分析高压gmaw焊接试验台架设计.pdf

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1、北京石油化工学院学报第18卷第2期Vo1．18NO．2JournalofBeijingInstituteof2010年6月Jun．2O10Petro—chemicalTechnology高压GMAW焊接试验台架设计*郭遵广薛龙吕涛。徐立力(1．北京化工大学机电工程学院，北京100029；2．北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室，北京102617)摘要目前对水下干式高压焊接的研究多在高压舱中的实验台架上进行，为了开展对水下干式高压GMAW焊接技术的研究，需要设计试验台架。笔者搭建了干式高压GMAW焊接试验平台，该平台包括焊枪、焊接设备、变

2、位机构、三维移动平台、高速摄影系统。介绍了该试验平台的设计目的和设计原理，此试验平台可在高压舱内实现GMAW焊接试验及数据采集，为GMAW干式焊接研究提供试验基础。关键词试验台架；高速摄像系统；高压焊接；GMAW中图法分类号TG456．5随着海洋油气资源的开发和利用，海底油接工艺参数进行研究。而直接进行深水焊接试气管道焊接修复技术逐渐成为各国大力研究的验成本较大，各国对水下高压干法焊接的研究一个方向。目前的水下焊接技术以水下高压干多在陆上的高压试验舱中进行，在压力舱中进式焊接最为常用，广泛应用于海底管道等重要行焊接工艺评定试验。具体方法是在高压容

3、器结构物的修复口]。北京石油化工学院光机电重内放置焊接试验台架，向高压容器内充入高压点实验室科研人员针对水下高压干式TIG焊气体模拟深水高压环境，在实验台架上开展焊接技术进行了一系列的研究，并取得了重要研接试验，然后通过各种观测设备观察压力环境究成果]。笔者根据实验舱的内部空问特点，下焊接电弧特性，根据电弧特性评定焊接工艺。设计了干式焊接实验舱中的试验台架。目前对于高压GMAw焊接工艺评定的试验还不够全面。不同焊接位置所需要的焊接参1设计要求数会不一样，特别是在高压环境下，不同位置的水下高压干法焊接是水下焊接方法中焊接焊接工艺参数可能相差较大，这

4、样，如果不能针质量较好的方法之一，基本上可以达到陆上焊对不同位置采用不同的焊接工艺，有可能会使接的水平口]。在该方法中，气室底部是开口的，焊接质量大大降低，甚至导致焊接失败。因此通人大于水深压力的气体，把气室内的水从气实验需要研究高压环境下不同焊接位置的焊接室底部开口部位排出，焊接在干的气室内进行，工艺参数，这些特殊位置包括平焊位置、立焊上排水气体也是焊接保护气体l4]。行和下行位置、仰焊位置、45。角方向上行和下水下高压干法焊接多采用自动焊接设备，行位置及135。角方向上行和下行位置。根据这对焊接设备的智能化水平提出了比较高的要实际需求能够作进

5、一步的细分。求，不仅要完成全位置焊接，而且要求焊缝的质试验台架应满足上述功能，且能够在不同量达到标准。水下高压环境下焊接工艺参数与的焊接位置进行持续焊接以便进行焊接工艺评陆上有很大差别，因此需要对深水环境下的焊定试验。实验舱的内部尺寸为长2m，宽1．4m，这样的结构特点决定了焊接实验台架的设收稿El期：2O100卜25*国家863计划项目，项目号：2009AA04Z208。计必须紧凑合理。该试验平台用于研究GMAw焊接电弧在高压状态下的相关特性，24北京石油化工学院学报2010年第18卷相关的对于焊接电弧的观测也是必不可少的。焊枪固定焊管旋转的设

6、计方法。具体方案是将焊枪固定在一个可旋转的圆盘上，该圆盘可以2设计方案实现周向的旋转并在焊接试验时加以固定，通试验台架的总体设计如图1所示。过人工操作将圆盘旋转不同的角度来模拟焊接试验中焊枪的不同焊接位置。如图2所示，焊管通过焊接变位机构实现周向匀速旋转，形成焊枪和焊管的相对运动，以达到持续焊接的目的。此设计可在不同的焊接位置进行焊接试验，获得良好焊缝质量情况下的焊接工艺参数。焊接变位机采用HGT-3型精密焊接工作台机头。该机头采用伺服电机、谐波减速器和一对高精度圆柱齿轮减速的传动机构，体积小，图1实验台架总体设计图结构简单，传动平稳，传动精度高

7、，适用于精密薄壁件的焊接。试验管材采用结构尺寸为该实验台架共分为三部分，即焊接变位机~168．3×8．7mm的薄壁圆管，通过三爪卡盘构、圆形转盘及支架和送丝系统。其中焊接变固定在焊接变位机上。位机构主要用来安装焊管并使焊管进行匀速周圆盘通过转轴固定于圆盘支架上，圆盘中向旋转；圆形转盘主要用来安装焊枪和电弧特心与焊接变位机中心置于同一中心线上，保证性观测系统；送丝系统放置于实验台架上，方便圆盘旋转到任意角度时，放置于圆盘上的焊枪焊接试验。始终与焊管的相对距离保持不变。试验时需要一般的自动焊接设备基本上是附着在管道改变焊枪的焊接位置，由于焊管安装和圆

8、盘加上进行焊接作业，采用轨道式结构或磁轮吸附工精度可能出现偏差，导致焊枪与焊管的相对式结构，通过自动焊接设备围绕焊管旋转来实位置会发生变