大型球形殼體環(huán)縫焊接固定卡具及利用其環(huán)縫焊接的方法與流程

本發(fā)明涉及一種焊接固定卡具，特別涉及一種大型球形殼體環(huán)縫自動(dòng)焊用固定卡具。

背景技術(shù)：

大型球形殼體通常由多個(gè)瓜辨拼接而成，拼接焊縫的焊接質(zhì)量便成為了影響整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。對(duì)于常規(guī)壓力容器而言，大型球殼的拼焊一般采用手工焊接。采用手工焊接需的設(shè)備、工具工裝較少，受外界影響因素小，操作也較方便，因此手工焊接方式在大型球殼的拼焊中較為普遍。但其缺點(diǎn)也較為明顯，即焊接質(zhì)量在很大程度上取決于焊工的個(gè)人焊接水平，這給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)了較大的不穩(wěn)定性。而對(duì)于核電主設(shè)備來(lái)說(shuō)，焊縫質(zhì)量的檢測(cè)手段和要求都比常規(guī)壓力容器高，很多時(shí)候都要求焊縫一次性合格，因此傳統(tǒng)的手工焊接模式對(duì)于核電產(chǎn)品中大型球殼的環(huán)縫拼焊具有較大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。而且手工焊接時(shí)間也較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度較高，在一定程度上減緩了產(chǎn)品制造進(jìn)度，加大了出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的機(jī)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在球形殼體兩端分別固定設(shè)置有防變形環(huán)(1)，在防變形環(huán)(1)上固定設(shè)置有固定盤(2)，通過(guò)固定盤(2)上的支撐桿(21)將球形殼體設(shè)置于支撐座(3)和拉接件(4)上，并且使拉接件(4)與球形殼體焊接，從而支撐座(3)和拉接件(4)共同支撐球形殼體，在焊接球形殼體的焊縫時(shí)，不僅便于焊機(jī)機(jī)頭在焊接前對(duì)焊接位置自動(dòng)找正，而且一次旋轉(zhuǎn)殼體可同時(shí)焊接同一經(jīng)線圈上的兩條焊縫，提高工作效率，從而完成了本發(fā)明。

本發(fā)明的目的在于提供一種大型球形殼體環(huán)縫焊接固定卡具，其特征在于，該固定卡具包括防變形裝置和支撐裝置，其中，所述防變形裝置包括防變形環(huán)(1)和與防變形環(huán)(1)固定連接的固定盤(2)；所述支撐裝置包括用于支撐球形殼體的支撐座(3)和拉接件(4)，其中，

防變形環(huán)(1)為環(huán)形板，固定設(shè)置于球形殼體兩端，所述防變形環(huán)(1)在其外緣上沿防變形環(huán)(1)的徑向開設(shè)有多個(gè)凹槽(11)；

固定盤(2)為圓形板，安裝于防變形環(huán)(1)內(nèi)緣，在固定盤(2)球形殼體外部的表面上，沿其中心軸方向固定設(shè)置有支撐桿(21)，所述支撐桿(21)為圓柱形桿，其與支撐座(3)上的卡扣相配合；

支撐座(3)為立柱，在支撐座(3)頂端設(shè)置有與支撐桿(21)相配合的卡扣；

拉接件(4)為金屬板或金屬塊，其一端與支撐臺(tái)面固定連接，另一端為與球形殼體的外表面吻合的弧形，并與球形殼體的外表面固定連接。

附圖說(shuō)明

圖1示出本發(fā)明所述固定卡具的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出本發(fā)明所述固定卡具工作狀態(tài)圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1-防變形環(huán)

11-凹槽

2-固定盤

21-支撐桿

3-支撐座

31-加強(qiáng)筋板

32-上部管箍

321-上部把持耳

33-下部管箍

331-下部把持耳

34-支撐件

4-拉接件

5-變位機(jī)工作臺(tái)面

6-變位機(jī)

7-地基

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更為清楚、明確。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說(shuō)明性”。這里作為“示例性”所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于本發(fā)明工作狀態(tài)下的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”和“第四”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

以下詳述本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種大型球形殼體環(huán)縫焊接固定卡具，其特征在于，該固定卡具包括防變形裝置和支撐裝置，其中，所述防變形裝置包括防變形環(huán)1和與防變形環(huán)1固定連接的固定盤2；所述支撐裝置包括用于支撐球形殼體的支撐座3和拉接件4。

所述防變形環(huán)1為環(huán)形板，固定設(shè)置于球形殼體兩端，所述防變形環(huán)1在其外緣上沿防變形環(huán)1的徑向開設(shè)有多個(gè)凹槽11。

在本發(fā)明中，所述球形殼體是由多塊瓜辨拼接而成的，優(yōu)選地，是由偶數(shù)塊瓜辨拼接而成的，從而使球形殼體上的焊縫為對(duì)稱分布，更優(yōu)選地，是由八塊瓜辨拼接而成的。

在本發(fā)明中，所述“瓜辨”是指用于焊接組成球形殼體的，外形似瓜辨的金屬板。

在本發(fā)明中，所述球形殼體是在其內(nèi)部預(yù)焊接的。

在本發(fā)明中，所述球形殼體在預(yù)焊接時(shí)，其兩端固定連接防變形環(huán)1。

在本發(fā)明中，從而使防變形環(huán)1避開焊縫焊道，從而便于焊縫焊接，同時(shí)避免焊縫與防變形環(huán)1被焊接到一起。

在預(yù)焊接時(shí)，操作人員需要進(jìn)入球形殼體內(nèi)部進(jìn)行操作，因此，操作人員可通過(guò)防變形環(huán)1進(jìn)出球形殼體，而防變形環(huán)1在預(yù)焊接時(shí)即被固定在球形殼體的兩端，便于預(yù)焊接操作。

在本發(fā)明中，所述固定盤2為圓形板，安裝于防變形環(huán)1內(nèi)緣，在固定盤2的在球形殼體外側(cè)的表面上，沿其中心軸方向固定設(shè)置有支撐桿21，所述支撐桿21為圓柱形桿，其與支撐座3上的卡扣相配合，從而支撐球形殼體，使球形殼體與支撐臺(tái)面不相接觸，其中，所述支撐臺(tái)面為固定支撐座3的臺(tái)面。

在本發(fā)明中，所述固定盤2與防變形環(huán)1是固定連接的，如焊接、通過(guò)螺栓連接等，優(yōu)選為通過(guò)螺栓連接的，以便固定盤2的重復(fù)利用。

在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，球形殼體兩端的固定盤2是同軸的，以便焊接過(guò)程中焊縫的找正。

在本發(fā)明一種更為優(yōu)選的實(shí)施方式中，在防變形環(huán)1與固定盤2相接觸的側(cè)面上設(shè)置有防變形環(huán)止口，相應(yīng)地，在固定盤2相應(yīng)的側(cè)面上設(shè)置有與所述防變形環(huán)止口匹配的固定盤凸臺(tái)，從而使球形殼體兩端的固定盤2同軸。

在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖1所示，所述支撐臺(tái)面為變位機(jī)工作臺(tái)面5。

在本發(fā)明中，所述支撐座3為立柱，在支撐座3頂端設(shè)置有與支撐桿相配合的卡扣。

在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述支撐座3為長(zhǎng)方體立柱、圓柱體立柱或者為工型件立柱等，其內(nèi)部是實(shí)心的或者是中空的，該支撐座3頂面為金屬板，優(yōu)選為長(zhǎng)方形金屬板，其底面也為金屬板，優(yōu)選為長(zhǎng)方形金屬板。

在本發(fā)明一種更為優(yōu)選的實(shí)施方式中，底面的面積大于頂面的面積。

在本發(fā)一種更為優(yōu)選的實(shí)施方式中，在支撐座3的上底面之間，在立柱側(cè)面上設(shè)置有加強(qiáng)筋板31，優(yōu)選地，在立柱相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上分別設(shè)置加強(qiáng)筋板31，以增加支撐座3的最大支撐強(qiáng)度。

在本發(fā)明一種更為優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述支撐座3與變位機(jī)工作臺(tái)面5是焊接或者是通過(guò)螺栓連接的。

在本發(fā)明中，在支撐座3的頂面設(shè)置有卡扣，所述卡扣包括上部管箍32和下部管箍33，其中，

上部管箍32為半圓筒，并在半圓筒兩端的外側(cè)固定設(shè)置有上部把持耳321，

下部管箍33也為半圓筒，并在半圓筒兩端的外側(cè)固定設(shè)置有下部把持耳331，

在下部把持耳331與支撐座3頂面之間固定設(shè)置有用于將下部管箍33固定設(shè)置于支撐座3頂面的支撐件34，所述支撐件34為金屬板，優(yōu)選地，其上端與下部把持耳331固定連接，其下端與支撐座3頂面固定連接，其與半圓筒相接觸的一端為與半圓筒外壁吻合的弧形，并與半圓筒的外壁固定連接。

在本發(fā)明中，上部管箍32與下部管箍33相互配合，兩個(gè)半圓筒組合成為一個(gè)完整的圓筒。

在本發(fā)明中，上部把持耳321與下部把持耳331上分別設(shè)置有相匹配的螺紋孔，通過(guò)螺栓和螺母固定連接。

在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在上部管箍32與下部管箍33中的半圓筒上開設(shè)有止口帶，并在固定盤2上的支撐桿21上設(shè)置有與止口帶相匹配的環(huán)向止動(dòng)槽，以防止球形殼體在兩支撐座3之間軸向竄動(dòng)。

在本發(fā)明中，所述拉接件4為金屬板或金屬塊，其一端與支撐臺(tái)面固定連接，另一端為與球形殼體的外表面吻合的弧形，并與球形殼體的外表面固定連接。

在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在球形殼體外表面上，與拉接件相應(yīng)的位置上堆焊有堆焊層，以便拉接件與球形殼體固定連接，同時(shí)保護(hù)球形殼體的外表面在與拉接件4分割時(shí)不被破壞。

在焊接時(shí)，變位機(jī)工作臺(tái)面5為豎直方向，使變位機(jī)工作臺(tái)面5繞其中心軸旋轉(zhuǎn)，由于球形殼體的規(guī)格較大，一般直徑大于2m，因此，單純依靠支撐座3對(duì)球形殼體進(jìn)行支撐，支撐座3的載荷過(guò)大，增加了安全隱患，進(jìn)而，本發(fā)明在球形殼體與變位機(jī)工作臺(tái)面5之間設(shè)置拉接件4，輔助支撐座將球形殼體固定在變位機(jī)工作臺(tái)面上。

在焊接時(shí)，首先將變位機(jī)翻轉(zhuǎn)至豎直方向，再使變位機(jī)工作臺(tái)面5圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，球形殼體在同一經(jīng)線圈上的兩條焊縫焊接完成。

在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，當(dāng)球形殼體在同一經(jīng)線圈上的兩條焊縫焊接完成后，將變位機(jī)工作臺(tái)面5翻轉(zhuǎn)至水平方向，割開拉接件4與球形殼體，旋轉(zhuǎn)球形殼體，使另一組焊縫位于適于焊接的位置，再在球形殼體外表面上相應(yīng)的位置上堆焊堆焊層，再將拉接件4與球形殼體固定連接。

在本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，大型球形殼體的焊接方法包括以下步驟：

步驟1，將瓜辨順次與防變形環(huán)1焊接，并在球形殼體內(nèi)部對(duì)相鄰瓜辨之間的焊縫進(jìn)行預(yù)焊接；

步驟2，將固定盤2與防變形環(huán)1進(jìn)行固定；

步驟3，在變位機(jī)工作臺(tái)面5上根據(jù)球形殼體的外徑固定設(shè)置兩個(gè)支撐座3；

步驟4，將球形殼體吊裝在支撐座3上，再相應(yīng)地通過(guò)螺栓安裝上部管箍32；

步驟5，在球形殼體與變位機(jī)工作臺(tái)面5之間焊接拉接件4；

步驟6，將翻轉(zhuǎn)變位機(jī)工作臺(tái)面5，利用焊接機(jī)頭自動(dòng)焊接。

在本發(fā)明一種更為優(yōu)選的實(shí)施方式中，大型球形殼體的焊接方法包括以下步驟：

步驟1，將瓜辨順次與防變形環(huán)1焊接，并在球形殼體內(nèi)部對(duì)相鄰瓜辨之間的焊縫進(jìn)行預(yù)焊接，待所有瓜辨預(yù)焊接完成后，操作人員通過(guò)防變形環(huán)1出來(lái)；

步驟2，將固定盤2與防變形環(huán)1通過(guò)螺栓固定，

步驟3，在變位機(jī)工作臺(tái)面5上根據(jù)球形殼體的外徑固定設(shè)置兩個(gè)支撐座3，兩個(gè)支撐座3關(guān)于變位機(jī)工作臺(tái)面5的中心對(duì)稱，

步驟4，使變位機(jī)工作臺(tái)面5處于水平位置，將球形殼體吊裝在支撐座3上，使兩個(gè)固定盤2上的支撐桿21分別卡止于下部管箍33上，再相應(yīng)地通過(guò)螺栓安裝上部管箍32，

步驟5，在球形殼體與變位機(jī)工作臺(tái)面5之間焊接拉接件4，在焊接拉接件4之前，在球形殼體外部相應(yīng)的位置上堆焊堆焊層，

步驟6，將翻轉(zhuǎn)變位機(jī)工作臺(tái)面5，使其處于豎直狀態(tài)，再使變位機(jī)工作臺(tái)面5繞其中心軸轉(zhuǎn)旋，找正焊縫后，利用焊接機(jī)頭自動(dòng)焊接。

根據(jù)本發(fā)明提供的大型球形殼體環(huán)縫焊接固定卡具，具有以下有益效果：

(1)該固定卡具具有便于焊接操作、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可重復(fù)多次使用，制造成本和使用成本均較低；

(2)該固定卡具，與變位機(jī)配合使用，便于焊縫的找正；

(3)該固定卡具，與變位機(jī)配合使用，能同時(shí)焊接在同一經(jīng)線圈上的兩條焊縫，大大加快了焊接速度；

(4)利用該固定卡具，簡(jiǎn)化了焊接下一對(duì)稱焊縫時(shí)的裝配操作，節(jié)省了大量裝配用時(shí)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

以上結(jié)合具體實(shí)施方式和范例性實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，不過(guò)這些說(shuō)明并不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案及其實(shí)施方式進(jìn)行多種等價(jià)替換、修飾或改進(jìn)，這些均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。