CN117428324A - 真空自耗炉电极焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钛电极焊接领域，具体公开了真空自耗炉电极焊接装置及焊接方法，包括真空自耗炉，提供真空焊接环境；电极组件，与第一升降机构连接；夹持机构，与第二升降机构连接，夹持机构用于夹持钛电极并向上移动，使待焊接的两个钛电极中间产生间隙以生成电弧；夹持机构包括外筒，外筒的内部转动安装有内筒，外筒和内筒共同连接有两个夹持臂。本发明的真空自耗炉电极焊接装置及焊接方法，在焊接过程中，利用电弧使待焊接的两个钛电极熔化，能够对钛电极进行焊接，通过真空自耗炉代替真空焊箱对钛电极进行焊接，能够有效地节约生产成本，解决了非真空焊接时氧化的问题。

Description

真空自耗炉电极焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及钛电极焊接技术领域，具体涉及真空自耗炉电极焊接装置及焊接方法。

背景技术

钛电极具有卓越的性能，在诸多电解工业领域具有广泛应用，与传统的石墨电极、铅基合金电极相比，其具有电流密度高，工作寿命长，耐腐蚀性强，重量轻，精度高，基体可反复使用等很多优点。特别是，钛电极可用于氯碱工业、氯酸盐工业、次氯酸盐工业和高氯酸盐的生产等，应用领域涉及化工、冶金、水处理、环保、电镀和电解有机合成等行业。钛电极在生产过程中，需要对钛电极块进行焊接，然而在钛电极块焊接时，如果在非真空环境下焊接则容易发生氧化问题，因此常见的焊接方式为利用真空焊箱对钛电极块进行焊接以解决非真空环境下焊接时的氧化问题，但是，真空焊接的成本较高，增加了企业的生产成本。

真空自耗炉的工作原理是利用在一定的真空条件下弧光放电释放出高温热能使钛电极熔化，并避免了高温钛在大气中燃烧，形成钛液滴。若利用真空自耗炉对钛电极进行焊接则能够解决利用真空焊箱焊接成本高的问题。

发明内容

本发明提供真空自耗炉电极焊接装置及焊接方法，旨在解决相关技术中利用真空焊箱焊接钛电极时成本较高的问题。

本发明的真空自耗炉电极焊接装置，包括：

真空自耗炉，提供真空焊接环境，所述真空自耗炉外侧具有第一升降机构和第二升降机构；

电极组件，与所述第一升降机构连接，所述电极组件用于按压钛电极，同时对钛电极进行通电；

夹持机构，与所述第二升降机构连接，所述夹持机构用于夹持钛电极并向上移动，使待焊接的两个钛电极中间产生间隙以生成电弧；所述夹持机构包括外筒，所述外筒的内部转动安装有内筒，所述外筒和内筒共同连接有两个夹持臂，所述内筒向上移动，两个所述夹持臂处于闭合状态；所述内筒向下移动，两个所述夹持臂处于张开状态。

优选的，所述夹持机构包括第一横杆，所述外筒与第一横杆转动连接，所述外筒通过第一连杆与夹持臂连接，所述第一连杆的一端与外筒铰接，所述第一连杆的另一端与夹持臂铰接；所述内筒的下端延伸至外筒的下侧，所述内筒的下端通过第二连杆与夹持臂铰接，所述第二连杆的一端与内筒铰接，所述第二连杆的另一端与夹持臂铰接。

优选的，所述第一横杆的上端设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端通过齿轮机构与外筒连接，所述齿轮机构包括两个锥形齿轮，其中一个所述锥形齿轮与驱动电机的输出轴连接，另一个所述锥形齿轮与外筒连接，且两个锥形齿轮互相啮合。

优选的，所述第一横杆的上方安装有伸缩机构，所述内筒的上端转动设置有支撑部，所述伸缩机构的伸缩端与支撑部连接，所述伸缩机构能够驱动内筒相对外筒沿竖直方向移动。

优选的，所述电极组件包括第二横杆，所述第二横杆的两端与第一升降机构的伸缩端连接，所述第二横杆的中间连接有竖杆，所述竖杆的上端与第二横杆连接，所述竖杆的下端贯穿外筒延伸至外筒的下方，并连接有第一电极片，所述第一电极片与外界电源电性连接。

优选的，所述夹持臂的下端具有夹持部，两个夹持部用于夹持钛电极。

优选的，所述夹持部的内侧设置有容纳槽，所述两个夹持部共有两个容纳槽，所述容纳槽的一端具有开口，所述容纳槽的另一端呈封闭状，其中一个所述容纳槽的开口端正对另一个容纳槽的封闭端。

优选的，所述外筒的筒壁内部具有第一通道，所述夹持臂的内部具有两个第二通道，所述内筒的筒壁内部具有第三通道，所述第一连杆和第二连杆的内部均具有通道，所述第一通道通过第一连杆上的通道与其中一个第二通道连通形成出水通道，所述第三通道通过第二连杆上的通道与另一个第二通道连通形成进水通道，所述夹持部侧壁的内部具有冷却槽，所述出水通道与进水通道均与冷却槽连通。

真空自耗炉电极焊接方法，采用所述的真空自耗炉电极焊接装置完成，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将多个待焊接的钛电极放置在真空自耗炉的内部，多个钛电极呈堆叠方式放置；

S2.对真空自耗炉的内部抽真空，使真空自耗炉的内部呈真空状态;

S3.第二升降机构驱动夹持机构向下移动，伸缩机构驱动内筒向上移动，使得夹持部夹持位于最上端的钛电极周侧，且夹持部处于展开状态；

S4.第二升降机构驱动夹持机构和相应的钛电极向上移动，使被夹持的钛电极与下方相邻的钛电极之间产生间隙；

S5.竖杆向下移动与被夹持的钛电极抵触并通电，被夹持的钛电极与下方相邻的钛电极之间的间隙内产生电弧，对两个钛电极加热使其部分熔化；

S6.夹持机构向下移动，被夹持的钛电极与下方的钛电极挤压融合，完成两个钛电极的焊接；

S7.重复步骤S3-S6，依次完成对多个钛电极的焊接。

本发明的有益效果为：在焊接过程中，真空自耗炉提供真空环境，夹持机构使待焊接的两个钛电极产生间隙，从而进一步产生电弧，利用电弧使待焊接的两个钛电极熔化，能够对钛电极进行焊接，通过真空自耗炉代替真空焊箱对钛电极进行焊接，能够有效地节约生产成本，解决了非真空焊接时氧化的问题。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的夹持钛电极状态示意图。

图3是本发明的夹持机构示意图。

图4是本发明的外筒与夹持臂连接示意图。

图5是本发明的夹持臂结构示意图。

图6是本发明的冷却槽示意图。

图7是本发明的外筒与内筒连接示意图。

图8是本发明的夹持臂的剖视图。

附图标记：

10、第一升降机构；20、第二升降机构；30、真空自耗炉；40、钛电极；50、夹持机构；51、第一横杆；52、外筒；521、第一通道；53、内筒；531、第三通道；533、支撑部；54、第一连杆；55、夹持臂；551、第二通道；56、第二连杆；57、夹持部；571、容纳槽；572、冷却槽；58、驱动电机；581、齿轮机构；59、伸缩机构；60、电极组件；61、第二横杆；62、竖杆；63、第一电极片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图8所示，本发明的真空自耗炉电极焊接装置及焊接方法，包括真空自耗炉30，真空自耗炉30提供真空焊接环境，避免焊接钛电极40时发生氧化，真空自耗炉30能够产生电弧以使两个相邻的钛电极40熔化，然后使熔化的两个钛电极40焊接在一起。真空自耗炉30外侧具有第一升降机构10和第二升降机构20，第一升降机构10上连接有电极组件60，电极组件60用于按压钛电极40同时对钛电极40进行通电，使钛电极40内部具有电流，第二升降机构20连接有夹持机构50，夹持机构50用于夹持钛电极40，使待焊接的两个钛电极40中间产生间隙从而进一步生成电弧，从而利用电弧焊接钛电极40。

在焊接过程中，真空自耗炉30提供真空环境，夹持机构50使待焊接的两个钛电极40产生间隙，从而进一步产生电弧，利用电弧使待焊接的两个钛电极40熔化，能够对钛电极40进行焊接，通过真空自耗炉30代替真空焊箱对钛电极40进行焊接，能够有效地节约生产成本，解决了非真空焊接时氧化的问题。

如图3至图4所示，夹持机构50包括第一横杆51，第一横杆51上转动连接有外筒52，外筒52的内部转动安装有内筒53，且内筒53能够沿竖直方向移动，外筒52的下侧设置有两个夹持臂55，具体而言，第一横杆51的上端设置有驱动电机58，驱动电机58的输出端通过齿轮机构581与外筒52连接，从而使驱动电机58能够驱动外筒52转动，齿轮机构581为锥形齿轮机构，包括两个锥形齿轮，其中一个锥形齿轮与驱动电机58的输出轴连接，另一个锥形齿轮与外筒52连接，且两个锥形齿轮互相啮合，驱动电机58带动外筒52旋转可对钛电极40外表面的熔浆进行清理；外筒52通过第一连杆54与夹持臂55连接，第一连杆54的一端与外筒52铰接，第一连杆54的另一端与夹持臂55铰接，且两个夹持臂55关于外筒52的轴线对称设置；内筒53的下端延伸至外筒52的下侧，且内筒53的下端通过第二连杆56与夹持臂55铰接，具体而言，第二连杆56的一端与内筒53铰接，第二连杆56的另一端与夹持臂55铰接。

如图3所示，夹持臂55的下端具有夹持部57，两个夹持部57用于夹持钛电极40。第一横杆51的上方安装有伸缩机构59，内筒53的上端转动设置有支撑部533，伸缩机构59的伸缩端与支撑部533连接，伸缩机构59能够驱动内筒53相对外筒52沿竖直方向移动。当内筒53向上移动时，两个夹持臂55处于闭合状态，两个夹持部57能够夹持钛电极40；当内筒53向下移动时，两个夹持臂55处于张开状态，两个夹持部57释放钛电极40。

如图1所示，电极组件60包括第二横杆61，第二横杆61的两端与第一升降机构10的伸缩端连接，第二横杆61的中间连接有竖杆62，竖杆62的上端与第二横杆61连接，竖杆62的下端贯穿外筒52延伸至外筒52的下方，并连接有第一电极片63，第一电极片63与外界电源电性连接，第一升降机构10驱动电极组件60向下移动时，第一电极片63挤压钛电极40，并对钛电极40通电进行焊接，需要说明的是，在真空自耗炉30的底部设置有第二电极片，第二电极片与外界电源电性连接。

在焊接钛电极40时，将多个待焊接的钛电极40放置在真空自耗炉30的内部，多个钛电极40呈堆叠方式放置，然后，对真空自耗炉30的内部抽真空，使真空自耗炉30的内部呈真空状态，第二升降机构20驱动夹持机构50向下移动，然后，伸缩机构59驱动内筒53向上移动，使得夹持部57夹持位于最上端的钛电极40，然后，第二升降机构20驱动夹持机构50和相应的钛电极40向上移动，使被夹持的钛电极40与下方相邻的钛电极40之间产生间隙，竖杆62向下移动与被夹持的钛电极40抵触并通电，被夹持的钛电极40与下方相邻的钛电极40之间的间隙内产生电弧，对两个钛电极40加热使其部分熔化，然后，夹持机构50向下移动，被夹持的钛电极40与下方的钛电极40挤压融合，完成两个钛电极40的焊接，如此依次向下完成对多个钛电极40的焊接。在焊接过程中，夹持机构50的在夹持钛电极40过程中，能够对处于焊接状态的两个钛电极40进行对齐，保证了焊接质量。

如图5、图6所示，在焊接的过程中，如果钛电极40熔化的部分较多，生成的熔浆较多，在两个钛电极40挤压融合的过程中，熔浆从接触的缝隙处流出，使得位于下方待焊接的钛电极40之间产生粘连，对焊接产生较大的影响。为了清理流出的熔浆，夹持部57的内侧设置有容纳槽571，两个夹持部57共有两个容纳槽571，容纳槽571的一端具有开口，容纳槽571的另一端呈封闭状，其中一个容纳槽571的开口端正对另一个容纳槽571的封闭端。当驱动电机58驱动外筒52转动时，外筒52带动夹持臂55转动，从而夹持部57可对钛电极40上的熔浆进行清理，清理后的熔浆位于容纳槽571的内部，降低了溢出的熔浆对后续钛电极40焊接的影响。

在焊接过程中，真空自耗炉30的内部处于高温状态，为了减少高温对夹持机构50的影响，现在实施例一的基础上公开第二实施例：

如图4、图7、图8所示，外筒52的筒壁内部具有第一通道521，一个夹持臂55的内部具有两个第二通道551，内筒53的筒壁内部具有第三通道531，第一连杆54和第二连杆56的内部均具有通道，其中，第一通道521通过第一连杆54上的通道与其中一个第二通道551连通形成出水通道，第三通道531通过第二连杆56上的通道与另一个第二通道551连通形成进水通道，夹持部57侧壁的内部具有冷却槽572，且出水通道、进水通道均与冷却槽572互相连通。通过向进水通道注入冷却水，冷却水经进水通道流入至冷却槽572的内部，然后经出水通道流出，对夹持机构50起到了冷却降温作用，防止夹持机构50因高温产生变形。

此处需要说明的是，第一通道521的数量为两个，分别对应两个夹持臂55，第三通道531的数量为两个，分别对应两个夹持臂55。

本发明的真空自耗炉电极焊接方法，包括以下步骤：

S1.将多个待焊接的钛电极40放置在真空自耗炉30的内部，多个钛电极40呈堆叠方式放置；

S2.对真空自耗炉30的内部抽真空，使真空自耗炉30的内部呈真空状态;

S3.第二升降机构20驱动夹持机构50向下移动，伸缩机构59驱动内筒53向上移动，使得夹持部57夹持位于最上端的钛电极40周侧，且夹持部57处于展开状态；

S4.第二升降机构20驱动夹持机构50和相应的钛电极40向上移动，使被夹持的钛电极40与下方相邻的钛电极40之间产生间隙；

S5.竖杆62向下移动与被夹持的钛电极40抵触并通电，被夹持的钛电极40与下方相邻的钛电极40之间的间隙内产生电弧，对两个钛电极40加热使其部分熔化；

S6.夹持机构50向下移动，被夹持的钛电极40与下方的钛电极40挤压融合，完成两个钛电极40的焊接，挤压融合的时间为3-5分钟；

S7.重复步骤S3-S6，依次完成对多个钛电极40的焊接。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.真空自耗炉电极焊接装置，其特征在于，包括：

真空自耗炉（30），提供真空焊接环境，所述真空自耗炉（30）外侧具有第一升降机构（10）和第二升降机构（20）；

电极组件（60），与所述第一升降机构（10）连接，所述电极组件（60）用于按压钛电极（40），同时对钛电极（40）进行通电；

夹持机构（50），与所述第二升降机构（20）连接，所述夹持机构（50）用于夹持钛电极（40）并向上移动，使待焊接的两个钛电极（40）中间产生间隙以生成电弧；所述夹持机构（50）包括外筒（52），所述外筒（52）的内部转动安装有内筒（53），所述外筒（52）和内筒（53）共同连接有两个夹持臂（55），所述内筒（53）向上移动，两个所述夹持臂（55）处于闭合状态；所述内筒（53）向下移动，两个所述夹持臂（55）处于张开状态。

2.根据权利要求1所述的真空自耗炉电极焊接装置，其特征在于，所述夹持机构（50）包括第一横杆（51），所述外筒（52）与第一横杆（51）转动连接，所述外筒（52）通过第一连杆（54）与夹持臂（55）连接，所述第一连杆（54）的一端与外筒（52）铰接，所述第一连杆（54）的另一端与夹持臂（55）铰接；所述内筒（53）的下端延伸至外筒（52）的下侧，所述内筒（53）的下端通过第二连杆（56）与夹持臂（55）铰接，所述第二连杆（56）的一端与内筒（53）铰接，所述第二连杆（56）的另一端与夹持臂（55）铰接。

3.根据权利要求2所述的真空自耗炉电极焊接装置，其特征在于，所述第一横杆（51）的上端设置有驱动电机（58），所述驱动电机（58）的输出端通过齿轮机构（581）与外筒（52）连接，所述齿轮机构（581）包括两个锥形齿轮，其中一个所述锥形齿轮与驱动电机（58）的输出轴连接，另一个所述锥形齿轮与外筒（52）连接，且两个锥形齿轮互相啮合。

4.根据权利要求1所述的真空自耗炉电极焊接装置，其特征在于，所述第一横杆（51）的上方安装有伸缩机构（59），所述内筒（53）的上端转动设置有支撑部（533），所述伸缩机构（59）的伸缩端与支撑部（533）连接，所述伸缩机构（59）能够驱动内筒（53）相对外筒（52）沿竖直方向移动。

5.根据权利要求1所述的真空自耗炉电极焊接装置，其特征在于，所述电极组件（60）包括第二横杆（61），所述第二横杆（61）的两端与第一升降机构（10）的伸缩端连接，所述第二横杆（61）的中间连接有竖杆（62），所述竖杆（62）的上端与第二横杆（61）连接，所述竖杆（62）的下端贯穿外筒（52）延伸至外筒（52）的下方，并连接有第一电极片（63），所述第一电极片（63）与外界电源电性连接。

6.根据权利要求1所述的真空自耗炉电极焊接装置，其特征在于，所述夹持臂（55）的下端具有夹持部（57），两个夹持部（57）用于夹持钛电极（40）。

7.根据权利要求6所述的真空自耗炉电极焊接装置，其特征在于，所述夹持部（57）的内侧设置有容纳槽（571），所述两个夹持部（57）共有两个容纳槽（571），所述容纳槽（571）的一端具有开口，所述容纳槽（571）的另一端呈封闭状，其中一个所述容纳槽（571）的开口端正对另一个容纳槽（571）的封闭端。

8.根据权利要求1所述的真空自耗炉电极焊接装置，其特征在于，所述外筒（52）的筒壁内部具有第一通道（521），所述夹持臂（55）的内部具有两个第二通道（551），所述内筒（53）的筒壁内部具有第三通道（531），所述第一连杆（54）和第二连杆（56）的内部均具有通道，所述第一通道（521）通过第一连杆（54）上的通道与其中一个第二通道（551）连通形成出水通道，所述第三通道（531）通过第二连杆（56）上的通道与另一个第二通道（551）连通形成进水通道，所述夹持部（57）侧壁的内部具有冷却槽（572），所述出水通道与进水通道均与冷却槽（572）连通。

9.真空自耗炉电极焊接方法，采用权利要求1-8任一项所述的真空自耗炉电极焊接装置完成，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将多个待焊接的钛电极（40）放置在真空自耗炉（30）的内部，多个钛电极（40）呈堆叠方式放置；

S2.对真空自耗炉（30）的内部抽真空，使真空自耗炉（30）的内部呈真空状态;

S3.第二升降机构（20）驱动夹持机构（50）向下移动，伸缩机构（59）驱动内筒（53）向上移动，使得夹持部（57）夹持位于最上端的钛电极（40）周侧，且夹持部（57）处于展开状态；

S4.第二升降机构（20）驱动夹持机构（50）和相应的钛电极（40）向上移动，使被夹持的钛电极（40）与下方相邻的钛电极（40）之间产生间隙；

S5.竖杆（62）向下移动与被夹持的钛电极（40）抵触并通电，被夹持的钛电极（40）与下方相邻的钛电极（40）之间的间隙内产生电弧，对两个钛电极（40）加热使其部分熔化；

S6.夹持机构（50）向下移动，被夹持的钛电极（40）与下方的钛电极（40）挤压融合，完成两个钛电极（40）的焊接；

S7.重复步骤S3-S6，依次完成对多个钛电极（40）的焊接。