钨极氩弧焊和气焊以及手工电弧焊受操作视线和焊枪的形状限制只能在工件的端部位置进行，对于有一定深度(200mm左右)要求的焊接无法完成，这样的工件规格只能采用等离子弧进行堆焊，但是以目前的技术条件，等离子焊枪由于枪头的规格限制也只能完成内径在55mm以上的孔内壁堆焊。

因此，亟需提出一种新型的用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的焊枪、辅助机械及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明研发目的是为了解决现有技术无法对内径小于55mm的小孔径工件内壁进行钨极氩弧焊堆焊的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的焊枪，包括具有弯折角度A的钨电极和与之弯折角度A相匹配的L型焊枪保护喷嘴，钨电极安装在焊枪保护喷嘴内部。

优选的：所述焊枪的枪口具有弯折角度A。

优选的：所述弯折角度A为120°～70°。

一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，包括底座、装夹装置、调节滑台、焊枪架和焊枪，待焊接工件通过装夹装置固定在底座上，焊枪架通过调节滑台固定在底座上，焊枪架顶部安装有焊枪。

优选的：所述焊枪保护喷嘴包括弯折喷嘴、中空连接件和直段喷嘴，弯折喷嘴和直段喷嘴通过中空连接件建立连接，具有弯折角度的钨电极设置在弯折喷嘴、中空连接件和直段喷嘴的内部。

优选的：所述焊枪保护喷嘴分为前后两半，钨电极安装到枪套内后，再将焊枪保护喷嘴的前后两半直段相互卡装固定。

本发明提供了一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的使用方法，其技术方案为：

步骤1，将待焊工件安装在套筒中，并调节焊接三爪卡盘将将待焊工件适当卡紧；

步骤2，通过调节电源机箱上的步进电机调节器将装夹装置的旋转电机调整到合适的转速和转向；

步骤3，将具有弯折喷嘴的焊枪固定在焊枪架上；

步骤4，通过调整调节滑台和焊枪架，把焊枪伸入到待焊工件内部，使钨电极对准需要焊接的位置；

步骤5，氩弧焊机正极连接到碳刷并接触到套筒外侧壁；

步骤6，通过按压和松开控制摇杆上的引弧开关可控制焊接电弧的引弧和熄灭；

步骤7，通过摇杆控制调节滑台，进而控制焊枪沿着被焊工件的轴向移动，调节滑台电机的转速通过电源机箱上的滑台电机调节器来调节；

步骤8，焊工左手控制摇杆和引弧开关，来调整焊枪沿着套筒的轴向移动和焊接电弧的引弧与熄灭，右手的操作则和普通氩弧焊一样向焊接熔池填丝，由于焊枪没有在同一侧阻碍操作视线，焊工可通过工件端口很好的观察熔池变化，同时焊工利用脚踏开关控制待焊工件的旋转，进而完成一个圆周的焊接；

步骤9，再适当推动摇杆来调整焊枪位置进行下一圆周的焊接，直到完成设计的宽度和厚度焊缝为止。

本发明为了解决焊枪的装夹固定和可调节的问题，提出本发明的技术方案为：

一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，包括底座、装夹装置、调节滑台、焊枪架和焊枪，待焊接工件通过装夹装置固定在底座上，焊枪架通过调节滑台固定在底座上，焊枪架顶部安装有焊枪。

优选的：所述调节滑台为二维滑台。

优选的：所述焊枪架包括立柱、立柱安装夹、焊枪支架安装夹和焊枪支架，立柱安装在调节滑台上，立柱安装夹在立柱上夹紧安装，焊枪支架在焊枪支架安装夹上夹紧安装，立柱安装夹与焊枪支架安装夹铰接，焊枪固定安装在焊枪支架上。

本发明为了解决待焊接工件焊接时可自动旋转的问题，其技术方案为：

一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，包括底座、装夹装置、调节滑台、焊枪架和焊枪，待焊接工件通过装夹装置固定在底座上，焊枪架通过调节滑台固定在底座上，焊枪架顶部安装有焊枪。

优选的：所述装夹装置包括安装架、三爪卡盘、套筒和安装筒，安装筒通过安装架安装在底座上，三爪卡盘一端与套筒固定连接，套筒通过轴承配合安装在安装筒内。

优选的：所述装夹装置还包括旋转电机、主动齿轮和从动齿轮，旋转电机通过电机架安装在安装架上，从动齿轮套装在套筒外侧壁，主动齿轮安装在旋转电机输出端，并与从动齿轮啮合。

优选的：所述装夹装置还包括碳刷、碳刷固定座、碳刷固定台和弹簧，碳刷安装在碳刷固定座内，顶部与套筒端口外侧壁滑动接触安装，碳刷固定座底部通过弹簧与碳刷固定台连接，碳刷固定台安装在安装架上。

优选的：还包括步进电机调节器，步进电机调节器与旋转电机电性连接。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用特制的氩弧焊枪，改变了焊枪的插入方向，传统焊接技术进行焊接时，焊枪需要倾斜才可伸入小孔径工件内壁，而本发明采用特制的焊枪则可以从操作焊工对面侧水平伸入，从而避免了焊枪在小孔径内部对焊工视线的阻挡，实现对更小规格工件孔径内壁的堆焊，可完成对内径38mm以上，深度200mm或更深的工件堆焊要求，解决了工件管径在一定范围内的小径管状工件内壁无法进行钨极氩弧焊堆焊的问题；

2.本发明的装夹装置可使待焊接工件在焊接时根据需要自动旋转，无需焊工手持焊枪即可完成堆焊，提高工作效率的同时，大幅降低工作难度，并且解放劳动力；

3.本发明的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的机械，结构简单、设计巧妙、拆装方便、组装牢固、成本低廉，适于推广应用。

附图说明

图1是一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械的立体图；

图2是一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械的主视图；

图3是一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械的俯视图；

图4是本发明焊枪的立体图；

图5是图4的局部剖视图；

图6是本发明焊枪架的立体图；

图7是本发明装夹装置的局部示意图；

图8是图7的局部剖视图；

图9是本发明碳刷的立体图；

图10是本发明调节滑台的立体图；

图11是本发明调节滑台的局部示意图；

图中1-底座，2-装夹装置，3-调节滑台，4-焊枪架，5-电源机箱，6-焊枪，7-轴承，8-脚踏开关，9-摇杆，21-安装架，22-三爪卡盘，23-套筒，24-安装筒，25-旋转电机，26-主动齿轮，27-从动齿轮，28-碳刷，281-碳刷固定座，282-碳刷固定台，283-弹簧，41-立柱，42-立柱安装夹，43-焊枪支架安装夹，44-焊枪支架，61-钨电极，62-弯折喷嘴，63-中空连接件，64-直段喷嘴，65-紧固套，31-滑台座，32-横向调节台，33-纵向调节台，34-横向丝杆，35-纵向丝杆，36-横向手动调节旋钮，37-纵向旋转电机，38-滑块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

具体实施方式一：结合图1、4、5和6说明本实施方式，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的焊枪，包括具有弯折角度A的钨电极61和与之弯折角度A相匹配的L型保护喷嘴，钨电极61安装在保护喷嘴内部。

具体实施方式二：结合图1、4、5和6说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的焊枪，所述焊枪6的枪口具有弯折角度A，弯折角度A可根据实际焊接孔径的大小进行灵活选择，由于待焊接处在待焊接工件内侧壁，常规的氩弧焊枪无法调整到合适位置，即使到达也阻碍焊工视线，不方便观察、对正，区别常规的氩弧焊枪，本实施方式下的焊枪是枪口处弯折，可更好的使钨电极61对准待焊接处，方便焊工操作，降低操作难度，提高焊接的质量。

更优选的技术方案，所述弯折角度A为120°～70°，如图5所示，此范围下的焊枪6，钨电极61可更好的对准待焊接处，并且枪身是对向插入不阻挡视线，便于观察焊接熔池。

具体实施方式三：结合图1、4、5和6说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的焊枪，所述焊枪6包括具有弯折角度的钨电极61、弯折喷嘴62、中空连接件63和直段喷嘴64，如图4和5所示，弯折喷嘴62和直段喷嘴64通过中空连接件63建立连接，具有弯折角度的钨电极61设置在弯折喷嘴62、中空连接件63和直段喷嘴64内，弯折喷嘴62和直段喷嘴64均卡装在中空连接件63两端，然后通过紧固套65轴向紧固。

更优选的技术方案，焊枪保护喷嘴包括弯折壳体和钨电极61，弯折壳体为与钨电极61弯折角度相匹配的L型壳体，弯折壳体分别前后两半，将钨电极61安装到弯折壳体内后，弯折壳体的前后两半卡装固定。

具体实施方式四：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，包括底座1、装夹装置2、调节滑台3、焊枪架4和焊枪6，待焊接工件通过装夹装置2固定在底座1上，所述焊枪6的枪口具有弯折角度A，焊枪架4通过调节滑台3固定在底座1上，焊枪架4顶部安装有焊枪6，通过调节装夹装置2和焊枪架4，使焊枪6的枪口设置在待焊接工件的起焊位置，装夹装置2带动待焊接工件进行旋转，实现辅助堆焊；

还包括电控系统，电控系统包括脚踏开关8、摇杆9，脚踏开关8与电源机箱5中的步进电机调节器电性连接，摇杆9与调节滑台3电性连接，摇杆9顶部设有引弧开关，并与氩弧焊机引弧端口相接，使用特制带有折角的焊枪6，利用焊枪架4将焊枪6从待焊接工件内部伸入到达焊接区域，焊工通过摇杆9来控制调节滑台3沿着被焊工件轴向移动，进而控制焊枪6的移动，通过按压和松开摇杆9顶部的引弧开关来控制焊枪6的引弧和熄灭，送丝动作和操作普通氩弧焊一致，同时配合调节脚踏开关8控制待焊接工件进行旋转，从而完成管子内壁圆周的焊接操作。

具体实施方式五：结合图1、10和11说明本实施方式，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，所述调节滑台3为二维滑台，可带动焊枪架4进行水平方向的横向和纵向调节，还包括电源机箱5和氩弧焊机，电源机箱5与装夹装置2和调节滑台3电性连接，所诉电源机箱5装有步进电机调节器和滑台电机调节器，调节滑台3通过摇杆9的移动进行纵向的调节，调节滑台3的电机转速通过调节器进行调节，氩弧焊机的输出电极分别与焊枪6和装夹装置2连接。

更优选的技术方案，所述二维滑台为电动和手动结合二维滑台，摇杆9与调节滑台3电性连接，通过摇杆9控制调节滑台3进行纵向调节。横向调节在焊接前可通过横向手动调节旋钮36来辅助调节焊枪位置。

如图所示10和11，所述电动二维滑台包括滑台座31、横向调节台32、纵向调节台33、横向丝杆34、纵向丝杆35、横向手动调节旋钮36、纵向调节旋转电机37和滑块38，滑台座31安装在底座1上，滑台座31顶部固定安装有横向调节台32，横向丝杆34一端通过轴承安装在横向调节台32内，横向丝杆34另一端穿过横向调节台32与横向手动调节旋钮36的输出端建立连接，横向手动调节旋钮36配合安装在横向调节台32上，纵向丝杆35一端通过轴承安装在纵向调节台33内，纵向丝杆35另一端穿过纵向调节台33与纵向旋转电机37的输出端建立连接，滑块38滑动安装在横向调节台32顶部，且与横向丝杆34螺纹啮合，滑块38顶部与纵向调节台33滑动安装，且与纵向丝杆35螺纹啮合，通过横向手动调节旋钮36，进而控制滑块38水平横向运动，通过控制纵向旋转电机37，进而控制滑块38上的纵向调节台33进行水平纵向运动。

具体实施方式六：结合图1-3和6说明本实施方式，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，所述焊枪架4为可调节焊枪架，可调节焊枪架包括立柱41、立柱安装夹42、焊枪支架安装夹43和焊枪支架44，如图6所示，立柱41安装在调节滑台3上，立柱安装夹42在立柱41上夹紧安装，焊枪支架44在焊枪支架安装夹43上夹紧安装，立柱安装夹42与焊枪支架安装夹43铰接，焊枪6固定安装在焊枪支架44上，可通过调节立柱安装夹42与立柱41之间的相对安装位置，进而调整焊枪6的高度。

具体实施方式七：结合图1-3和图7-8说明本实施方式，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，所述装夹装置2包括安装架21、三爪卡盘22、套筒23和安装筒24，如图7和8所示，安装筒24通过安装架21安装在底座1上，三爪卡盘22一端与套筒23固定连接，套筒23通过轴承7配合安装在安装筒24内，三爪卡盘22为手动旋转三爪卡盘，用于紧固待焊接工件。

具体实施方式七：结合图1-3和图7-8说明本实施方式，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，所述装夹装置2还包括旋转电机25、主动齿轮26和从动齿轮27，如图3、7和8所示，旋转电机25通过电机架安装在安装架21上，从动齿轮27套装在套筒23外侧壁，主动齿轮26安装在旋转电机25输出端，并与从动齿轮27啮合，旋转电机25通过主动齿轮26和从动齿轮27的啮合，带动套筒23进行旋转，与套筒23固定连接三爪卡盘22上的待焊接工件亦随之旋转，所诉旋转电机25利用安装在电源机箱5上的步进电机调节器进行转速和转向调节，并通过脚踏开关8进行控制启动和停止。

具体实施方式八：结合图2和9说明本实施方式，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的辅助机械，所述装夹装置2还包括碳刷28、碳刷固定座281、碳刷固定台282和弹簧283，如图9所示，碳刷28安装在碳刷固定座281内，顶部与套筒23端口外侧壁滑动接触安装，碳刷固定座281底部通过弹簧283与碳刷固定台282连接，碳刷固定台282安装在安装架21上，氩弧焊机的正极通过碳刷28与套筒23接触，负极和氩气连接焊枪6，氩弧焊机的引弧端口于摇杆9端部设置的引弧开关电性连接。

具体实施方式九：结合图1-图11说明本实施方式，本实施方式的一种用于小孔径工件内壁钨极氩弧焊堆焊的使用方法，其工作步骤如下:

步骤1，将待焊工件安装在套筒23中，并调节焊接三爪卡盘22将将待焊工件适当卡紧；

步骤2，通过调节电源机箱5上的步进电机调节器将装夹装置2的旋转电机25调整到合适的转速和转向；

步骤3，将具有弯折角度的焊枪6固定在焊枪架4上；

步骤4，通过调整调节滑台3和焊枪架4，把焊枪6伸入到待焊工件内部，使钨电极61对准需要焊接的平焊位置；

步骤5，氩弧焊机正极连接到碳刷28并接触到套筒23外侧壁；

步骤6，通过控制摇杆9上的引弧开关可实现焊枪6的引弧和熄灭；

步骤7，通过前后推动摇杆9控制调节滑台3，进而控制焊枪6纵向的移动，调节滑台3电机的转速通过电源机箱5上的滑台电机调节器来调节；

步骤8，焊工左手控制摇杆9和引弧开关，来调整焊枪6沿着套筒23的轴向移动和焊枪的引弧与熄灭，右手的操作则和普通氩弧焊一样向焊接熔池填丝，同时焊工利用脚踏开关8来控制待焊工件的旋转，进而完成一个圆周的焊接；

步骤9，再适当移动摇杆8来调整焊枪6进行下一圆周的焊接，直至完成符合设计的宽度和厚度的焊缝为止。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。