本發(fā)明涉及一種堆焊裝置，尤其是涉及一種鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，屬于油氣鉆探開(kāi)發(fā)。

背景技術(shù)：

1、鉆頭作為鉆柱系統(tǒng)直接接觸地層的部分，其表面性能直接影響鉆井質(zhì)量。鋼體pdc鉆頭本體材質(zhì)為35crmo或42crmo，其耐磨損和耐沖蝕性能不能滿足鉆探需要，表面硬化是提高鋼體pdc鉆頭強(qiáng)度的一項(xiàng)有力措施，耐磨層質(zhì)量直接影響鋼體鉆頭使用壽命。堆焊作為材料表面改性的一種快捷而經(jīng)濟(jì)的工藝方法，可以顯著提高pdc鉆頭的性能及使用壽命、降低使用成本，在提高鋼體pdc鉆頭表面硬化中起到重要作用。

2、目前，鋼體pdc鉆頭表面硬化基本采用鎳基碳化鎢柔性焊絲+氧乙炔火焰堆焊工藝，氧乙炔火焰溫度較低，可以得到低的稀釋率(1％～10％)和薄的堆焊層，在實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的同時(shí)碳化鎢燒損小，表面硬化效果好，且設(shè)備成本較低、操作靈活，但該工藝存在人工成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、堆焊質(zhì)量對(duì)人員技能依賴大等不足以及安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有鋼體pdc鉆頭表面硬化工藝中存在的人工成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、堆焊質(zhì)量不穩(wěn)定以及安全風(fēng)險(xiǎn)的不足，本發(fā)明提供一種鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，機(jī)器人系統(tǒng)的焊接機(jī)器人與二軸變位機(jī)通過(guò)伺服總線集成構(gòu)成八自由度系統(tǒng)，完成鋼體pdc鉆頭堆焊的焊槍及鉆頭運(yùn)動(dòng)軌跡控制；機(jī)器人系統(tǒng)與焊接系統(tǒng)通過(guò)模擬量通訊控制焊接電流、送絲速度，在上位機(jī)設(shè)定焊接鉆頭規(guī)格參數(shù)；弧壓跟蹤系統(tǒng)通過(guò)弧壓調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制電弧高度；測(cè)量控制系統(tǒng)采集堆焊過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控堆焊作業(yè)過(guò)程。

3、所述弧壓調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在焊接機(jī)器人的末端法蘭上。

4、所述焊接機(jī)器人的末端法蘭上安裝有水冷氬弧焊槍及焊槍防碰撞器。

5、所述焊接機(jī)器人的末端法蘭上安裝有距離檢測(cè)傳感器。

6、所述二軸變位機(jī)安裝有三爪自定心卡盤(pán)，上料平衡吊抓取鉆頭至三爪自定心卡盤(pán)裝卡。

7、所述弧壓跟蹤系統(tǒng)由設(shè)置在控制柜內(nèi)的plc按照預(yù)定的調(diào)整算法控制弧壓調(diào)整機(jī)構(gòu)控制電弧高度。

8、所述測(cè)量控制系統(tǒng)采集堆焊過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控堆焊作業(yè)過(guò)程，堆焊過(guò)程參數(shù)在遠(yuǎn)程控制上位機(jī)顯示。

9、所述測(cè)量控制系統(tǒng)采集的堆焊過(guò)程參數(shù)包括：冷卻水溫、水壓、保護(hù)氣流量、焊接電流、弧壓。

10、所述自動(dòng)堆焊裝置的防護(hù)系統(tǒng)包括防護(hù)圍欄、防護(hù)門(mén)、遠(yuǎn)程控制上位機(jī)，防護(hù)圍欄、防護(hù)門(mén)、遠(yuǎn)程控制上位機(jī)組成閉環(huán)圍欄，機(jī)器人系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、弧壓跟蹤系統(tǒng)、測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)置在閉環(huán)圍欄內(nèi)。

11、進(jìn)一步，所述焊接機(jī)器人為六軸焊接機(jī)器人。

12、本發(fā)明的有益效果是，設(shè)計(jì)合理，能夠滿足不同規(guī)格鉆頭的自動(dòng)堆焊要求，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品堆焊層質(zhì)量的一致性，推動(dòng)pdc鉆頭制造向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：機(jī)器人系統(tǒng)的焊接機(jī)器人與二軸變位機(jī)通過(guò)伺服總線集成構(gòu)成八自由度系統(tǒng)，完成鋼體pdc鉆頭堆焊的焊槍及鉆頭運(yùn)動(dòng)軌跡控制；機(jī)器人系統(tǒng)與焊接系統(tǒng)通過(guò)模擬量通訊控制焊接電流、送絲速度，在上位機(jī)設(shè)定焊接鉆頭規(guī)格參數(shù)；弧壓跟蹤系統(tǒng)通過(guò)弧壓調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制電弧高度；測(cè)量控制系統(tǒng)采集堆焊過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控堆焊作業(yè)過(guò)程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述弧壓調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在焊接機(jī)器人的末端法蘭上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述焊接機(jī)器人的末端法蘭上安裝有水冷氬弧焊槍及焊槍防碰撞器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述焊接機(jī)器人的末端法蘭上安裝有距離檢測(cè)傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述焊接機(jī)器人為六軸焊接機(jī)器人。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述二軸變位機(jī)安裝有三爪自定心卡盤(pán)，上料平衡吊抓取鉆頭至三爪自定心卡盤(pán)裝卡。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述弧壓跟蹤系統(tǒng)由設(shè)置在控制柜內(nèi)的plc按照預(yù)定的調(diào)整算法控制弧壓調(diào)整機(jī)構(gòu)控制電弧高度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述測(cè)量控制系統(tǒng)采集堆焊過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控堆焊作業(yè)過(guò)程，堆焊過(guò)程參數(shù)在遠(yuǎn)程控制上位機(jī)顯示。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述測(cè)量控制系統(tǒng)采集的堆焊過(guò)程參數(shù)包括：冷卻水溫、水壓、保護(hù)氣流量、焊接電流、弧壓。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼體pdc鉆頭自動(dòng)堆焊裝置，其特征是：所述自動(dòng)堆焊裝置的防護(hù)系統(tǒng)包括防護(hù)圍欄、防護(hù)門(mén)、遠(yuǎn)程控制上位機(jī)，防護(hù)圍欄、防護(hù)門(mén)、遠(yuǎn)程控制上位機(jī)組成閉環(huán)圍欄，機(jī)器人系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、弧壓跟蹤系統(tǒng)、測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)置在閉環(huán)圍欄內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
一種鋼體PDC鉆頭自動(dòng)堆焊裝置。本發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)的焊接機(jī)器人與二軸變位機(jī)通過(guò)伺服總線集成構(gòu)成八自由度系統(tǒng)，完成鋼體PDC鉆頭堆焊的焊槍及鉆頭運(yùn)動(dòng)軌跡控制；機(jī)器人系統(tǒng)與焊接系統(tǒng)通過(guò)模擬量通訊控制焊接電流、送絲速度，在上位機(jī)設(shè)定焊接鉆頭規(guī)格參數(shù)；弧壓跟蹤系統(tǒng)通過(guò)弧壓調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制電弧高度；測(cè)量控制系統(tǒng)采集堆焊過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控堆焊作業(yè)過(guò)程。其有益效果是，設(shè)計(jì)合理，能夠滿足不同規(guī)格鉆頭的自動(dòng)堆焊要求，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品堆焊層質(zhì)量的一致性，推動(dòng)PDC鉆頭制造向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉華光,王雷,于連杰,劉濤,趙波,付雪強(qiáng),張斌,郭一川,毛竹,郭新
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19