一種水下螺柱焊槍的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于水下焊接的焊槍，尤其是一種水下螺柱焊槍。其包括：焊槍主體、焊接電纜轉接裝置、供氣排水裝置、提升下落裝置和防水磁性開關，供氣排水裝置主要由供氣排水罩、密封吸盤和供氣管組成，供氣管與供氣排水罩的內腔相連通；焊接電纜轉接裝置包括：密封罩體、焊接電纜和導電軸，密封罩體右端與焊槍主體連接，密封罩體上具有可供焊接電纜插拔的插孔，焊接電纜插入插孔后與導電軸電連接。它可使螺柱緩慢插入熔池中，供氣排水罩內氣流呈流束狀運動，可以減少氣流對電弧的擾動，又有利于罩內積水和焊接煙霧的外排，提高焊接質量。
【專利說明】一種水下螺柱焊槍
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于水下焊接的焊槍，尤其是一種水下螺柱焊槍。
【背景技術】
[0002]所謂水下修補技術是針對船舶水下破損部件進行維修的關鍵技術，采用水下修補技術，可以使船舶等無需進塢排水便可進行水下修補，從而大大節約了維修資源和經費，提高維修效率和船舶的在航率。
[0003]以往船舶在出現破損或沉沒時，所采用的修補方法基本是以前傳統的損管堵漏等方法，如使用木塞、木板、堵漏箱、速干水泥、修補膠水下粘接等方法。借助于這些方法進行水下堵漏僅是暫時的，且破損部位的強度沒得到加強甚至會變差，影響到船舶的整體性能；使用修補膠進行水下修補可以解決一些小型漏洞或裂縫，對于較大面積的破損或裂紋卻無能為力，同時該方法水下實施相對繁瑣，其應用受到很大的限制。
[0004]水下焊接相于陸上焊接，其特點有:一、可見度差，水對光的吸收、反射和折射等作用比空氣強很多，因此，光在水中傳播時減弱得很快。另外，焊接時電弧周圍產生大量氣泡和煙霧，使水下電弧的可見度非常低。在淤泥的海底和夾帶泥沙的海域中進行水下焊，水中可見度更差。長期以來，水下電弧焊基本屬于盲焊，嚴重地影響了潛水焊工操作技術的發揮，這也是造成水下焊接容易出現缺陷，焊接接頭質量不高的重要原因之一。二、焊縫含氫量高。如果焊接中氫含量超過允許值，很容易引起裂紋，甚至導致結構的破壞。水下電弧會使其周圍水產生熱分解，導致溶解到焊縫中的氫增加，為陸地酸性焊條焊接時的好幾倍。三、冷卻速度快。水下焊接時，海水的熱傳導系數較高，是空氣的20倍左右。若采用濕法焊接，被焊工件直接處于水中，水對焊縫的急冷效果明顯，容易產生高硬度的淬硬組織。四、壓力的影響。隨著壓力增加，電弧弧柱變細，同時導電介質密度增加，從而增加了電離難度，電弧電壓隨之升高，電弧穩定性降低，飛濺和煙塵也增多
[0005]近幾年，隨著水下工程技術的發展，出現了水下電弧焊、水下爆炸焊、水下摩擦焊等水下修補技術，但這些修補技術由于操控性差等特點，很難適應船舶損傷部位的快速修補。
實用新型內容
[0006]本實用新型旨在解決上述問題，提供了一種水下螺柱焊槍，它可使螺柱緩慢插入熔池中減少接頭發生未熔合缺陷或熔池溶液飛濺等問題，可以減少氣流對電弧的擾動，同時利于罩內積水和焊接煙霧的下壓、外排，可防止水下電弧對水產生熱分解造成氫增加影響焊縫的質量的問題同時避免了電弧周圍產生大量氣泡和煙霧造成水下電弧的可見度低影響潛水焊工操作等問題，可方便潛水員在水下進行焊接作業時，使其能夠掌握提升下落裝置的運動情況，并且觀察水下螺柱焊槍內部是否進水或柔性線纜是否燒壞等，其采用的技術方案如下:
[0007]一種水下螺柱焊槍，其特征在于，包括:
[0008]焊槍主體，
[0009]焊接電纜轉接裝置，
[0010]供氣排水裝置，其主要由供氣排水罩、密封吸盤和供氣管組成，所述供氣管與供氣排水罩的內腔相連通；
[0011]所述焊接電纜轉接裝置包括:密封罩體、焊接電纜和導電軸，所述密封罩體右端與焊槍主體連接，所述密封罩體上具有可供焊接電纜插拔的插孔，所述焊接電纜插入插孔后與導電軸電連接；
[0012]可使導電軸左右移動的提升下落裝置；
[0013]和防水磁性開關。
[0014]在上述技術方案基礎上，所述提升下落裝置包括:
[0015]管式電磁鐵，其固接于焊槍主體內且與控制電纜電連接；
[0016]導桿，其穿裝于管式電磁鐵中且其左端固接有鐵芯；
[0017]可為鐵芯提供回復力的主彈簧，其設置于管式電磁鐵和鐵芯之間；
[0018]滑動軸，其與鐵芯相固接并通過固接于焊槍主體內的直線軸承與焊槍主體滑動連接，所述滑動軸與導電軸相連接。
[0019]在上述技術方案基礎上，所述滑動軸的左端和導電軸的右端之間設置有可使滑動軸與導電軸絕緣的絕緣體。
[0020]在上述技術方案基礎上，還包括可使主彈簧壓縮勢能釋放緩慢的油壓阻尼器，其固接于焊槍主體上，其活塞桿的自由端抵緊于或連接于固接于鐵芯上的連接件上。
[0021]在上述技術方案基礎上，所述焊接電纜轉接裝置還包括柔性線纜和電流分配器，所述電流分配器固接于密封罩體中，所述電流分配器的徑向方向上開設有焊接電纜插入孔，所述電流分配器的軸向方向上開設有若干個電纜連接孔，所述柔性線纜裝于電纜連接孔中并與導電軸柔性連接，所述焊接電纜插入密封罩體的插孔后與柔性線纜電連接。
[0022]在上述技術方案基礎上，還包括觀察管，所述觀察管包括透明亞克力管、軸承、密封體和活塞密封環，所述透明亞克力管右端與密封罩體連接，左端與供氣排水罩連接，所述密封體的周向面上具有環形槽，環形槽內設置有O形圈，所述密封體與透明亞克力管過盈配合，所述活塞密封環和軸承均與密封體過盈配合，所述導電軸穿裝于軸承中。
[0023]在上述技術方案基礎上，所述軸承為石墨軸承。
[0024]在上述技術方案基礎上，所述供氣排水罩由上罩體、連接體和下罩體組成，所述連接體中開設有與上罩體和下罩體的氣道均連通的氣道，所述上罩體和下罩體的氣道呈環形且出氣孔指向供氣排水罩的軸心。
[0025]在上述技術方案基礎上，所述供氣排水裝置還包括可使密封吸盤壓緊于焊接工件上的第二彈簧，其設置于密封吸盤和供氣排水罩之間。
[0026]在上述技術方案基礎上，所述提升下落裝置還包括可使導桿相對焊槍主體左右移動的調節裝置，所述焊槍主體的右端可脫卸連接有防水帽，所述調節裝置位于防水帽圍成的區域中。
[0027]本實用新型具有如下優點:通過油壓阻尼器可使螺柱緩慢插入熔池中減少接頭發生未熔合缺陷或熔池溶液飛濺等問題，供氣排水罩環形氣道使氣流呈流束狀運動，既可以減少氣流對電弧的擾動，又有利于罩內積水和焊接煙霧的下壓、外排，利用供氣排水裝置可在螺柱與金屬表局部密封并形成局部干式環境，并利用氬氣進行焊接保護，防止了水下電弧對水產生熱分解造成氫增加影響焊縫的質量的問題同時避免了電弧周圍產生大量氣泡和煙霧造成水下電弧的可見度低影響潛水焊工操作等問題，觀察管可方便潛水員在水下進行焊接作業時，能夠掌握提升下落裝置的運動情況，并且觀察水下螺柱焊槍內部是否進水或柔性線纜是否燒壞等，同時保證了提升下落裝置對中性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1:本實用新型的剖面結構示意圖；
[0029]圖2:本實用新型所述提升下落裝置的結構示意圖；
[0030]圖3:本實用新型所述觀察管的結構示意圖；
[0031]圖4:本實用新型所述焊接電纜轉接裝置的結構示意圖；
[0032]圖5:本實用新型所述電流分配器的結構示意圖；
[0033]圖6:本實用新型所述供氣排水罩的結構示意圖；
[0034]圖7:徑向進氣方式示意圖；
[0035]圖8:切向進氣方式示意圖；
[0036]圖9:帶緩沖氣腔的環向進氣方式示意圖；
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖和實例對本實用新型作進一步說明:
[0038]這里需要說明的是，文中所述方位詞左和右均是以圖1所示的視圖為基準定義的，應當理解，所述方位詞的使用不應限制本申請所請求的保護范圍。
[0039]螺柱焊是以焊接電弧作為熱源的螺柱焊接方法，它將螺柱焊到工件上，而不是用藥皮焊條或其他填充金屬的電弧焊方法。螺柱及其類似的緊固件本身既是焊件又是作為一個電極，電弧在螺柱端部和板件(金屬板件、管件)之間引弧燃燒，螺柱下落插入熔池加壓而形成焊接接頭，是一種高速度的電弧連接方法。
[0040]如圖1至圖6所示，一種水下螺柱焊槍，包括:
[0041]焊槍主體I,
[0042]焊接電纜轉接裝置2，
[0043]供氣排水裝置3，其主要由供氣排水罩30、密封吸盤31和供氣管32組成，所述供氣管32與供氣排水罩30的內腔相連通；
[0044]所述焊接電纜轉接裝置2包括:密封罩體20、焊接電纜21和導電軸23，所述密封罩體20右端與焊槍主體I連接，所述密封罩體20上具有可供焊接電纜21插拔的插孔，所述焊接電纜21插入插孔后與導電軸23電連接；
[0045]可使導電軸23左右移動的提升下落裝置4 ；
[0046]和防水磁性開關6。
[0047]焊接電纜轉接裝置2是水下螺柱焊槍的重要組成部分，其主要目的是將螺柱焊電流通過移動的導電軸傳導至螺柱夾頭上，用于螺柱的焊接。密封罩體20上可設置一快速連接器，該快速連接器應保持水下密封可與焊接電纜21的接頭快速接合、松脫，且該快速連接器的插孔即為密封罩體20上的插孔。
[0048]水下焊接相于陸上焊接，其特點有:一、可見度差，水對光的吸收、反射和折射等作用比空氣強很多，因此，光在水中傳播時減弱得很快。另外，焊接時電弧周圍產生大量氣泡和煙霧，使水下電弧的可見度非常低。在淤泥的海底和夾帶泥沙的海域中進行水下焊，水中可見度更差。長期以來，水下電弧焊基本屬于盲焊，嚴重地影響了潛水焊工操作技術的發揮，這也是造成水下焊接容易出現缺陷，焊接接頭質量不高的重要原因之一。二、焊縫含氫量高。如果焊接中氫含量超過允許值，很容易引起裂紋，甚至導致結構的破壞。水下電弧會使其周圍水產生熱分解，導致溶解到焊縫中的氫增加，為陸地酸性焊條焊接時的好幾倍。
[0049]利用供氣排水裝置3可在螺柱與金屬表局部密封并形成局部干式環境，并利用氬氣進行焊接保護，防止了水下電弧對水產生熱分解造成氫增加影響焊縫的質量的問題同時避免了電弧周圍產生大量氣泡和煙霧造成水下電弧的可見度低影響潛水焊工操作等問題。
[0050]優選的，所述提升下落裝置4包括:
[0051]管式電磁鐵10，其固接于焊槍主體I內且與控制電纜15電連接；
[0052]導桿11，其穿裝于管式電磁鐵10中且其左端固接有鐵芯12 ；
[0053]可為鐵芯12提供回復力的主彈簧13，其設置于管式電磁鐵10和鐵芯12之間；
[0054]滑動軸14，其與鐵芯12相固接并通過固接于焊槍主體I內的直線軸承18與焊槍主體I滑動連接，所述滑動軸14與導電軸23相連接。
[0055]使用時，首先利用供氣排水裝置3在螺柱與金屬表局部密封，利用氬氣等隋性氣體進行排水，形成局部干式環境，并利用氬氣進行焊接保護；焊接時，先在螺柱頂端與金屬表面形成先導電流引弧，并清除焊接表面的涂層和汽化水層；利用管式電磁鐵將螺柱34提升一定高度，接通焊接電流將螺柱34頂端和金屬表面熔化形成熔池；在主彈簧恢復力的作用下將螺柱插入熔池；繼續施加短暫的電流，對焊接接頭加形成再結晶接頭；提起水下螺柱焊槍，螺柱固定在金屬表面。
[0056]優選的，所述滑動軸14的左端和導電軸23的右端之間設置有可使滑動軸14與導電軸23絕緣的絕緣體16。
[0057]優選的，還包括可使主彈簧13壓縮勢能釋放緩慢的油壓阻尼器17，其固接于焊槍主體I上，其活塞桿的自由端抵緊于或連接于固接于鐵芯12上的連接件上，由于將主彈簧13作為動力源驅使螺柱下落并插入熔池的過程是不可控的，這是因為彈簧存儲的勢能釋放過程不可控，而且螺柱通常是以加速度沖擊熔池，這個沖擊無論是“熱侵入”還是“冷侵入”都會因為機械振動而使接頭發生未熔合缺陷或導致熔池溶液飛濺等問題。理想狀態的下落特性應當是螺柱下落速度為減速度，或者在插入熔池開始變為減速，螺柱端部達到熔池底部時的瞬時速度恰好為0，次理想狀態也應當是插入熔池時速度減速到小于100mm/s成為“柔順插入”或接近“柔順插入”，通過油壓阻尼器17可使主彈簧13的伸展速度降低，減少溶液飛濺等問題。
[0058]優選的，所述焊接電纜轉接裝置2還包括柔性線纜22和電流分配器24，所述電流分配器24固接于密封罩體20中，所述電流分配器24的徑向方向上開設有焊接電纜插入孔25，所述電流分配器24的軸向方向上開設有若干個電纜連接孔26，所述柔性線纜22穿裝于電纜連接孔26中并與導電軸23柔性連接，所述焊接電纜21插入密封罩體20的插孔后與柔性線纜22電連接。由于導電軸與提升下落裝置4的滑動軸相連，即導電軸在焊槍主體I內會隨著提升下落裝置4而左右滑動，故焊接電纜21通過柔性線纜22與導電軸23柔性連接，既使保持良好的電接觸同時又滿足了導電軸23運動的需要。
[0059]優選的，還包括觀察管5，所述觀察管5包括透明亞克力管50、軸承51、密封體52和活塞密封環53，所述透明亞克力管50右端與密封罩體20連接，左端與供氣排水罩30連接，所述密封體52的周向面上具有環形槽，環形槽內設置有O形圈54，所述密封體52與透明亞克力管50過盈配合，所述活塞密封環53和軸承51均與密封體52過盈配合，所述導電軸23穿裝于軸承51中。
[0060]觀察管是水下螺柱焊槍的重要組成部分，其目的是讓潛水員在水下進行焊接作業時，能夠掌握提升下落裝置的運動情況，并且觀察水下螺柱焊槍內部是否進水或柔性線纜22是否燒壞等，同時保證了提升下落裝置對中性能，由于該部分是唯一需進行動密封的部位，故為了保護導電軸的軸部密封，采用活塞密封組件(活塞密封環53和軸承51)。
[0061]進一步，所述軸承51為石墨軸承，它能很好地降低摩擦阻力，并保持其密封性。
[0062]進一步，所述供氣排水罩30由上罩體300、連接體301和下罩體302組成，所述連接體301中開設有與上罩體300和下罩體302的氣道均連通的氣道，所述上罩體300和下罩體302的氣道呈環形且出氣孔指向供氣排水罩30的軸心。供氣排水罩30具有局部排水和氣體保護兩個功能，本申請經過大量實驗發現供氣排水罩30的進氣方式對罩內氣流的穩定性以及排水效果影響很大，當罩內氣體為層狀或流束狀運動時，既可以減少氣流對電弧的擾動，又有利于罩內積水和焊接煙霧的下壓、外排。排水氣罩的進氣方式主要有徑向進氣、切向進氣和帶緩沖氣腔的環向進氣三種。
[0063]通過對三種進氣方式進行試驗表明:切向進氣的罩內氣流最為紊亂，氣體的壓力和速度分布很不均勻，對焊接電弧有較大影響，造成引弧困難、電弧紊亂(見圖7)。
[0064]徑向進氣的罩內氣流較切向進氣的排水氣罩有所改善，但速度分布仍然存在不穩定性，且罩內上部氣流較為紊亂，不利于焊接煙霧的下壓和外排(見圖8)。
[0065]環向進氣的罩內的速度和壓力分布相對均勻，特別環向進氣且有緩沖氣腔最為理想(見圖9)。這是由于罩內氣體在緩沖氣腔內得到了充分的緩沖，保證了罩內氣流的穩定；同時罩內上部氣流的速度大于下部，能夠將罩內積水和焊接煙霧下壓和排出，本申請采用此方案。
[0066]再進一步，所述供氣排水裝置3還包括可使密封吸盤31壓緊于焊接工件上的第二彈簧33，其設置于密封吸盤31和供氣排水罩30之間。
[0067]再進一步，，所述提升下落裝置4還包括可使導桿11相對焊槍主體I左右移動的調節裝置7，所述焊槍主體I的右端可脫卸連接有防水帽8，所述調節裝置7位于防水帽8圍成的區域中，打開防水帽8即可使用調節裝置7對導桿11進行預調節。
[0068]本實用新型不限于上述具體實施例，凡基于本實用新型所做的任何改動或變型均屬于本實用新型要求保護的范圍。
【權利要求】
1.一種水下螺柱焊槍，其特征在于，包括: 焊槍主體(I)， 焊接電纜轉接裝置(2)， 供氣排水裝置(3)，其主要由供氣排水罩(30)、密封吸盤(31)和供氣管(32)組成，所述供氣管(32)與供氣排水罩(30)的內腔相連通； 所述焊接電纜轉接裝置(2)包括:密封罩體(20)、焊接電纜(21)和導電軸(23)，所述密封罩體(20)右端與焊槍主體(I)連接，所述密封罩體(20)上具有可供焊接電纜(21)插拔的插孔，所述焊接電纜(21)插入插孔后與導電軸(23)電連接； 可使導電軸(23)左右移動的提升下落裝置(4)； 和防水磁性開關(6)。
2.根據權利要求1所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:所述提升下落裝置(4)包括: 管式電磁鐵(10)，其固接于焊槍主體(I)內且與控制電纜(15)電連接； 導桿(11)，其穿裝于管式電磁鐵(10)中且其左端固接有鐵芯(12)； 可為鐵芯(12)提供回復力的主彈簧(13)，其設置于管式電磁鐵(10)和鐵芯(12)之間； 滑動軸(14)，其與鐵芯(12)相固接并通過固接于焊槍主體(I)內的直線軸承(18)與焊槍主體(I)滑動連接，所述滑動軸(14)與導電軸(23)相連接。
3.根據權利要求2所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:所述滑動軸(14)的左端和導電軸(23)的右端之間設置有可使滑動軸(14)與導電軸(23)絕緣的絕緣體(16)。
4.根據權利要求2所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:還包括可使主彈簧(13)壓縮勢能釋放緩慢的油壓阻尼器(17)，其固接于焊槍主體(I)上，其活塞桿的自由端抵緊于或連接于固接于鐵芯(12)上的連接件上。
5.根據權利要求2所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:所述焊接電纜轉接裝置(2)還包括柔性線纜(22)和電流分配器(24)，所述電流分配器(24)固接于密封罩體(20)中，所述電流分配器(24)的徑向方向上開設有焊接電纜插入孔(25)，所述電流分配器(24)的軸向方向上開設有若干個電纜連接孔(26)，所述柔性線纜(22)穿裝于電纜連接孔(26)中并與導電軸(23)柔性連接，所述焊接電纜(21)插入密封罩體(20)的插孔后與柔性線纜(22)電連接。
6.根據權利要求2所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:還包括觀察管(5)，所述觀察管(5)包括透明亞克力管(50)、軸承(51)、密封體(52)和活塞密封環(53)，所述透明亞克力管(50)右端與密封罩體(20)連接，左端與供氣排水罩(30)連接，所述密封體(52)的周向面上具有環形槽，環形槽內設置有O形圈(54)，所述密封體(52)與透明亞克力管(50)過盈配合，所述活塞密封環(53)和軸承(51)均與密封體(52)過盈配合，所述導電軸(23)穿裝于軸承(51)中。
7.根據權利要求6所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:所述軸承(51)為石墨軸承。
8.根據權利要求6所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:所述供氣排水罩(30)由上罩體(300)、連接體(301)和下罩體(302)組成，所述連接體(301)中開設有與上罩體(300)和下罩體(302)的氣道均連通的氣道，所述上罩體(300)和下罩體(302)的氣道呈環形且出氣孔指向供氣排水罩(30)的軸心。
9.根據權利要求1所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:所述供氣排水裝置(3)還包括可使密封吸盤(31)壓緊于焊接工件上的第二彈簧(33)，其設置于密封吸盤(31)和供氣排水罩(30)之間。
10.根據權利要求2所述一種水下螺柱焊槍，其特征在于:所述提升下落裝置(4)還包括可使導桿(11)相對焊槍主體(I)左右移動的調節裝置(7)，所述焊槍主體(I)的右端可脫卸連接有防水帽(8)，所述調節裝置(7)位于防水帽(8)圍成的區域中。
【文檔編號】B23K9/16GK204035769SQ201420399596
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】薛延華, 陳曉強, 王志廣, 李曉虹, 邵濱, 朱小俊, 李玉君 申請人:中國人民解放軍海軍潛艇學院