CN112122737A - 一种金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法 - Google Patents

一种金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供本发明提供金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，包括如下步骤：(1)准备第一焊接板和第二焊接板，使所述第一焊接板和第二焊接板相互垂直，且所述第一焊接板和第二焊接板之间具有填角缝，所述填角缝沿焊接方向延伸；(2)准备焊接机器人，使焊枪指向所述填角缝的焊接方向斜上方，所述焊枪与所述焊接方向形成65°‑85°的第一夹角，所述焊枪的焊丝干伸长10‑20mm，所述焊枪使用金属粉芯焊丝；(3)启动所述焊接机器人，使所述焊丝沿所述焊接方向对所述填角缝进行焊接。本发明提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法能够有效提升焊接质量和焊接效率。

Description

一种金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法。
背景技术
薄板由于具有质量轻，加工成型容易的特点，广泛应用于船舶结构的上层建筑，现船舶上建薄板区域分段在车间制造过程中围壁板立位置角焊缝通常采用药芯焊丝CO2气体保护立向上半自动焊、药芯焊丝CO2气体保护立向下半自动焊或实心焊丝CO2气体保护立向下半自动焊。现有的焊接工艺存在如下缺点：
1、上建围壁板由于薄板基本都≤6mm，所以上建围壁板焊接易产生严重的焊接变形，不仅影响围壁的质量，还会影响围壁的美观度；
2、围壁立位置角焊缝采用药芯焊丝CO2气体保护立向上半自动焊由于自身焊接速度慢，焊接热输入量稍大，不仅易使焊缝熔融金属流淌产生焊瘤、未熔合、焊穿等缺陷，而且角焊缝焊脚尺寸很难控制在较小范围内，所以围壁板焊接变形较明显；
3、围壁立位置角焊缝采用药芯焊丝CO2气体保护立向下半自动焊虽然可以提高焊接速度，降低热输入量，控制角焊缝焊脚尺寸在较小范围内，但由于药芯焊丝CO2气体保护立向下半自动焊熔深有限，且焊缝焊喉偏小，易在焊缝根部产生夹渣和焊缝表面产生裂纹缺陷，会严重降低焊缝的强度；
4、围壁立位置角焊缝采用实心焊丝CO2气体保护立向下半自动焊虽然可以提高焊接速度，降低热输入量，控制角焊缝焊脚尺寸在较小范围内，且保证焊缝有足够的深熔和饱满的成型，但焊接过程中飞溅较大，半自动焊接时飞溅会影响焊接操作和工人健康、增加火灾隐患；
5、目前暂未实现围壁板立位置填角焊缝的自动化焊接，整体焊接效率偏低，焊接质量和焊接变形较难控制，焊后火工矫正量大，工人劳动强度较大。
实际操作中立向下焊接由于受重力影响，很难控制，因此目前上建薄板区域分段围壁板立位置填角焊缝基本未有自动化焊接，特别是自动化立向下焊接。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种提高焊接质量和焊接效率的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法。
本发明提供一种金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，包括如下步骤：
(1)准备第一焊接板和第二焊接板，使所述第一焊接板和第二焊接板相互垂直，且所述第一焊接板和第二焊接板之间具有填角缝，所述填角缝沿焊接方向延伸；
(2)准备焊接机器人，使焊枪指向所述填角缝的焊接方向斜上方，所述焊枪与所述焊接方向形成65°-85°的第一夹角，所述焊枪的焊丝干伸长10-20mm，所述焊枪使用金属粉芯焊丝；
(3)启动所述焊接机器人，使所述焊丝沿所述焊接方向对所述填角缝进行焊接。
优选地，所述步骤(3)中，进行焊接之前，还包括使所述焊丝沿所述焊接方向在所述填角缝上记录起弧点与停弧点的步骤，使所述焊丝在焊接过程中对所述起弧点与停弧点之间的填角缝进行焊接。
优选地，所述填角缝的装配间隙≤4mm。
优选地，所述进行焊接时，当所述填角缝的装配间隙≤2.5mm时，所述焊丝对所述填角缝进行单道焊接；当所述填角缝的装配间隙＞2.5mm且间隙≤4mm时，所述焊丝对所述填角缝进行多道焊接。
优选地，所述焊接机器人在焊接过程中，使用纯度≥99.5％的CO2焊接保护气体。
优选地，所述焊枪与所述第一焊接板或第二焊接板之间形成有40°-50°的第二夹角。
优选地，在所述进行焊接的过程中，控制焊接线能量≥0.5KJ/mm。
优选地，在所述进行焊接的过程中，若是单焊道，则控制焊脚尺寸为3.4mm-6.8mm，焊接电流185-225A，电弧电压23-26V，焊接速度260-350mm/min。
优选地，在所述进行焊接的过程中，若是多焊道，则控制焊脚尺寸为4.2mm-8.5mm，焊接电流为185-225A，电弧电压为22-26A，焊接速度为255-420mm/min。
优选地，所述多焊道过程中，第一道焊接时，控制所述焊接电流为185-205A，电弧电压为22-25A，焊接速度为310-420mm/min，第n道焊接时，控制所述焊接电流为185-225A，电弧电压为23-26A，焊接速度为255-345mm/min，所述n为大于或等于2的整数。
本发明提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法能够有效提升焊接质量和焊接效率。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。
图1为本发明实施例提供的第一焊接板和第二焊接板装配时的俯视示意图；
图2为本发明实施例提供的第一焊接板和第二焊接板装配时的主视示意图；
图3为本发明实施例1提供的焊接方法过程示意图；
图4为本发明实施例2提供的焊接方法过程示意图；
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参考如1-4，本发明实施例提供一种金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备第一焊接板1和第二焊接板2，使第一焊接板1和第二焊接板2相互垂直，且第一焊接板1和第二焊接板2之间具有填角缝3，填角缝3沿焊接方向a延伸；
(2)准备焊接机器人，使焊枪4指向填角缝3的焊接方向a斜上方，焊枪4与焊接方向a形成65°-85°的第一夹角b，焊枪4的焊丝41干伸长10-20mm，焊枪4使用金属粉芯焊丝；
(3)启动焊接机器人，使焊丝41沿焊接方向a对填角缝3进行焊接。
本实施例中，焊接机器人采用安装在行走门架，可前后、左右行走移动的六轴焊接机器人，本实施例中的焊接机器人包括机器人本体、焊枪4、送丝装置、机器人控制箱、机器人示教器、机器人焊接电源等组件。
参考图2，在进一步优选实施例中，焊枪4与焊接方向a形成70°-80°的第一夹角b，焊枪4的焊丝41干伸长15mm.
本实施例提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，主要用于围壁板与围壁板、围壁板与其自身结构间立位置填角焊缝的焊接。本实施例提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，将焊接机器人配金属粉芯焊丝立向下填角焊应用围壁板与围壁板、围壁板与其自身结构间立位置填角焊缝的焊接。实现了真正意义上的建围壁板与围壁板，围壁板与其自身结构件立位置填角焊缝的完全自动立向下焊接，不仅可以有效提高其上建围壁板的焊接质量与焊接效率，还可以降低工人劳动强度，改善作业环境，更能有效减少薄板焊接变形，提高上建分段围壁板的美观性。
本实施例提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，可以在上建薄板分段车间制作阶段围壁立位置填角焊缝焊接上替代药芯焊丝CO2气体保护立向上半自动焊、药芯焊丝CO2气体保护立向下半自动焊或实心焊丝CO2气体保护立向下半自动焊。实现围壁立位置填角焊缝的完全自动化焊接，降低工人劳动强度，提高焊接效率，提高上建的分段制作的自动化焊接应用范围和数量。
本实施例提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，具有更好的焊接稳定性，焊缝成型和焊接质量更有保证，即使长时间、高强度工作条件下也能保证焊接质量，焊缝基本可以实现零打磨量。
本实施例提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，使用的金属粉芯焊丝介于药芯焊丝和实心焊丝之间的各项性能，可以弥补药芯焊丝和实心焊丝在立向下填角焊中的不足，提高立向下角焊缝的焊缝成型与焊接质量。
本实施例提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，使用焊接机器人配金属粉芯焊丝进行立向下填角焊，可实现有较快的焊接速度，且可以较好的控制所需的焊脚尺寸，减少焊接热输入量，能更有效的控制围壁板焊接变形，减少焊接变形矫正工作。
本实施例提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，可用于客滚船建造中，建围壁板的焊接。客滚船作为目前公司承建的主要船型，其建造周期和建造质量对公司的发展有着巨大的影响。上建区域薄板围壁焊接变形一直是客滚船建造的重难点，使用本发明实施例提供的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，不仅可以有效提高其上建围壁板的焊接质量与焊接效率，还可以降低工人劳动强度，改善作业环境，更能有效减少薄板焊接变形，提高上建分段围壁板的美观性。同时还能拓展进口薄板线焊接机器人的焊接功能和适用范围。
在优选实施例中，金属粉芯焊丝的直径为1mm-1.5mm。进一步优选实施例中，金属粉芯焊丝采用韩国现代厂家生产的金属粉芯焊丝，牌号SC-70T Cored，型号AWS A5.36E70T15-M12A1-CS1焊丝φ1.2mm。该焊丝操作性能、熔深能力、飞溅程度介于药芯焊丝与实心焊丝之间，更适合于机器人连续焊接，焊道间可以不敲渣直接焊接，可以减少套筒飞溅物清理次数，立向下填角焊缝根部不易产生夹渣和未熔合缺陷。
在优选实施例中，焊接过程中使用纯度≥99.5％的CO2焊接保护气体。
在优选实施例中，步骤(3)中，进行焊接之前，还包括操纵机器人，移动焊枪4使焊丝沿焊接方向a在填角缝3上记录起弧点与停弧点的步骤，并由机器人进行示教，确认焊丝可以对准待焊位置，且行走无阻碍。然后使焊丝在焊接过程中对起弧点与停弧点之间的填角缝3进行焊接。
在优选实施例中，焊接过程中可以使用焊丝电弧弧压和红外跟踪对待焊位置自动进行跟踪、修正，避免偏焊，保证焊接质量。
参考图3和图4，在优选实施例中，填角缝3的装配间隙1≤4mm。
参考图3，在优选实施例中，进行焊接时，当填角缝3的装配间隙1≤2.5mm时，焊丝对填角缝3进行单道焊接，形成单层焊接层5；在进行焊接的过程中，若是单焊道，则控制焊脚尺寸为3.4mm-6.8mm，焊接电流185-225A，电弧电压23-26V，焊接速度260-350mm/min。进一步优选实施例中，进行焊接时，当填角缝3的装配间隙1≤2.0mm时，焊丝对填角缝3进行单道焊接.
参考图4，在优选实施例中，进行焊接时，当填角缝3的装配间隙1＞2.5mm且间隙≤4mm时，焊丝对填角缝3进行多道焊接。在进行焊接的过程中，若是多焊道，则控制焊脚尺寸为4.2mm-8.5mm，焊接电流为185-225A，电弧电压为22-26A，焊接速度为255-420mm/min。进一步优选实施例中，进行焊接时，当填角缝3的装配间隙1＞2.0mm且间隙≤3mm时，焊丝对填角缝3进行多道焊接。
参考图4，在优选实施例中，多焊道过程中，第一道焊接时，控制焊接电流为185-205A，电弧电压为22-25A，焊接速度为310-420mm/min，第n道焊接时，控制焊接电流为185-225A，电弧电压为23-26A，焊接速度为255-345mm/min，n为大于或等于2的整数。例如先进行第一道焊接形成第一层焊接层6，然后进行第二道焊接形成第二层焊接层7。
本实施例中针对不同道的焊接合理限定焊接速度，避免焊接速度过慢时，单位时间单位长度上焊缝所受的热能过大，熔敷金属大量堆积，导致烧穿等缺陷。避免焊接速度过快，熔敷金属不足以填满焊缝等缺陷。
在优选实施例中，焊接机器人在焊接过程中，使用纯度≥99.5％的CO2焊接保护气体。
参考图1，在优选实施例中，焊枪4与第一焊接板1或第二焊接板2之间形成有40°-50°的第二夹角d。
在优选实施例中，在进行焊接的过程中，控制焊接线能量≥0.5KJ/mm。避免由于焊接线能量偏小，焊缝及热影响区冷却较快，导致焊缝或热影响区硬度超标。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备第一焊接板和第二焊接板，使所述第一焊接板和第二焊接板相互垂直，且所述第一焊接板和第二焊接板之间具有填角缝，所述填角缝沿焊接方向延伸；
(2)准备焊接机器人，使焊枪指向所述填角缝的焊接方向斜上方，所述焊枪与所述焊接方向形成65°-85°的第一夹角，所述焊枪的焊丝干伸长10-20mm，所述焊枪使用金属粉芯焊丝；
(3)启动所述焊接机器人，使所述焊丝沿所述焊接方向对所述填角缝进行焊接。
2.如权利要求1所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，所述步骤(3)中，进行焊接之前，还包括使所述焊丝沿所述焊接方向在所述填角缝上记录起弧点与停弧点的步骤，使所述焊丝在焊接过程中对所述起弧点与停弧点之间的填角缝进行焊接。
3.如权利要求1所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，所述填角缝的装配间隙≤4mm。
4.如权利要求3所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，所述进行焊接时，当所述填角缝的装配间隙≤2.5mm时，所述焊丝对所述填角缝进行单道焊接；当所述填角缝的装配间隙＞2.5mm且间隙≤4mm时，所述焊丝对所述填角缝进行多道焊接。
5.如权利要求1所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，所述焊接机器人在焊接过程中，使用纯度≥99.5％的CO2焊接保护气体。
6.如权利要求1所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，所述焊枪与所述第一焊接板或第二焊接板之间形成有40°-50°的第二夹角。
7.如权利要求1所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，在所述进行焊接的过程中，控制焊接线能量≥0.5KJ/mm。
8.如权利要求1所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，在所述进行焊接的过程中，若是单焊道，则控制焊脚尺寸为3.4mm-6.8mm，焊接电流185-225A，电弧电压23-26V，焊接速度260-350mm/min。
9.如权利要求1所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，在所述进行焊接的过程中，若是多焊道，则控制焊脚尺寸为4.2mm-8.5mm，焊接电流为185-225A，电弧电压为22-26A，焊接速度为255-420mm/min。
10.权利要求9所述的金属粉芯焊丝立向下自动填角焊接方法，其特征在于，所述多焊道过程中，第一道焊接时，控制所述焊接电流为185-205A，电弧电压为22-25A，焊接速度为310-420mm/min，第n道焊接时，控制所述焊接电流为185-225A，电弧电压为23-26A，焊接速度为255-345mm/min，所述n为大于或等于2的整数。
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