12、内孔GTAW焊接的配置设计开发

内孔GTAW焊接的配置设计开发

1. 引言

近年来，用机器人系统代替人力劳动的应用日益增多，这是评估其实施可行性的一个重要研究领域。在材料搬运、喷涂、点焊和弧焊等领域，机器人的使用占比相当可观。机器人和机械化设备不仅能提高生产力、焊接质量和灵活性，还能保障工作场所的安全并降低劳动力成本。

管道焊接大多采用轨道焊接技术，配合自动化手段，在工业中广泛应用。但对于需要在近距离焊接多个冷却管道的部件，轨道焊接设备所需的工作空间不足，因此需要探索替代技术。内孔焊接（IBW）就是一种可行的技术，它配备专门设计的操纵器和焊枪，可用于这种复杂结构的焊接。

气体钨极电弧焊（GTAW）相较于其他电弧焊工艺，能产生更清洁的焊缝，即使不使用填充材料也有足够的热量进行焊接。它还具有焊接时热量精确控制、焊缝质量高和残留物少等优点。研究表明，GTAW最适合焊接不锈钢薄壁管，而氩气比氦气略重且流量需求较低，是GTAW的更佳选择。

2. 焊枪要求

要焊接的是300毫米长、外径25.4毫米、厚度2.58毫米的不锈钢管，与连接碟形端的类似尺寸不锈钢管焊接。IBW操作的焊接电流为50 - 80 A，氩气流量为11 - 15 cfh，焊枪的部件设计基于这些参数。

为了实现焊枪围绕管道焊接，需要旋转运动；为了沿管道长度在所需位置焊接，还需要平移运动。同时，必须将保护气体和电力供应到焊枪端部，才能进行焊接。

2.1 电流和保护气体供应

如果将电流电缆和保护气体管分别连接到焊枪，会增加设备尺寸。将保护气体、电源和电极夹头集成到一个棒中，可以减小焊枪组件的尺寸。

焊枪端部的铜棒用于将电流传输到电极，铜棒