[实用新型]摩擦叠焊机床

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种摩擦叠焊机床，尤其是既可用于平板裂纹焊接修复，又可用于管道裂纹焊接修复的摩擦叠焊机床。

背景技术

摩擦叠焊形式上可以看作是沿着裂纹排列的一系列摩擦塞焊单元成型的组合。单元成型过程是：首先在母材上预钻焊孔，然后直径略小的塞棒高速旋转插入焊孔，同时在塞棒上施加轴向力并保持一定的进给速度，塞棒与母材的接触界面因为摩擦热而温度升高，塞棒的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，塞棒产生塑性变形与流动，随着塑性化金属材料不断填充焊孔以及表面杂质的不断排出，接触界面迅速从焊孔底部上移，同时塑性化金属材料与焊孔内表面之间达到密切结合。预钻焊孔以及相应塞棒的形状，可以是圆柱形，也可以是圆锥形。沿着裂纹，一系列单元过程相互搭接，便形成了完整的焊缝。搭接的形式，可以是顺序推进，也可以是间隔推进。

摩擦叠焊主要用于厚壁钢结构裂纹修复，特别是水下钢结构。摩擦叠焊用于水下钢结构裂纹修复，与高压焊接等传统的水下焊接方法相比的突出优点是：焊接参数不受水深影响，不需要根据水深重新评定焊接参数，浅水参数可以直接用于深水；作业在水中直接实施，不需要营造高压环境等特殊空间；可以与ROV配套、实现全套作业完全自动化，突破饱和潜水深度限制，从而第一次有可能真正促使水下连接技术走向深水；既能用于海洋平台裂纹修复，也能用于海底管道的不停输修复。

因此，针对摩擦叠焊技术设计一种机床是十分必要的。

发明内容

根据背景技术所述，本实用新型的目的是为了设计一种适应海洋石油开发已经进入超深水域的需要，可以降低水下维修作业成本，提高修复质量的摩擦叠焊机床。

为了实现上述目的，本实用新型提出以下技术方案：

一种摩擦叠焊机床，主要由焊接机头、液压系统、电气系统和控制程序组成。焊接机头由主轴、主轴轴向进给机构、主轴横向运动机构、主轴环向运动机构、装夹机构和环向锁紧机构组成。装夹机构和环向锁紧机构采用液压驱动，其余运动均采用伺服电机驱动。主轴转速、主轴轴向进给、主轴横向运动和主轴环向运动，均采用计算机程序进行控制。

本实用新型设计的摩擦叠焊机床具有如下优点：

(1)本实用新型的装夹机构和环向锁紧机构采用液压驱动，保证焊接机头的牢固装夹以及在任意某个环向位置的可靠锁紧。

(2)本实用新型的主轴、主轴轴向进给机构、主轴横向运动机构、主轴环向运动机构采用伺服电机驱动，保证了各轴位置、运动速度的精确控制，满足摩擦叠焊要求。

(3)本实用新型主轴旋转、主轴轴向进给、主轴横向运动和主轴环向运动，均采用计算机程序进行控制，自动化程度高，操作、记录方便。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图

图2为本实用新型的装夹机构示意图

图3为本实用新型的环向锁紧机构示意图

图中：1-主轴，11-主轴轴向进给机构，12-主轴横向运动机构，13-主轴环向运动机构，2-环向锁紧机构，21-环向驱动齿轮，22-环向安装圈，23-锁紧摩擦块，3-装夹机构，31-绞架座，32-杠杆，4-油缸，5-管道

具体实施方式

由图1示出，一种摩擦叠焊机床，主要由焊接机头、液压系统、电气系统和控制程序组成。其中：焊接机头由主轴1、主轴轴向进给机构11、主轴横向运动机构12、主轴环向运动机构13、装夹机构3和环向锁紧机构2组成；装夹机构3和环向锁紧机构2采用液压驱动，其余运动均采用伺服电机驱动；主轴转速、主轴轴向进给、主轴横向运动和主轴环向运动，均采用计算机程序进行控制。

管道焊接时，首先采用图2所示的装夹机构3抱紧管道5，然后摩擦主轴1头上安装钻头，主轴轴向进给机构11向下运动、主轴1旋转、预钻焊孔，接着取下钻头、安装塞棒，主轴轴向进给机构11向下运动并且主轴1高速旋转，完成单元成型。根据裂纹轨迹，主轴横向运动和主轴环向运动，到达下一个待焊位置。

图3所示的环向锁紧机构3通过锁紧摩擦块23实现焊接机头锁紧，开始下一个单元成型过程。