CN113369647A - 一种超高强钢机械手自动脉冲mig焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，包含以下步骤：在焊接前，先将待焊接钢板预热到100℃后，然后将待焊接钢板安装在2轴L型变位机上，焊接接头为对接接头或T形接头，通过机械手夹持焊丝对焊缝进行自动脉冲MIG焊接，焊接时焊接位置持续通入保护气体，待焊接钢板牌号为30CrNiMoNb，焊丝牌号为HGQ80。本发明提供了一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，采用“低强匹配”原则，实现抗拉强度为1727.3MPa，规定塑性延伸强度为1374.3MPa的超高强钢材料的机械手自动脉冲MIG焊接，工件变形小，保证了焊接质量和焊接效率。
Description
技术领域
本发明属于超高强钢焊接技术领域，具体涉及一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法。
背景技术
为了降低结构自重、提高承载能力，低合金高强度钢在工矿机械上的应用越来越受重视。近年来屈服强度>800MPa超高强度钢在国内的工程机械上被普遍采用，以满足工程机械向大型化、轻量化、高效能化方向发展的需求。由于超高强钢合金***复杂、淬硬性较大，焊接时容易产生冷裂纹；此外超高强钢强度级别高，焊接过程中容易导致包括焊接热影响区在内的焊接接头脆化。因此防止焊接冷裂纹产生、确保焊接接头具有优良的力学性能是该系列钢材的焊接技术关键。如公开号为CN107971610A的中国专利提供了一种高Ti超高强钢专用气体保护焊接工艺，但并不适用于牌号为30CrNiMoNb的防弹钢板，仍需要专用的焊接工艺来保证焊接质量和效率。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，采用“低强匹配”原则，实现抗拉强度为1727.3MPa，规定塑性延伸强度为1374.3MPa的超高强钢材料的机械手自动脉冲MIG焊接，工件变形小，保证了焊接质量和焊接效率。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，包含以下步骤：在焊接前，先将待焊接钢板预热到100℃后，预热区域为坡口侧20mm-25mm，然后将待焊接钢板安装在2轴L型变位机上，焊接接头为对接接头或T形接头，通过机械手夹持焊丝对焊缝进行自动脉冲MIG焊接，焊接时焊接位置持续通入保护气体，待焊接钢板牌号为30CrNiMoNb，焊丝牌号为HGQ80，采用机械手自动脉冲MIG焊接，为保证焊接质量和焊接效率，机器人***配置了完善的自保护功能和弧焊数据库，焊接过程一脉一滴控制技术，热输入少，工件变形小，符合“低强匹配”原则，满足使用要求。
所述焊接过程中，焊接电流为100A-150A，焊接电压15V-18V，焊丝干伸长12mm-15mm，保护气体流量为20L/min-25L/min，制定焊接的工艺参数，保证焊接质量。
所述保护气体为CO2和Ar的混合气体。
所述混合气体中CO2和Ar的体积比为8:2。
所述焊接过程中，待焊接钢板的理想状态是各个面均为平面，机械手上的传感器通过对待焊接钢板的实际边缘进行检索，计算与理想状态的变形量，并实时自动修正焊接路径，即使待焊接钢板本身存在变形或是在焊接过程中受热变形，都能够确保焊缝质量。
所述待焊接钢板实际边缘的检索方向包括焊接路径方向和焊接路径的垂直方向，每个检索方向上至少有两个检索点，实时追踪钢板焊接接头的变形情况，保证焊接质量。
所述对接接头的焊接路径为Sin型摆动、圆型摆动或8字型摆动，在焊缝填充和盖面时保证焊接质量和焊道美观。
所述T形接头的焊接路径为L型摆动，在焊缝填充和盖面时保证焊接质量和焊道美观。
所述对接接头采用V形坡口，V形坡口钝边间距和宽度与焊丝直径相同，钝边宽度为待焊接钢板厚度的五分之一。
所述T形接头采用K形坡口，K形坡口钝边间距和宽度与焊丝直径相同，钝边宽度为待焊接钢板厚度的五分之一。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，采用“低强匹配”原则，实现抗拉强度为1727.3MPa、规定塑性延伸强度为1374.3MPa的超高强钢材料的机械手自动脉冲MIG焊接。焊接后，该超高强钢板对接接头焊缝的抗拉强度不小于1100MPa、屈服强度不小于1100MPa、面弯和背弯能够达到180°无裂纹。焊接过程一脉一滴控制技术，热输入少，工件变形小，保证了焊接质量和焊接效率。
附图说明
图1-图3是本发明中机械手自动修正焊接路径的示意图；
图4是本发明中Sin型摆动焊接路径的示意图；
图5是本发明中圆型摆动焊接路径的示意图；
图6是本发明中8型摆动焊接路径的示意图；
图7是本发明中L型摆动焊接路径的示意图；
图8是本发明中对接接头的结构示意图；
图9、图10是本发明中脉冲MIG焊接的示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，包含以下步骤：在焊接前，先将待焊接钢板预热到100℃后，然后将待焊接钢板安装在2轴L型变位机上，焊接接头为对接接头或T形接头，通过机械手夹持焊丝对焊缝进行自动脉冲MIG焊接，焊接时焊接位置持续通入保护气体，待焊接钢板牌号为30CrNiMoNb，焊丝牌号为HGQ80，采用机械手自动脉冲MIG焊接，为保证焊接质量和焊接效率，机器人***配置了完善的自保护功能和弧焊数据库，焊接过程一脉一滴控制技术，如图9、图10所示，焊丝端部液态金属成铅笔尖状，细小熔滴从焊丝尖端一个接一个成轴线状向熔池过渡，焊接无飞溅，热输入少，工件变形小，待焊接钢板抗拉强度为1727.3MPa，规定塑性延伸强度为1374.3MPa，焊接接头的抗拉强度为1150MPa，规定塑性延伸强度为1130MPa，符合“低强匹配”原则，满足使用要求。
所述焊接过程中，焊接电流为100A-150A，焊接电压15V-18V，焊丝干伸长12mm-15mm，保护气体流量为20L/min-25L/min，制定焊接的工艺参数，保证焊接质量。
所述保护气体为CO2和Ar的混合气体。
所述混合气体中CO2和Ar的体积比为8:2。
如图1至图3所示，所述焊接过程中，待焊接钢板的理想状态是各个面均为平面，机械手上的传感器通过对待焊接钢板的实际边缘进行检索，计算与理想状态的变形量，并实时自动修正焊接路径，即使待焊接钢板本身存在变形或是在焊接过程中受热变形，都能够确保焊缝质量。
如图1、图2所示，所述待焊接钢板实际边缘的检索方向包括焊接路径方向和焊接路径的垂直方向，每个检索方向上至少有两个检索点，实时追踪钢板焊接接头的变形情况，保证焊接质量。
如图4至图6所示，所述对接接头的焊接路径为Sin型摆动、圆型摆动或8字型摆动，在焊缝填充和盖面时保证焊接质量和焊道美观。
如图7所示，所述T形接头的焊接路径为L型摆动，在焊缝填充和盖面时保证焊接质量和焊道美观。
如图8所示，所述对接接头采用V形坡口，V形坡口钝边间距和宽度与焊丝直径相同，钝边宽度为待焊接钢板厚度的五分之一。
所述T形接头采用K形坡口，K形坡口钝边间距和宽度与焊丝直径相同，钝边宽度为待焊接钢板厚度的五分之一。
实施例
焊接采用机械手自动焊接***，该***由焊接电源、6轴机械手本体、2轴L型变位机、清枪站、机械手控制柜和操作面板组成，2轴L型变位机的焊接工位和清枪站位于6轴机械手本体的工作范围内。
本实施例中待焊接钢板牌号为30CrNiMoNb，焊丝牌号为HGQ80，焊丝直径1.0mm，钢板厚度为5mm。在焊接前，先将待焊接钢板预热到100℃，预热区域为坡口侧20mm-25mm，然后将待焊接钢板安装在2轴L型变位机上，通过机械手夹持焊丝对焊缝进行自动脉冲MIG焊接，焊接电流为100A-150A，焊接电压15V-18V，焊丝干伸长12mm-15mm，焊接时焊接位置持续通入保护气体，保护气体流量为20L/min-25L/min，保护气体为CO2和Ar的混合气体，且CO2和Ar的体积比为8:2。
如图1至图3所示，所述焊接过程中，待焊接钢板的理想状态是各个面均为平面，机械手上的传感器通过对待焊接钢板的实际边缘进行检索，检索方向包括焊接路径方向和焊接路径的垂直方向，每个检索方向上至少有两个检索点，计算与理想状态的变形量，并实时自动修正焊接路径，保证焊接质量。
如图4至图6所示，所述焊接接头为对接接头时，焊接路径为Sin型摆动、圆型摆动或8字型摆动。对接接头采用V形坡口，V形坡口钝边间距和宽度与焊丝直径相同，均为1mm，V形坡口各尺寸如图8所示。
如图7所示，所述焊接接头为T形接头时，焊接路径为L型摆动。T形接头采用K形坡口，K形坡口钝边间距和宽度与焊丝直径相同，均为1mm。
焊接后的对接接头焊缝经过生产实验验证，其抗拉强度达到1150MPa、屈服强度达到1130MPa，面弯和背弯能够达到180°无裂纹，满足使用要求。
本发明提供的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，采用“低强匹配”原则，实现抗拉强度为1727.3MPa、规定塑性延伸强度为1374.3MPa的超高强钢材料的机械手自动脉冲MIG焊接。焊接后，该超高强钢板对接接头焊缝的抗拉强度不小于1100MPa、屈服强度不小于1100MPa、面弯和背弯能够达到180°无裂纹。焊接过程一脉一滴控制技术，热输入少，工件变形小，保证了焊接质量和焊接效率。
Claims (10)
1.一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于，包含以下步骤：在焊接前，先将待焊接钢板预热到100℃，预热区域为坡口侧20mm-25mm，然后将待焊接钢板安装在2轴L型变位机上，焊接接头为对接接头或T形接头，通过机械手夹持焊丝对焊缝进行自动脉冲MIG焊接，焊接时焊接位置持续通入保护气体，待焊接钢板牌号为30CrNiMoNb，焊丝牌号为HGQ80。
2.如权利要求1所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述焊接过程中，焊接电流为100A-150A，焊接电压15V-18V，焊丝干伸长12mm-15mm，保护气体流量为20L/min-25L/min。
3.如权利要求1所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述保护气体为CO2和Ar的混合气体。
4.如权利要求3所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述混合气体中CO2和Ar的体积比为8:2。
5.如权利要求1所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述焊接过程中，待焊接钢板的理想状态是各个面均为平面，机械手上的传感器通过对待焊接钢板的实际边缘进行检索，计算与理想状态的变形量，并实时自动修正焊接路径。
6.如权利要求5所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述待焊接钢板实际边缘的检索方向包括焊接路径方向和焊接路径的垂直方向，每个检索方向上至少有两个检索点。
7.如权利要求1所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述对接接头的焊接路径为Sin型摆动、圆型摆动或8字型摆动。
8.如权利要求1所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述T形接头的焊接路径为L型摆动。
9.如权利要求1所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述对接接头采用V形坡口，V形坡口钝边间距和宽度与焊丝直径相同，钝边宽度为待焊接钢板厚度的五分之一。
10.如权利要求1所述的一种超高强钢机械手自动脉冲MIG焊接方法，其特征在于：所述T形接头采用K形坡口，K形坡口钝边间距和宽度与焊丝直径相同，钝边宽度为待焊接钢板厚度的五分之一。
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