换热器管板焊接方法及焊接装置与流程

1.本发明涉及换热器加工技术领域，尤其涉及一种换热器管板焊接方法及焊接装置。


背景技术：

2.换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器内部设置许多热交换管束，存在大量管板焊接结构，由于热交换管需要接触化工类的液体或者气体，容易被腐蚀，且热交换管的温度环境变化大，对换热器管板焊缝质量需要较高。现有技术中，管板焊接多通过人工进行焊接，焊接效率低，焊接质量不稳定；大型工厂也有机器人进行管板焊接，但是在管板焊接时，其焊条的走线多为沿着焊接线的平滑圆形，焊条进行平滑圆形的走线会导致管板之间熔池内部焊液不饱满，焊缝质量不佳。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术中换热器管板焊接存在问题，而提出的一种换热器管板焊接方法及焊接装置，提高换热器管板焊接的质量和效率。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.换热器管板焊接方法，包括以下步骤：
6.s1:将管件与板件进行接触，并进行位置固定；
7.s2:将焊枪移动至焊缝处，保持焊条与管件轴线、焊条与板件面之间的角度均为45
°
；
8.s3:焊接时，焊条沿着圆形焊接线形成斜拉齿的移动轨迹，保持焊液均匀分布于熔池，得到高质量焊缝。
9.本换热器管板焊接方法在进行管板焊接时，保持管件轴线、焊条与板件面之间的角度均为45
°
，同时使用斜拉齿运条手法，保持熔池汗液饱满，管板之间可得到高质量焊缝。
10.本发明中还提供一种基于上述换热器管板焊接方法的焊接装置，所述焊接装置包括底座、位于底座上方的横梁和位于底座一侧用于连接底座和横梁的竖直支撑杆。所述横梁设置位置活动的加工机座，所述加工机座上设置用于管板焊接的焊枪。
11.具体的，所述横梁上设置水平调节块，所述水平调节块可通过丝杠进行水平方向的移动，所述水平调节块的下端连接加工机座，加工机座的下端设置中心轴线同轴的卡爪和焊接环，卡爪位于焊接环的内部，所述焊接环与加工机座之间设置竖直调节杆，所述竖直调节杆与水平调节块相配合，可实现焊接环位置的调整。所述焊接环的下端设置焊枪，所述焊枪与焊接环之间设置水平驱动件和竖直驱动件，用于焊枪位置的微调。
12.本发明中，焊枪在上焊条任一竖直平面与焊接环的轴线之间的角度为45
°
，该角度下焊枪的焊液可均匀留在管板之间的焊接线处。
13.进一步的，所述焊接环的上端设置驱动齿圈，加工机座上设置分别与驱动齿圈啮合的正驱动齿轮和反驱动齿轮，正驱动齿轮和反驱动齿轮用于从不同的方向驱动驱动齿
圈，从而形成焊接环的往复旋转运动。优选的，正驱动齿轮位于反驱动齿轮的上方。
14.具体的，所述反驱动齿轮的内圈固定套接于反驱套筒，反驱套筒旋转连接于加工机座。
15.上述正驱动齿轮所述正驱动齿轮内部设置内齿圈和中间齿轮，所内齿圈固定套接于正驱动齿轮的内缘，所述中间齿轮位于内齿圈与正驱套筒之间并与内齿圈内缘的齿部以及正驱套筒外缘的齿部分别啮合。其中中间齿轮与正驱套筒与加工机座旋转连接。此结构可形成正驱动齿轮与反驱动齿轮在同一方向旋转驱动力的作用下与不同方向旋转，且可通过设置内齿圈内缘的齿部、正驱套筒外缘的齿部和中间齿轮的半径，进而得到正驱动齿轮与反驱动齿轮不同的转动速度，使正驱动齿轮与反驱动齿轮在驱动驱动齿圈时，驱动齿圈发生不同的线位移。
16.进一步的，所述正驱套筒和反驱套筒同轴设置，所述正驱套筒和反驱套筒之间设置用于结合正驱套筒或者反驱套筒的结合套筒，所述结合套筒连接驱动结合套筒移动的驱动件。进一步的，所述横梁中水平调节块的下端设置螺纹杆和定位卡块，所述加工机座的上端设置与螺纹杆相匹配的螺纹套，加工机座与水平调节块在竖直方向螺纹连接。当驱动齿圈旋转时，加工机座可跟随驱动齿圈旋转，加工机座可沿着螺纹杆进行上下移动，进而带动焊接环上下移动。具体的，当驱动齿圈正向转动，焊接环往上移动；当驱动齿圈反向转动，焊接环往下移动，由于正驱动齿轮与反驱动齿轮具有不同的转动速度，所以焊枪中焊条形成斜拉齿的移动轨迹，使熔池焊液均匀饱满，保证焊缝的高质量。
17.进一步的，所述定位卡块位于螺纹套的顶部与水平调节块之间，定位卡块与水平调节块之间通过轴线水平设置的伸缩杆活动连接，定位卡块的位置可以在水平方向移动。当加工机座在焊接之前进行位移，定位卡块卡于螺纹套的顶部与水平调节块之间，限制螺纹套的旋转；当加工机座在焊接时进行位移，定位卡块离开螺纹套的顶部与水平调节块之间，螺纹套可进行旋转。
18.进一步的，所述驱动齿圈的上端设置连接板，所述连接板的上端设置启动环，所述启动环设置同步杆，启动环上设置环形滑道，环形滑道内部设置滑块，同步杆的端部连接滑块。加工机座上设置启动油缸，所述启动油缸内部活塞与同步杆固定连接，启动油缸用于驱动结合套筒与正驱套筒或者反驱套筒结合。
19.优选的，所述结合套筒与驱动电机的驱动轴通过花键轴滑动连接，所述正驱套筒位于结合套筒的上方，所述反驱套筒位于结合套筒的下方。所述结合套筒的上方设置上油缸，结合套筒的下方设置下油缸，所述上油缸和下油缸的工作杆端分别连接结合套筒。
20.进一步的，所述上油缸内部活塞远离工作杆的一侧空间通过下移连接管与启动油缸的活塞上部空间连通，所述下移连接管上设置下移油囊，下移油囊连通上油缸端设置电控阀；所述下油缸内部活塞远离工作杆的一侧空间通过上移连接管与启动油缸的活塞下部空间连通，所述上移连接管上设置上移油囊，上移油囊连通下油缸端设置电控阀，所述下移油囊和上移油囊的材料为柔性橡胶，所述下移油囊和上移油囊具有膨胀和收缩功能。
21.启动环可跟随驱动齿圈移动。当结合套筒与正驱套筒结合，驱动齿圈正转并上移，此时启动环也上移，启动环通过同步杆带动启动缸的活塞上移，启动缸的活塞上部空间中的油液通过下移连接管进入下移油囊中，下移油囊膨胀，由于负压，上移油囊的油液进入启动缸的活塞下部空间，上移油囊变瘪。当启动缸的活塞移动到上极限位置，下移油囊和上移
油囊的电控阀打开，下移油囊内部的油液进入上油缸，下油缸中油液进入上移油囊。此时，结合套筒离开正驱套筒往下移动并与反驱套筒结合，驱动齿圈反转并下移，此时启动环也下移，启动环通过同步杆带动启动缸的活塞下移。此时下移油囊和上移油囊的电控阀关闭，启动缸的活塞下部空间中的油液通过上移连接管进入上移油囊中，上移油囊膨胀，由于负压，下移油囊的油液进入启动缸的活塞上部空间，下移油囊变瘪。当启动缸的活塞移动到下极限位置，下移油囊和上移油囊的电控阀打开，上移油囊内部的油液进入下油缸，上油缸中油液进入下移油囊，结合套筒离开反驱套筒往下移动并与正驱套筒结合，如此往复工作，可形成结合套筒与正驱套筒或者反驱套筒的间歇结合。
22.优选的，所述驱动轴从正驱套筒和反驱套筒内孔中穿过，所述驱动轴的外径小于正驱套筒和反驱套筒的内径，使得加工机座的结构更为紧凑。
23.本发明的有益效果是：
24.1、本换热器管板焊接方法在进行管板焊接时，保持管件轴线、焊条与板件面之间的角度均为45
°
，同时使用斜拉齿运条手法，保持熔池汗液饱满，管板之间可得到高质量焊缝。
25.2、本发明中的换热器管板焊接装置可实现上述换热器管板焊接方法，用于空冷器加工中的管板组合焊接，本焊接系统在管板组合焊接时保持焊条与熔池之间较佳的角度，且焊条可形成斜拉齿的移动轨迹，使熔池焊液均匀饱满，保证管板之间焊缝的高质量。整个换热器管板焊接装置在管板定位后，可驱动焊条实现自动焊接，焊接效率高，实用性和应用性强。
附图说明
26.图1为本换热器管板焊接方法的步骤图；
27.图2为本换热器管板焊接装置的结构示意图；
28.图3为本换热器管板焊接装置正驱动齿轮的结构示意图；
29.图4为本换热器管板焊接装置反驱动齿轮的结构示意图；
30.图5为本换热器管板焊接装置a处放大的结构示意图；
31.图6为本换热器管板焊接装置螺纹套处的结构示意图；
32.图7为本换热器管板焊接装置启动油泵的连接示意图。
33.图中：1、底座；2、横梁；3、竖直支撑杆；4、加工机座；5、卡爪；6、焊接环；7、正驱动齿轮；8、反驱动齿轮；9、焊枪；10、竖直调节杆；11、驱动齿圈；12、正驱套筒；13、反驱套筒；14、驱动轴；15、连接板；16、结合套筒；17、下移连接管；18、上移连接管；19、启动环；20、上油缸；21、下油缸；22、启动油泵；23、水平调节块；24、定位卡块；25、同步杆；26、下移油囊；27、上移油囊；41、螺纹套；71、内齿圈；72、中间齿轮；91、水平驱动件；92、竖直驱动件；231、螺纹杆。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.实施例1
36.参考图1，本实施例中的换热器管板焊接方法包括以下步骤：
37.s1:将管件与板件进行接触，并进行位置固定；
38.s2:将焊枪移动至焊缝处，保持焊条与管件轴线、焊条与板件面之间的角度均为45
°
；
39.s3:焊接时，焊条沿着圆形焊接线形成斜拉齿的移动轨迹，保持焊液均匀分布于熔池，得到高质量焊缝。
40.本实施例中的换热器管板焊接方法在进行管板焊接时，保持管件轴线、焊条与板件面之间的角度均为45
°
，同时使用斜拉齿运条手法，保持熔池汗液饱满，管板之间可得到高质量焊缝。
41.实施例2
42.本实施例中涉及一种基于上述换热器管板焊接方法的焊接装置，参照图2，换热器管板焊接装置包括底座1、位于底座1上方的横梁2和位于底座1一侧用于连接底座1和横梁2的竖直支撑杆3。所述横梁2设置位置活动的加工机座4，所述加工机座4上设置用于管板焊接的焊枪9。
43.具体的，所述横梁2上设置水平调节块23，所述水平调节块23可通过丝杠进行水平方向的移动，所述水平调节块23的下端连接加工机座4，加工机座4的下端设置中心轴线同轴的卡爪5和焊接环6，卡爪5位于焊接环6的内部，所述焊接环6与加工机座4之间设置竖直调节杆10，所述竖直调节杆10与水平调节块23相配合，可实现焊接环6位置的调整。所述焊接环6的下端设置焊枪9，所述焊枪9与焊接环6之间设置水平驱动件91和竖直驱动件92，用于焊枪9位置的微调。
44.本实施例中，焊枪9在上焊条任一竖直平面与焊接环6的轴线之间的角度为45
°
，该角度下焊枪的焊液可均匀留在管板之间的焊接线处。
45.进一步的，参考图4，所述焊接环6的上端设置驱动齿圈11，加工机座4上设置分别与驱动齿圈11啮合的正驱动齿轮7和反驱动齿轮8，正驱动齿轮7和反驱动齿轮8用于从不同的方向驱动驱动齿圈11，从而形成焊接环6的往复旋转运动。本实施例中，正驱动齿轮7位于反驱动齿轮8的上方。
46.参考图4，所述反驱动齿轮8的内圈固定套接于反驱套筒13，反驱套筒13旋转连接于加工机座4。
47.参考图3，上述正驱动齿轮7所述正驱动齿轮7内部设置内齿圈71和中间齿轮72，所内齿圈71固定套接于正驱动齿轮7的内缘，所述中间齿轮72位于内齿圈71与正驱套筒12之间并与内齿圈71内缘的齿部以及正驱套筒12外缘的齿部分别啮合。其中中间齿轮72与正驱套筒12与加工机座4旋转连接。此结构可形成正驱动齿轮7与反驱动齿轮8在同一方向旋转驱动力的作用下与不同方向旋转，且可通过设置内齿圈71内缘的齿部、正驱套筒12外缘的齿部和中间齿轮的半径，进而得到正驱动齿轮7与反驱动齿轮8不同的转动速度，使正驱动齿轮7与反驱动齿轮8在驱动驱动齿圈11时，驱动齿圈11发生不同的线位移。
48.进一步的，参考图5，所述正驱套筒12和反驱套筒13同轴设置，所述正驱套筒12和反驱套筒13之间设置用于结合正驱套筒12或者反驱套筒13的结合套筒16，所述结合套筒16连接驱动结合套筒16移动的驱动件。进一步的，所述横梁2中水平调节块23的下端设置螺纹杆231和定位卡块24，所述加工机座4的上端设置与螺纹杆231相匹配的螺纹套41。当驱动齿圈11旋转时，加工机座4可跟随驱动齿圈11旋转，加工机座4可沿着螺纹杆231进行上下移
动，进而带动焊接环6上下移动。具体的，当驱动齿圈11正向转动，焊接环6往上移动；当驱动齿圈11反向转动，焊接环6往下移动，由于正驱动齿轮7与反驱动齿轮8具有不同的转动速度，所以焊枪9中焊条形成斜拉齿的移动轨迹，使熔池焊液均匀饱满，保证焊缝的高质量。
49.进一步的，参考图6，所述定位卡块24位于螺纹套41的顶部与水平调节块23之间，定位卡块24与水平调节块23之间通过轴线水平设置的伸缩杆活动连接，定位卡块24的位置可以在水平方向移动。当加工机座4在焊接之前进行位移，定位卡块24卡于螺纹套41的顶部与水平调节块23之间，限制螺纹套41的旋转；当加工机座4在焊接时进行位移，定位卡块24离开螺纹套41的顶部与水平调节块23之间，螺纹套41可进行旋转。
50.进一步的，所述驱动齿圈11的上端设置连接板15，所述连接板15的上端设置启动环19，所述启动环19设置同步杆25，启动环19上设置环形滑道，环形滑道内部设置滑块，同步杆25的端部连接滑块。加工机座4上设置启动油缸22，所述启动油缸22内部活塞与同步杆25固定连接，启动油缸22用于驱动结合套筒16与正驱套筒12或者反驱套筒13结合。
51.本实施例中，所述结合套筒16与驱动电机的驱动轴14通过花键轴滑动连接，所述正驱套筒12位于结合套筒16的上方，所述反驱套筒13位于结合套筒16的下方。所述结合套筒16的上方设置上油缸20，结合套筒16的下方设置下油缸21，所述上油缸20和下油缸21的工作杆端分别连接结合套筒16。
52.参考图7，所述上油缸20内部活塞远离工作杆的一侧空间通过下移连接管17与启动油缸22的活塞上部空间连通，所述下移连接管17上设置下移油囊26，下移油囊26连通上油缸20端设置电控阀；所述下油缸21内部活塞远离工作杆的一侧空间通过上移连接管18与启动油缸22的活塞下部空间连通，所述上移连接管18上设置上移油囊27，上移油囊27连通下油缸21端设置电控阀，所述下移油囊26和上移油囊27的材料为柔性橡胶，所述下移油囊26和上移油囊27具有膨胀和收缩功能。
53.启动环19可跟随驱动齿圈11移动。当结合套筒16与正驱套筒12结合，驱动齿圈11正转并上移，此时启动环19也上移，启动环19通过同步杆25带动启动缸22的活塞上移，启动缸22的活塞上部空间中的油液通过下移连接管17进入下移油囊26中，下移油囊26膨胀，由于负压，上移油囊27的油液进入启动缸22的活塞下部空间，上移油囊27变瘪。当启动缸22的活塞移动到上极限位置，下移油囊26和上移油囊27的电控阀打开，下移油囊26内部的油液进入上油缸20，下油缸21中油液进入上移油囊27。此时，结合套筒16离开正驱套筒12往下移动并与反驱套筒13结合，驱动齿圈11反转并下移，此时启动环19也下移，启动环19通过同步杆25带动启动缸22的活塞下移。此时下移油囊26和上移油囊27的电控阀关闭，启动缸22的活塞下部空间中的油液通过上移连接管18进入上移油囊27中，上移油囊27膨胀，由于负压，下移油囊26的油液进入启动缸22的活塞上部空间，下移油囊26变瘪。当启动缸22的活塞移动到下极限位置，下移油囊26和上移油囊27的电控阀打开，上移油囊27内部的油液进入下油缸21，上油缸20中油液进入下移油囊26，结合套筒16离开反驱套筒13往下移动并与正驱套筒12结合，如此往复工作，可形成结合套筒16与正驱套筒12或者反驱套筒13的间歇结合。
54.本实施例中，所述驱动轴14从正驱套筒12和反驱套筒13内孔中穿过，所述驱动轴14的外径小于正驱套筒12和反驱套筒13的内径，使得加工机座4的结构更为紧凑。
55.本实施例中的空冷器管板组合焊接系统工作过程为：
56.步骤一：将板材固定于底板1上，然后使用卡爪5对管件进行抓取，通过驱动竖直支
撑杆3与水平调节块23，对加工机座4的位置进行调整，使管件的下端位于板材的目标位置处，管件与板材之间形成焊接线；
57.此时定位卡块24卡于螺纹套41的顶部与水平调节块23之间，限制螺纹套41的旋转。
58.步骤二：在焊枪上焊装焊条，驱动竖直调节杆10、水平驱动件91和竖直驱动件92，调整焊枪9的位置，使焊枪9在上焊条任一竖直平面与焊接环6的轴线之间的角度为45
°
。
59.步骤三：驱动电机工作，定位卡块24离开螺纹套41的顶部与水平调节块23之间，螺纹套41可进行旋转；
60.本实施例中以正驱动齿轮7为开始对驱动齿圈11进行驱动，此时结合套筒16与正驱套筒12结合，正驱动齿轮7旋转，正驱动齿轮7带动驱动齿圈11正向旋转，焊接环6和焊条均正向旋转并往上移动，焊条形成倾斜往上的移动轨迹；同时启动环19跟随驱动齿圈11上移，启动环19通过同步杆25带动启动缸22的活塞上移，启动缸22的活塞上部空间中的油液通过下移连接管17进入下移油囊26中，下移油囊26膨胀，由于负压，上移油囊27的油液进入启动缸22的活塞下部空间，上移油囊27变瘪；当启动缸22的活塞移动到上极限位置，下移油囊26和上移油囊27的电控阀打开，下移油囊26内部的油液进入上油缸20，下油缸21中油液进入上移油囊27，此时，结合套筒16离开正驱套筒12往下移动并与反驱套筒13结合。
61.此时，反驱动齿轮8旋转，反驱动齿轮8带动驱动齿圈11反向旋转，焊接环6和焊条均反向旋转并往下移动，焊条形成倾斜往下的移动轨迹。同时，启动环19跟随驱动齿圈11下移，启动环19通过同步杆25带动启动缸22的活塞下移。此时下移油囊26和上移油囊27的电控阀关闭，启动缸22的活塞下部空间中的油液通过上移连接管18进入上移油囊27中，上移油囊27膨胀，由于负压，下移油囊26的油液进入启动缸22的活塞上部空间，下移油囊26变瘪；当启动缸22的活塞移动到下极限位置，下移油囊26和上移油囊27的电控阀打开，上移油囊27内部的油液进入下油缸21，上油缸20中油液进入下移油囊26，结合套筒16离开反驱套筒13往下移动并与正驱套筒12结合。
62.如此往复工作，由于正驱动齿轮7与反驱动齿轮8具有不同的转动速度，所以焊枪9中焊条形成斜拉齿的移动轨迹，使熔池焊液均匀饱满，保证焊缝的高质量。
63.本实施例中的空冷器管板组合焊接系统可用于空冷器加工中的管板组合焊接，整个焊接系统在管板定位后，可驱动焊条实现自动焊接，焊接效率高，焊缝质量好，实用性和应用性强。
64.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。