超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置及焊接方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108817622A(43)申请公布日2018.11.16(21)申请号201810913444.2(22)申请日2018.08.13(71)申请人南京工程学院地址210000江苏省南京市江宁区科学园弘景大道1号(72)发明人初雅杰王章忠毛向阳熊桑杨宗辉(74)专利代理机构南京九致知识产权代理事务所(普通合伙)32307代理人王培松(51)Int.Cl.B23K9/167(2006.01)B23K9/32(2006.01)B23K101/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置及焊接方法(57)摘要本发明属于焊接工艺领域，公开了一种超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置及焊接方法，该装置包括超声电弧发生装置和滚压贴合装置；上滚压贴合轮(5.1)零间隙贴合安装在薄壁钢管外壁面，且所述上滚压贴合轮(5.1)弧度曲率与薄壁钢管外侧直径相匹配；下滚压贴合轮(5.2)零间隙贴合安装在薄壁钢管内壁面，且所述下滚压贴合轮(5.2)弧度曲率与薄壁钢管内侧直径相匹配；所述上滚压贴合轮(5.1)和下滚压贴合轮(5.2)位置相对应。超声电弧装置将超声电弧引入到焊接熔池中；上下滚压贴合轮与钢管无间隙贴合滚压，可以使钢管焊缝晶粒细化，增加焊缝的延展性，在后续拉拔过程中减少开裂倾向。CN108817622ACN108817622A权利要求书1/1页1.一种超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置，包括超声电弧发生装置，所述超声电弧装置包括钨极氩弧焊枪(3)，其特征在于，还包括滚压贴合装置；所述滚压贴合装置包括上滚压贴合轮(5.1)、下滚压贴合轮(5.2)和连接支架(5.3)；所述上滚压贴合轮(5.1)零间隙贴合安装在薄壁钢管外壁面，且所述上滚压贴合轮(5.1)弧度曲率与薄壁钢管外侧直径相匹配；所述下滚压贴合轮(5.2)零间隙贴合安装在薄壁钢管内壁面，且所述下滚压贴合轮(5.2)弧度曲率与薄壁钢管内侧直径相匹配；所述上滚压贴合轮(5.1)和下滚压贴合轮(5.2)位置相对应；所述连接支架(5.3)第一端连接上滚压贴合轮(5.1)，第二端穿过薄壁钢管内部并支撑连接下滚压贴合轮(5.2)；定义所述薄壁钢管的运动方向为由右向左：所述钨极氩弧焊枪(3)与所述上滚压贴合轮(5.1)间隙设置在薄壁钢管外侧，且所述上滚压贴合轮(5.1)设置在钨极氩弧焊枪(3)的右侧。2.根据权利要求1所述的超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置，其特征在于，薄壁钢管的内部设有两个下滚压贴合轮(5.2)，所述上滚压贴合轮(5.1)贴合薄壁钢管外侧相对应的内侧壁面上设置两个下滚压贴合轮(5.2)，所述下滚压贴合轮(5.2)分别贴合抵接薄壁钢管内侧相对的壁面，且所述两个下滚压贴合轮(5.2)互不接触。3.根据权利要求1所述的超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置，其特征在于，所述滚压贴合轮的直径为d，5mm＜d＜20mm；所述薄壁钢管内径为D，D>20mm。4.根据权利要求1所述的超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置，其特征在于，所述超声电弧装置还包括焊接电源(1)和超声激励电源(2)，所述的焊接电源(1)和超声激励电源(2)并联耦合后连接钨极氩弧焊枪(3)。5.根据权利要求4所述的超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置，其特征在于，所述的超声激励电源(2)是一种超声频率的脉冲电源，每个脉冲发出和关闭时瞬间激发超声频率。6.根据权利要求5所述的超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置，其特征在于，所述超声激励电源(2)的波形为交流方形波，脉冲频率10-800kHz，脉冲电流0-60A，电压20-60V。7.根据权利要求1所述的超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置，其特征在于，所述钨极氩弧焊枪(3)与上滚压贴合轮(5.1)中心间距为30-60mm。8.根据权利要求1-7任一项所述的超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将钨极氩弧焊枪(3)按设定要求对准焊接起始点焊缝，将上滚压贴合轮(5.1)贴合在薄壁钢管焊缝外侧，使连接支架(5.3)穿过焊缝将下滚压贴合轮(5.2)贴合在与上滚压贴合轮(5.1)对应的薄壁钢管焊缝内侧；第二步，接通焊接电源和超声激励电源，产生的超声电弧引入到焊接熔池中，对焊接熔池进行搅拌，沿着焊缝移动施焊；第三步，利用滚压贴合装置对刚焊接完成的焊缝进行连续滚压，使焊缝外表面及内表面与薄壁钢管曲率相匹配，平整焊缝，形成无缝钢管。9.根据权利要求8所述的超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置的焊接方法，其特征在于，施加在所述滚压贴合轮上的压力为10MPa～400MPa。2CN108817622A说明书1/5页超声电弧贴合滚压薄壁钢管焊接装置及焊接方法技术领域[