一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度的焊槍制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度的焊槍，尤其適用于激光-電弧復(fù)合焊。它包括保護(hù)噴嘴、氣體分流器、導(dǎo)電嘴、高度傳感器、中央處理器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；氣體分流器上開有裸露在外的出氣孔，氣體分流器通過(guò)保護(hù)噴嘴的緊箍力防止滑落；導(dǎo)電嘴呈扁平狀，與氣體分流器相連，在導(dǎo)電嘴端部安裝兩個(gè)對(duì)稱布置的高度傳感器，用以檢測(cè)它與焊縫表面之間的距離；中央處理器根據(jù)高度傳感器的采集信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴的伸長(zhǎng)和收縮。本實(shí)用新型專利技術(shù)可以通過(guò)高度傳感器檢測(cè)焊縫底部與導(dǎo)電嘴之間的距離，以自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出的長(zhǎng)度，保證焊絲干伸長(zhǎng)在合理的范圍內(nèi)，使得在激光-電弧復(fù)合焊過(guò)程中電弧能穩(wěn)定存在，最終實(shí)現(xiàn)厚板的高質(zhì)量焊接。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度的焊槍
本技術(shù)屬于材料加工
，具體涉及一種用于激光-電弧復(fù)合焊的焊槍，該焊槍可自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度，尤其適用于厚板窄間隙焊接。
技術(shù)介紹
厚板的焊接是艦船和核設(shè)施制造、石油和天然氣管道鋪設(shè)、電站建設(shè)以及各種大型鋼結(jié)構(gòu)工程建造過(guò)程中必不可少的關(guān)鍵工藝。這些設(shè)施的厚度很大，受限于激光最大輸出功率的限制，單激光焊在很多情況下無(wú)法很好地完成大厚度厚板的焊接。因此，激光-電弧復(fù)合焊接的方法成為厚板焊接的首選。該法一方面可以降低所需的激光功率，從而降低對(duì)激光器的要求；另一方面可以減小所開坡口的尺寸，從而減小焊接工程量以及焊接接頭的殘余應(yīng)力和殘余變形。但是較小的坡口尺寸，會(huì)導(dǎo)致焊槍的槍頭無(wú)法進(jìn)入坡口內(nèi)側(cè)，為了使熔滴在焊縫底部順利過(guò)渡，不得不增加焊絲的干伸長(zhǎng)，再加上坡口側(cè)壁對(duì)電弧的吸引，使得電弧不穩(wěn)，降低了焊接質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提供一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度的焊槍，目的在于使焊槍能夠進(jìn)入窄間隙坡口內(nèi)部并根據(jù)焊縫底部的高度自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度，從而能夠在厚板窄間隙焊接時(shí)獲得高質(zhì)量的焊接接頭。本技術(shù)提供的一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度的焊槍，其特征在于，該焊槍包括保護(hù)噴嘴、氣體分流器、導(dǎo)電嘴、高度傳感器、中央處理器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；送絲軟管位于焊槍直管內(nèi)部，保護(hù)噴嘴的端部與焊槍直管之間通過(guò)緊箍環(huán)箍緊，氣體分流器的一端穿過(guò)保護(hù)噴嘴與焊槍直管相接觸，另一端上開有裸露在外的出氣孔，氣體分流器通過(guò)保護(hù)噴嘴的緊箍力防止滑落；導(dǎo)電嘴呈扁平狀，與氣體分流器相連，在導(dǎo)電嘴端部安裝兩個(gè)沿導(dǎo)電嘴軸線對(duì)稱的高度傳感器，用以檢測(cè)它與焊縫表面之間的距離；執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在焊槍直管上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸和導(dǎo)電嘴相連，中央處理器分別與執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及高度傳感器電信號(hào)連接。作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述高度傳感器為GMR磁場(chǎng)傳感器。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高度傳感器的外部依次設(shè)置有磁屏蔽層和熱屏蔽層。本技術(shù)提供的焊槍可以通過(guò)高度傳感器檢測(cè)焊縫底部與導(dǎo)電嘴之間的距離，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍導(dǎo)電嘴伸出的長(zhǎng)度，保證焊絲干伸長(zhǎng)在合理的范圍內(nèi)，使得在激光-電弧復(fù)合焊過(guò)程中電弧能穩(wěn)定存在，最終實(shí)現(xiàn)厚板的高質(zhì)量焊接。相對(duì)于一般的焊槍而言，本技術(shù)提出的厚板窄間隙焊槍具有以下諸多優(yōu)越性:(I)與普通的激光-電弧復(fù)合焊中的焊槍相比，該焊槍可焊更大厚度的板材。導(dǎo)電嘴可伸入坡口內(nèi)部并能調(diào)節(jié)伸出長(zhǎng)度，意味著所需開坡口的尺寸較小，從而在很大程度上抑制了側(cè)壁未融合等缺陷的產(chǎn)生，(2)焊接厚板時(shí)容許開尺寸更小的坡口，大量減少焊接材料與能量消耗，提高了生產(chǎn)率，大大降低了焊接接頭處的殘余應(yīng)力和殘余變形。(3)由于導(dǎo)電嘴可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，故焊絲的干伸長(zhǎng)可始終控制在合適的范圍內(nèi)，使得電弧穩(wěn)定地存在，最終提聞焊接質(zhì)量?！靖綀D說(shuō)明】圖1為焊槍的主視圖；圖2為焊槍的左視圖；圖3為厚板窄間隙激光電弧復(fù)合焊首道焊接左視圖；圖4為厚板窄間隙激光電弧復(fù)合焊后續(xù)焊接左視圖；圖5為厚板窄間隙激光電弧復(fù)合焊首道焊接主視圖；圖6為厚板窄間隙激光電弧復(fù)合焊后續(xù)焊接主視圖；圖7為高度傳感器的安裝示意圖；圖中，I一送絲軟管；2—保護(hù)噴嘴；3—?dú)怏w分流器；4一導(dǎo)電嘴；5、5’ 一第一、第二高度傳感器；6—焊絲；7—保護(hù)氣體；8—待焊工件；9一焊縫；10—焊槍直管；11一熔池；12—激光束；13—中央處理器；14一執(zhí)行機(jī)構(gòu)?！揪唧w實(shí)施方式】:本技術(shù)提供的可進(jìn)入坡口內(nèi)部并能自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度的窄間隙焊槍的構(gòu)想主要是指:相對(duì)于一般的激光-電弧復(fù)合焊焊槍而言，該窄間隙焊槍中的用來(lái)使得保護(hù)氣與電弧同軸的圓柱形保護(hù)噴嘴無(wú)需將導(dǎo)電嘴包裹住，而是將導(dǎo)電嘴裸露在外面。根據(jù)實(shí)際的坡口尺寸確定首道焊接時(shí)導(dǎo)電嘴伸出的長(zhǎng)度，調(diào)節(jié)合適的保護(hù)氣流量，通過(guò)坡口的兩個(gè)側(cè)壁來(lái)阻滯保護(hù)氣，從而在坡口內(nèi)部形成保護(hù)氣氛來(lái)保護(hù)焊縫。該導(dǎo)電嘴呈扁平狀，可自動(dòng)伸縮，可以進(jìn)入較窄的坡口內(nèi)部。導(dǎo)電嘴端部集成安裝兩個(gè)対稱的高度傳感器，可自動(dòng)檢測(cè)焊縫與導(dǎo)電嘴之間的距離，只有當(dāng)兩個(gè)傳感器檢測(cè)到的結(jié)果相同或者相差在0.5mm以內(nèi)時(shí)才為最終的需要導(dǎo)電嘴伸縮的長(zhǎng)度，同時(shí)可以在高度傳感器的外部依次增加磁屏蔽層和熱屏蔽層來(lái)減小外部干擾對(duì)傳感器的影響。磁屏蔽層涂覆在傳感器外部，可以采用金屬基B4C/Pb復(fù)合屏蔽材料，該材料以B4C、Pb、輔助添加組份為原料先后通過(guò)一系列工藝處理制備而成；熱屏蔽層是在磁屏蔽層外部涂覆隔熱涂層材料，該材料可以采用空心陶瓷微珠，其密度小，導(dǎo)熱系數(shù)低，封閉的中空結(jié)構(gòu)，熱容高，抑制熱傳導(dǎo)。緊密排列的封閉型的中空微粒形成了一層對(duì)熱具有阻隔效果的氣體層，阻斷了“熱橋”從而使涂層具有良好的隔熱效果。焊槍高度傳感器可由四柵的高技術(shù)弱磁敏感材料GMR經(jīng)過(guò)特殊的工藝加工而成，在其內(nèi)部裝備貼裝式集成運(yùn)算放大電路，靈敏度高，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)。在焊接過(guò)程中，該巨磁(GMR)電阻隨焊槍與焊縫之間的氣隙磁通量而變化，從而引起GMR上的電阻或電位差變化，經(jīng)中央處理器13處理后，獲得焊槍與工件相對(duì)高度位置的變化量，并發(fā)出控制指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)14，從而適時(shí)地通過(guò)調(diào)整導(dǎo)電嘴伸出的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整焊槍和焊縫之間垂直方向的相對(duì)位置，保證焊絲的干伸長(zhǎng)在合適的范圍內(nèi)，使得電弧穩(wěn)定存在。下面結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明用于幫助理解本技術(shù)，但并不構(gòu)成對(duì)本技術(shù)的限定。此夕卜，下面所描述的本技術(shù)各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。圖1和圖2分別顯示了按照本技術(shù)構(gòu)想所設(shè)計(jì)的窄間隙焊槍的主視圖及左視圖。如圖1、2所示，按照本技術(shù)設(shè)計(jì)的焊槍包括保護(hù)噴嘴2、氣體分流器3、導(dǎo)電嘴4、高度傳感器5、中央處理器13以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)14。送絲軟管I在焊槍直管內(nèi)部，保護(hù)噴嘴2的一端與焊槍直管之間通過(guò)緊箍環(huán)箍緊，氣體分流器3的一端穿過(guò)保護(hù)噴嘴2與焊槍直管相接觸，另一端上開有裸露在外的出氣孔。氣體分流器3通過(guò)保護(hù)噴嘴的緊箍力防止滑落。導(dǎo)電嘴4呈扁平狀，與氣體分流器3相連，可自動(dòng)伸縮。在導(dǎo)電嘴4端部安裝兩個(gè)沿導(dǎo)電嘴軸線對(duì)稱的高度傳感器5、5’，用以檢測(cè)它與焊縫表面之間的距離。執(zhí)行機(jī)構(gòu)14固定在焊槍直管上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)14的輸出軸和導(dǎo)電嘴4相連，以調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴4的伸長(zhǎng)和收縮。中央處理器13分別與執(zhí)行機(jī)構(gòu)14以及高度傳感器5電信號(hào)連接，根據(jù)高度傳感器的采集信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴的伸長(zhǎng)和收縮。執(zhí)行機(jī)構(gòu)14可以采用電機(jī)等實(shí)現(xiàn)。圖3，圖5分別為厚板窄間隙激光電弧復(fù)合焊第一道焊接示意圖左視圖及主視圖。如圖3所示，由氣體分流器3噴出的保護(hù)氣7被坡口兩側(cè)壁阻滯，在坡口內(nèi)部形成保護(hù)氣氛來(lái)保護(hù)焊縫；如圖5所示，復(fù)合焊形成的熔池11被坡口兩側(cè)壁阻滯的保護(hù)氣7所覆蓋，從而保護(hù)焊縫。圖4，圖6分別為厚板窄間隙激光電弧復(fù)合焊后續(xù)焊接示意圖左視圖及主視圖。待第一道焊接完成后，在后續(xù)的焊接過(guò)程中，如圖4所示，由焊槍端部對(duì)稱排列的兩個(gè)高度傳感器5檢測(cè)焊縫9高度的變化，將檢測(cè)到信號(hào)通過(guò)信號(hào)傳輸線路傳給中央處理器13，中央處理器13發(fā)送指令給執(zhí)行機(jī)構(gòu)14，執(zhí)行機(jī)構(gòu)14通過(guò)輸出軸來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴4的伸出長(zhǎng)度，使得焊絲6干伸長(zhǎng)在合適的范圍內(nèi)，圖6為厚板窄間隙激光電弧復(fù)合焊后續(xù)焊接本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度的焊槍，其特征在于，該焊槍包括保護(hù)噴嘴、氣體分流器、導(dǎo)電嘴、高度傳感器、中央處理器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；送絲軟管位于焊槍直管內(nèi)部，保護(hù)噴嘴的端部與焊槍直管之間通過(guò)緊箍環(huán)箍緊，氣體分流器的一端穿過(guò)保護(hù)噴嘴與焊槍直管相接觸，另一端上開有裸露在外的出氣孔，氣體分流器通過(guò)保護(hù)噴嘴的緊箍力防止滑落；導(dǎo)電嘴呈扁平狀，與氣體分流器相連，在導(dǎo)電嘴端部安裝兩個(gè)沿導(dǎo)電嘴軸線對(duì)稱的高度傳感器，用以檢測(cè)它與焊縫表面之間的距離；執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在焊槍直管上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸和導(dǎo)電嘴相連，中央處理器分別與執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及高度傳感器電信號(hào)連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)電嘴伸出長(zhǎng)度的焊槍，其特征在于，該焊槍包括保護(hù)噴嘴、氣體分流器、導(dǎo)電嘴、高度傳感器、中央處理器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)；送絲軟管位于焊槍直管內(nèi)部，保護(hù)噴嘴的端部與焊槍直管之間通過(guò)緊箍環(huán)箍緊，氣體分流器的一端穿過(guò)保護(hù)噴嘴與焊槍直管相接觸，另一端上開有裸露在外的出氣孔，氣體分流器通過(guò)保護(hù)噴嘴的緊箍力防止滑落；導(dǎo)電嘴呈扁平狀，與氣體分流器相連，在導(dǎo)電嘴端部安裝兩個(gè)沿導(dǎo)電嘴軸線對(duì)稱的高度傳感器，用以檢測(cè)它與焊縫表面之間的距...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王春明，李若楊，胡席遠(yuǎn)，邵新宇，黃禹，張威，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：湖北;42