阅读说明：本技术 一种穿孔塞焊接头的气保自动焊方法及系统 (A kind of the gas guarantor's automatic welding method and system of plug welds of perforating ) 是由 修延飞 王刚 都婧婧 樊祥博 杨中伟 朱跃德 刘伟 丁海明 吴伟 于 2019-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种穿孔塞焊接头的气保自动焊方法及系统,包括：对塞焊孔以及钢筋外轮廓进行识别,将钢筋外轮廓与塞焊孔之间的间隙划分为若干区域；识别出每一个区域的间隙中间值以及倾角；采用多层多道焊接工艺进行焊接,焊接过程中,根据不同的焊接层道,以及不同区域的间隙中间值以及倾角,采用不同的焊接参数进行焊接。本发明有益效果：本发明方法降低了装配难度,提高了效率,保证了焊缝质量。(The invention discloses a kind of gas of plug welds of perforating to protect automatic welding method and system, comprising: identifies to plug welding hole and reinforcing bar outer profile, the gap between reinforcing bar outer profile and plug welding hole is divided into several regions；Identify gap median and the inclination angle in each region；It is welded using multi-layer multi-pass welding process, in welding process, according to the gap median in different welding layer road and different zones and inclination angle, is welded using different welding parameters.The invention has the advantages that: the method for the present invention to reduce assembly difficulty, improves efficiency, ensure that weldquality.)

一种穿孔塞焊接头的气保自动焊方法及系统

技术领域

本发明属于气保焊焊接技术领域，尤其涉及一种穿孔塞焊接头的气保自动焊方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

核电站用屏蔽厂房墙体板穿孔塞焊接头数量多，单个子模块多达3200个。目前主要采用手工气保焊进行焊接，而且现有的类似自动焊设备主要集中于穿孔塞焊水平位置下的焊接，且焊接接头的组对间隙要求必须均匀，对焊接和组对施工人员带来了极大的不便。

在穿孔塞焊接头倾斜位置时，涉及到上坡焊和下坡焊，熔池受重力影响铁水下淌，加之不均匀的焊缝间隙，对应的焊接姿态和焊接工艺需要不断调整以保证焊缝的成形质量，倾斜位置焊接及间隙不均匀易造成焊缝根部成形不良，熔池受重力影响下淌造成焊缝上侧下陷下侧外凸，增加了未熔合和最终表面成形不良的风险。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种穿孔塞焊接头的气保自动焊方法及系统，能够解决现有焊接技术在焊接倾斜位置及组对间隙不均匀时的焊接困难，有效保证焊缝内部熔合以及表面成形质量。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种穿孔塞焊接头的气保自动焊方法，包括：

对塞焊孔以及钢筋外轮廓进行识别，将钢筋外轮廓与塞焊孔之间的间隙划分为若干区域；

识别出每一个区域的间隙中间值以及焊接位置倾角(即工件与水平面的夹角)；

采用多层多道焊接工艺进行焊接，焊接过程中，根据不同的焊接层道，以及不同区域的间隙中间值以及倾角，采用不同的焊接参数进行焊接。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种穿孔塞焊接头的气保自动焊系统，包括：水平移动轨道以及设置在水平移动轨道上的悬臂式机器人自动焊系统，所述悬臂式机器人自动焊系统包括机器人本体、焊接控制系统、焊接电源和带有视觉系统的焊枪，所述焊接控制系统、焊接电源设置在机器人本体内，所述带有视觉系统的焊枪设置在机器人手臂末端；所述机器人手臂具备6轴自由度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

与现有的手工焊和半自动焊工艺相比，本发明方法降低了装配难度，提高了效率，保证了焊缝质量。

该焊接工艺中，基于6轴自由度的灵活姿态以及视觉识别系统，通过分区焊接、调整焊接姿态、焊接工艺参数的方法解决了根部熔合性以及焊缝熔池下淌的问题。

分区焊接能够识别不同区域间隙情况，并根据间隙自动适配不同的焊接参数，从而调整和补偿不同区域的熔敷量，保证最终的焊缝表面成形。

焊后表面成形美观，余高小于3mm，根部熔合良好且焊缝内部无任何缺陷。

本发明提供的焊接系统和焊接工艺尤其适用于倾斜坡度在15°以下，间隙不均匀度在3mm以内的穿孔塞焊焊接。

附图说明

图1为实施例一中穿孔塞焊接头的气保自动焊系统结构示意图；

图2为实施例一中接头详图及层道分布示意图；

图3为实施例一中分区焊接工艺方法示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中，公开了一种适用于焊接变角度变间隙的穿孔塞焊接头的气保自动焊系统，如图1所示，包括：水平移动轨道以及设置在水平移动轨道上的悬臂式机器人自动焊系统，悬臂式机器人自动焊系统包括：机器人本体，焊接控制系统、焊接电源和带有视觉系统的焊枪；焊接控制系统、焊接电源设置在机器人本体内部，带有视觉系统的焊枪设置在机器人手臂末端；机器人本体设有横向移动轴和垂直移动轴，垂直移动轴上连接机器人手臂，机器人手臂能够带动焊枪实现6自由度的运动。本实施例中，采用直流脉冲气保焊机以及水冷焊枪。

在另外一些实施例中，基于上述系统，以一种核电站屏蔽厂房穿孔塞焊接头(钢筋直径20mm，孔径25mm，坡口角度45°)为例对本实施例适用于焊接变角度变间隙的穿孔塞焊接头的气保自动焊方法进行具体说明，包括以下步骤：

(1)钢板材料为Q345B，厚度20mm，坡口深度11mm，坡口角度为45°，底孔直径25mm，如图2所示。钢筋材料为HRB400E，直径20mm。焊接气体选用瓶装保护气体(80％Ar+20％CO2)，气体流量为16-18L/Min；焊丝型号为ER80S-G,焊丝直径1.2mm。

(2)将钢筋喷砂处理，钢板开孔及坡口加工，坡口角度43°～47°，表面打磨清理；将钢筋与塞焊孔进行组对并进行定位焊，定位焊点设置在坡口对侧；

(3)通过视觉图像识别对塞焊孔以及钢筋外轮廓进行识别，分成8个区，分别识别出各区的间隙中间值；焊枪调整至右下方斜45°的位置作为起弧位置。调整焊枪轴线与钢筋轴线夹角，即焊接倾角为14°～16°，本实施例中，选取夹角为15°，焊丝尖端位于焊缝间隙的中心位置。如图3所示。

(4)采用机器人直流脉冲气保焊工艺焊接，多层多道焊接，分为打底层、中间层、盖面层三部分焊接。焊接顺序由右下方斜45°位置起弧，逆时针焊接180°然后继续顺时针焊接180°，最后再逆时针焊接180°。不同的倾斜角度和焊接层道采用不同的焊接工艺包，具体如下：

打底层：焊接电流180～200A；焊接电压22-24V,焊接速度20～22cm/min，摆动频率1.9～2.1Hz，焊接摆幅根据各区的间隙取中间值，焊接倾角14～16度，前进角17～19度。起弧停留0.9～1.1s。

填充层：焊接电流180～200A；焊接电压22-24V,焊接速度20～22m/min，摆动频率1.7～1.9Hz，摆幅3～4mm，焊接倾角12～14度，前进角4～6度。内侧停留0.1～0.3s，外侧停留0.3～0.5s。

盖面层：盖面层根据倾斜角度分为两种工艺：

倾斜角度在0～10度范围时的工艺为：焊接电流160～180A；焊接电压22-24V,焊接速度22～24cm/min，摆动频率2.1～2.3Hz，摆幅6～7mm，焊接倾角4～6度，前进角4～6度。内侧停留0.1～0.3s s，外侧停留0.3～0.5s。

倾斜角度在10到18度范围时的工艺为：上半部分焊接速度18～20cm/min，摆动频率1.9～2.1Hz，摆幅6～7mm，内侧停留0～0.2s外侧0.5～0.7s，焊接倾角4～6度，前进角7～9度；下半部分焊接速度22～24m/min，摆动频率1.9～2.1Hz，摆幅6～7mm，内侧停留0.1～0.3s，外侧0.3～0.5s，焊接倾角4～6度，前进角7～9度。当接头焊缝大于三层时，后续层道焊接仍采用盖面层工艺，只需根据实际层道宽度调整幅度即可。注：摆幅取值范围为(层道宽度+1)/2～(层道宽度+3)/2(单位：mm)。

本实施例中，具体的焊接参数选取如下：

打底层：焊接电流190A；焊接电压23V,焊接速度21cm/min，摆动频率2Hz，焊接摆幅根据各区的间隙取中间值，焊接倾角15度，前进角18度。起弧停留1s。

填充层：焊接电流200A；焊接电压23V,焊接速度20m/min，摆动频率1.8Hz，摆幅4.5mm，焊接倾角13度，前进角5度。内侧停留0.2s，外侧停留0.4s。

盖面层：盖面层根据倾斜角度分为两种工艺，倾斜角度在0～10度范围时的工艺为：焊接电流180A；焊接电压23V,焊接速度23cm/min，摆动频率2.2Hz，摆幅6.5mm，焊接倾角5度，前进角5度。内侧停留0.2s，外侧0.4s；倾斜角度在10到18度范围时的工艺为：上半部分焊接速度18cm/min，摆动频率2Hz，摆幅6.5mm，内侧停留0s外侧0.6s，焊接倾角5度，前进角8度；下半部分焊接速度23m/min，摆动频率2Hz，，摆幅6.5mm，内侧停留0.2s外侧0.4s，焊接倾角5度，前进角8度。

(5)焊缝检验

焊接完成后，对焊缝表面进行100％VT+100％MT检测，无裂纹、气孔和咬边等缺陷。穿孔塞焊接头抛开后进行宏观金相检测，根部熔合良好，焊缝内部无缺陷，焊缝有效熔深达到11mm以上。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。