CN114850635A - 用于工件的焊接方法及***、处理器及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于工件的焊接方法及***、处理器及存储介质，属于焊接技术领域。工件包括相互垂直的底板和立板，立板靠近底板的端部设置有两个斜面和连接于两个斜面的过渡平面，过渡平面与底板平行，用于工件的焊接方法包括：控制机器人分别位于过渡平面的两侧的同一位置，其中，机器人包括第一机器人和第二机器人，用于对工件进行焊接；控制第一机器人开启焊接模式，以按照预设焊接速度和预设焊接方向进行焊接；在第一机器人的焊接距离位于预设距离范围内的情况下，控制第二机器人开启焊接模式，以实现打底焊接，其中打底焊接为将过渡平面与底板进行焊接。本发明可以解决工件焊接变形的问题。

Description

用于工件的焊接方法及***、处理器及存储介质

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体地涉及一种用于工件的焊接方法及***、处理器及存储介质。

背景技术

转台是泵车、起重机等工程机械的关键承载部件，对臂架起到连接和支撑的作用，有足够的强度和刚度，采用高强钢中厚板(例如，20～60mm)制作而成。转台通常为上方开口的箱型结构件，箱型结构件的焊缝接头形式一般为T型接头，即包括相互垂直的底板和立板。转台焊接过程中需要对焊接变形进行严格控制，以防止焊接完成后无法加工，造成在与臂架装配时产生干涉。现有技术中，箱型结构件的焊接通常采用单枪焊接，而单枪焊接的方式无法实现热平衡，容易发生角变形，导致立板往一侧倾斜。因此，现有技术存在工件焊接过程中易发生焊接变形的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于工件的焊接方法及***、处理器及存储介质，以解决现有技术存在的工件焊接过程中易发生焊接变形的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种用于工件的焊接方法，工件包括相互垂直的底板和立板，立板靠近底板的端部设置有两个斜面和连接于两个斜面的过渡平面，过渡平面与底板平行，焊接方法包括：

控制机器人分别位于过渡平面的两侧的同一位置，其中，机器人包括第一机器人和第二机器人，用于对工件进行焊接；

控制第一机器人开启焊接模式，以按照预设焊接速度和预设焊接方向进行焊接；

在第一机器人的焊接距离位于预设距离范围内的情况下，控制第二机器人开启焊接模式，以实现打底焊接，其中打底焊接为将过渡平面与底板进行焊接。

在本发明实施例中，焊接方法还包括：获取机器人的姿态信息，其中姿态信息包括机器人的焊接末端分别与底板的第一夹角、与立板的第二夹角以及与预设焊接方向的第三夹角；根据姿态信息和预设姿态范围控制机器人的姿态，以使机器人的姿态在预设姿态范围内，其中预设姿态范围包括与第一夹角对应的第一预设夹角范围、与第二夹角对应的第二预设夹角范围以及与第三夹角对应的第三预设夹角范围。

在本发明实施例中，第一预设夹角范围为30至40度，第二预设夹角范围为50至60度，第三预设夹角范围为80至100度。

在本发明实施例中，机器人还用于焊前预热；焊接方法还包括：控制第一机器人和第二机器人分别位于立板两侧靠近底板的同一位置；控制第一机器人和第二机器人同时开启预热模式，以按照预设预热速度和预设预热方向对工件进行预热；在工件的焊接区域的温度位于预设预热温度范围内的情况下，中止预热模式。

在本发明实施例中，立板包括第一立板和第二立板，分别设置于底板的两侧；焊接方法还包括：控制第一机器人和第二机器人交替在第一立板、第二立板的两侧进行焊前预热，直至工件的焊接区域的温度位于预设预热温度范围。

在本发明实施例中，立板包括第一立板和第二立板，分别设置于底板的两侧；机器人还用于对工件进行填充焊接；焊接方法还包括：控制底板与水平面的夹角位于第四预设夹角范围；控制第一机器人和第二机器人的焊接末端分别与水平面的夹角位于第五预设夹角范围；控制第一机器人和第二机器人分别对第一立板和第二立板的同一侧的斜面与底板之间的间隙进行填充焊接。

在本发明实施例中，第四预设夹角范围为30至60度，第五预设夹角范围为80至100度。

在本发明实施例中，焊接方法还包括：在确定立板的厚度位于第一预设厚度范围、过渡平面的宽度位于第一预设宽度范围以及斜面的角度位于第一预设倾角范围的情况下，确定过渡平面与底板的组对间隙位于第一预设间隙范围；在确定立板的厚度位于第一预设厚度范围、过渡平面的宽度位于第二预设宽度范围以及斜面的角度位于第二预设倾角范围的情况下，确定过渡平面与底板的组对间隙位于第二预设间隙范围；在确定立板的厚度位于第二预设厚度范围、过渡平面的宽度位于第一预设宽度范围以及斜面的角度位于第三预设倾角范围的情况下，确定过渡平面与底板的组对间隙位于第一预设间隙范围；在确定立板的厚度位于第二预设厚度范围、过渡平面的宽度位于第二预设宽度范围以及斜面的角度位于第四预设倾角范围的情况下，确定过渡平面与底板的组对间隙位于第三预设间隙范围。

在本发明实施例中，第一预设厚度范围为20至40毫米，第二预设厚度范围为40至60毫米，第一预设宽度范围0至1毫米，第二预设宽度范围2至5毫米，第一预设倾角范围为35至45度，第二预设倾角范围为45至60度，第三预设倾角范围为45至55度，第四预设倾角范围为50至70度，第一预设间隙范围为1至3毫米，第二预设间隙范围为2至4毫米，第三预设间隙范围为4至6毫米。

本发明实施例第二方面提供一种处理器，被配置成执行根据上述的用于工件的焊接方法。

本发明实施例第三方面提供一种用于工件的焊接***，包括：机器人，包括第一机器人和第二机器人，用于对工件进行焊接；以及根据上述的处理器。

在本发明实施例中，用于工件的焊接***还包括：变位机，用于调整工件的位置和/或角度。

在本发明实施例中，用于工件的焊接***还包括：温度检测装置，用于检测工件的温度。

本发明实施例第四方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行根据上述的用于工件的焊接方法。

上述用于工件的焊接方法，通过控制第一机器人和第二机器人分别位于过渡平面的两侧的同一位置，并控制第一机器人开启焊接模式，在第一机器人的焊接距离位于预设距离范围内时控制第二机器人开启焊接模式，以实现打底焊接，上述焊接方法采用双机器人进行底板和立板的打底焊接，可以解决单枪焊接方式存在的易发生角变形而使得立板朝一侧倾斜的问题，此外，双面双电弧非对称同步平角焊接的方式可以实现焊缝根部完全熔透，不需要额外再进行背面清根工作，且双面双弧焊的两焊道具有相互预热作用，前电弧对后焊道有预热作用，后电弧对前焊道有后热作用，该焊接方法能改善焊缝组织，降低残余应力，减小冷裂纹倾向。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了本发明一实施例中用于工件的焊接方法的流程示意图；

图2示意性示出了本发明一具体实施例中用于工件的焊接方法的流程示意图；

图3示意性示出了本发明一实施例中工件(转台结构)的结构示意图；

图4a示意性示出了本发明一实施例中左立板同步预热示意图；

图4b示意性示出了本发明一实施例中右立板同步预热示意图；

图5a示意性示出了本发明一实施例中打底焊接主视示意图；

图5b示意性示出了本发明一实施例中打底焊接俯视示意图；

图5c示意性示出了本发明一实施例中打底焊接侧视示意图；

图5d示意性示出了本发明一实施例中工件局部示意图；

图6a示意性示出了本发明一实施例中立板左侧填充焊与盖面焊示意图；

图6b示意性示出了本发明一实施例中立板右侧填充焊与盖面焊示意图。

附图标记说明

1 底板 2 左立板

3 右立板

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1示意性示出了本发明一实施例中用于工件的焊接方法的流程示意图。如图1所示，在本发明实施例中，提供了一种用于工件的焊接方法，工件包括相互垂直的底板和立板，此时焊缝的接头类型为T型接头，立板靠近底板的端部设置有两个斜面和连接于两个斜面的过渡平面，过渡平面与底板平行，以该方法应用于处理器为例进行说明，该方法可以包括以下步骤：

步骤S102，控制机器人分别位于过渡平面的两侧的同一位置，其中，机器人包括第一机器人和第二机器人，用于对工件进行焊接。

可以理解，机器人的数量为两个，包括第一机器人和第二机器人，可以用于对工件进行焊接，具体地，第一机器人和第二机器人可以包括焊枪，以用于焊接。

具体地，处理器可以控制第一机器人和第二机器人分别位于立板端部的过渡平面的两侧的同一位置，保证第一机器人和第二机器人位于过渡平面两侧的相同位置，从而可以实现将过渡平面与底板的精准焊接。

步骤S104，控制第一机器人开启焊接模式，以按照预设焊接速度和预设焊接方向进行焊接。

可以理解，焊接模式即按照预设焊接速度和预设焊接方向进行焊接，预设焊接速度为预先设置的机器人焊接的速度，具体可以是机器人端部的焊枪的移动速度，例如，400～600mm/min。预设焊接方向为根据工件的具体结构和摆放方向事先确定的焊接方向，例如，当立板与底板靠近时，立板与底板靠近的一侧所属的方向即为预设焊接方向。

具体地，当第一机器人和第二机器人均位于过渡平面的两侧时，此时表明第一机器人和第二机器人已经就位，做好焊接准备可以开始进行焊接，处理器先控制第一机器人开启焊接模式，即先控制第一机器人按照预设焊接速度和预设焊接方向进行过渡平面的一侧与底板的焊接。

步骤S106，在第一机器人的焊接距离位于预设距离范围内的情况下，控制第二机器人开启焊接模式，以实现打底焊接，其中打底焊接为将过渡平面与底板进行焊接。

可以理解，打底焊接为将立板的过渡平面与底板进行焊接的过程，也就是将立板的过渡平面与底板之间的间隙进行焊接。预设距离范围为预先设置的第一机器人和第二机器人的焊接间隔距离的合适区间，例如，20～60mm。也就是说，第一机器人和第二机器人在进行打底焊接时，必须保证两者的焊接端部(可以是焊枪末端)在焊接方向上存在一定的间隔距离，间隔距离过大容易导致焊缝根部不容易焊透，间隔距离过小，两焊枪的电弧部分重合，电弧容易相互干扰，影响焊接效果。

具体地，当第一机器人焊接的距离在预设距离范围(例如，20～80mm)内的时候，处理器控制第二机器人开启焊接模式，即按照预设焊接速度和预设焊接方向进行过渡平面的另一侧与底板的焊接，从而实现双面双电弧非对称同步平角焊接。

上述用于工件的焊接方法，通过控制第一机器人和第二机器人分别位于过渡平面的两侧的同一位置，并控制第一机器人开启焊接模式，在第一机器人的焊接距离位于预设距离范围内时控制第二机器人开启焊接模式，以实现打底焊接，上述焊接方法采用双机器人进行底板和立板的打底焊接，可以解决单枪焊接方式存在的易发生角变形而使得立板朝一侧倾斜的问题，此外，双面双电弧非对称同步平角焊接的方式可以实现焊缝根部完全熔透，不需要额外再进行背面清根工作，且双面双弧焊的两焊道具有相互预热作用，前电弧对后焊道有预热作用，后电弧对前焊道有后热作用，该焊接方法能改善焊缝组织，降低残余应力，减小冷裂纹倾向。

在一个实施例中，预设距离范围为20至60毫米。可以理解地，双电弧的相对距离范围控制，既能避免双电弧的相互干扰导致焊接缺陷，又可以实现焊缝根部完全熔透、改善焊缝组织。

在一个实施例中，用于工件的焊接方法还可以包括：获取机器人的姿态信息，其中姿态信息包括机器人的焊接末端分别与底板的第一夹角、与立板的第二夹角以及与预设焊接方向的第三夹角；根据姿态信息和预设姿态范围控制机器人的姿态，以使机器人的姿态在预设姿态范围内，其中预设姿态范围包括与第一夹角对应的第一预设夹角范围、与第二夹角对应的第二预设夹角范围以及与第三夹角对应的第三预设夹角范围。

可以理解，机器人的姿态信息即机器人的焊接末端的角度信息，包括第一夹角、第二夹角以及第三夹角，第一夹角为机器人的焊接末端(可以是焊枪末端)与底板的夹角，第二夹角为机器人的焊接末端(可以是焊枪末端)与立板的夹角，第三夹角为机器人的焊接末端(可以是焊枪末端)与预设焊接方向的夹角。预设姿态范围为预先设置的机器人的焊接末端的姿态角度范围，包括第一预设夹角范围、第二预设夹角范围以及第三预设夹角范围，第一预设夹角范围为第一夹角对应的预设角度范围，第二预设夹角范围为第二夹角对应的预设角度范围，第三预设夹角范围为第三夹角对应的预设角度范围。

具体地，处理器可以获取机器人的姿态信息，从而根据姿态信息和预设姿态范围控制机器人的姿态，具体地，若机器人的姿态不在预设姿态范围内，处理器可以对机器人的姿态进行调整，以使得机器人的姿态在预设姿态范围内，否则不需要进行调整。

在本发明实施例中，通过对机器人的焊接姿态进行限定，电弧可以集中指向焊缝根部，有利于实现焊缝根部的完全焊透，提高焊接质量，得到较好的外观成形。

在一个实施例中，第一预设夹角范围为30至40度，第二预设夹角范围为50至60度，第三预设夹角范围为80至100度。

在本发明实施例中，当第一夹角位于本发明实施例中提供的角度范围(即30至40度)时，电弧集中指向焊缝根部，根部熔合良好，T型接头两侧(即立板两侧)焊缝熔宽、熔深和余高较为理想，外观成形良好。当第二夹角和第三夹角位于本发明实施例中提供的角度范围(即分别是50至60度、80至100度)时，电弧挺直，能量集中，熔滴以极大的加速度连续沿轴向射向熔池，细化晶粒，促进排除杂质气体及夹杂，易形成指状熔深，增大熔深，有利于根部完全焊透。也就是说，通过规定这些角度范围，有利于实现根部完全焊透、提高焊缝质量。

在一个实施例中，机器人还用于焊前预热；用于工件的焊接方法还包括：控制第一机器人和第二机器人分别位于立板两侧靠近底板的同一位置；控制第一机器人和第二机器人同时开启预热模式，以按照预设预热速度和预设预热方向对工件进行预热；在工件的焊接区域的温度位于预设预热温度范围内的情况下，中止预热模式。

可以理解，由于预热模式为焊接前的步骤，故也叫作焊前预热，预热模式的具体步骤是按照预设预热速度和预设预热方向对工件进行预热，从而使得工件的温度达到某一温度范围。预设预热温度范围为预先设置的预热后工件的焊接区域的温度期望达到的温度范围，例如100～150℃。预设预热速度为预先设置的机器人执行焊前预热步骤的速度。工件的焊接区域为立板和底板靠近的一侧的区域。

具体地，处理器在控制第一机器人和第二机器人进行焊接之前，可以先控制第一机器人和第二机器人分别位于立板两侧靠近底板的同一位置，并控制第一机器人和第二机器人同时开启预热模式，即控制第一机器人和第二机器人按照预设预热速度和预设预热方向对工件的焊接区域进行预热，以实现同步对称预热，当工件的焊接区域的温度位于预设预热温度范围内的时候，处理器可以中止机器人的预热模式，以停止预热。

在本发明实施例中，焊前预热可以预防冷热纹的产生，双机器人对称同步运动可以减小预热的变形，相对于单枪预热还可以提升焊接效率。

在一个实施例中，立板包括第一立板和第二立板，分别设置于底板的两侧；用于工件的焊接方法还包括：控制第一机器人和第二机器人交替在第一立板、第二立板的两侧进行焊前预热，直至工件的焊接区域的温度位于预设预热温度范围。

具体地，双机器人同时按相同的速度和相同方向进行同步移动，并在两立板之间交替同步预热，即第一机器人和第二机器人先同时对第一立板进行第一立板的第一道焊前预热工序，然后同时对第二立板进行第二立板的第一道焊前预热工序，再返回第一立板对第一立板进行第一立板的第二道焊前预热工序，再返回至第二立板进行第二立板的第二道焊前预热工序，如此往复交替同步预热，直至所有焊缝区域均达到设置温度。

在本发明实施例中，采用双机器人切换预热模式(例如切换预热枪)交替同步预热，可实现多个立板预热的热平衡。

在一个实施例中，立板包括第一立板和第二立板，分别设置于底板的两侧；机器人还用于对工件进行填充焊接；用于工件的焊接方法还包括：控制底板与水平面的夹角位于第四预设夹角范围；控制第一机器人和第二机器人的焊接末端与水平面的夹角位于第五预设夹角范围；控制第一机器人和第二机器人分别对第一立板和第二立板的同一侧的斜面与底板之间的间隙进行填充焊接。

可以理解，在对工件进行打底焊接之后，还可以对工件进行填充焊接，即将立板的两个斜面与底板之间的间隙进行填充。第四预设夹角范围为预先设置的双机器人对工件进行填充焊接时底板与水平面的夹角范围，第五预设夹角范围为预先设置的双机器人对工件进行填充焊接时机器人的焊接末端与水平面的夹角范围。

具体地，当对工件进行打底焊接之后，处理器可以控制第一机器人和第二机器人对工件进行填充焊接，具体地，处理器可以控制底板和水平面的夹角位于第四预设夹角范围内，并控制第一机器人和第二机器人的焊接末端分别与水平面的夹角位于第五预设夹角范围，进而控制第一机器人和第二机器人分别对第一立板和第二立板的同一侧(左侧或右侧)的斜面与底板之间的间隙进行填充焊接，例如，第一机器人对第一立板的左侧的斜面与底板之间的间隙进行填充焊接，第二机器人对第二立板的左侧的斜面与底板之间的间隙进行填充焊接。进一步地，在完成同一侧的填充焊接之后，处理器可以控制第一机器人和第二机器人进行另一侧的填充焊接，其步骤与上述步骤相同，即同样需要控制底板与水平面的夹角位于第四预设夹角范围内，以及机器人的焊接末端与水平面的夹角位于第五预设夹角范围内。

在一个实施例中，第四预设夹角范围为30至60度，第五预设夹角范围为80至100度。

在本发明实施例中，第四预设夹角范围为30至60度即船型位置，第五预设夹角范围为80至100度时，机器人的焊接末端(例如焊枪)处于垂直状态，采用双机器人在两立板交替同步船型焊接，船型焊可以让角焊缝两边产生均匀一致的焊脚尺寸，焊缝成型光滑美观，避免平角焊易产生的立板未熔合、塌陷、咬边等缺陷。船型焊相对于平角焊，可增大焊接电流，提高焊接效率。

在一个实施例中，用于工件的焊接方法还包括：在确定立板的厚度位于第一预设厚度范围、过渡平面的宽度位于第一预设宽度范围以及斜面的角度位于第一预设倾角范围的情况下，确定过渡平面与底板的组对间隙位于第一预设间隙范围；在确定立板的厚度位于第一预设厚度范围、过渡平面的宽度位于第二预设宽度范围以及斜面的角度位于第二预设倾角范围的情况下，确定过渡平面与底板的组对间隙位于第二预设间隙范围；在确定立板的厚度位于第二预设厚度范围、过渡平面的宽度位于第一预设宽度范围以及斜面的角度位于第三预设倾角范围的情况下，确定过渡平面与底板的组对间隙位于第一预设间隙范围；在确定立板的厚度位于第二预设厚度范围、过渡平面的宽度位于第二预设宽度范围以及斜面的角度位于第四预设倾角范围的情况下，确定过渡平面与底板的组对间隙位于第三预设间隙范围。

可以理解，第一预设厚度范围和第二预设厚度范围为预先设置的两种不同的立板的厚度范围，第一预设宽度范围和第二预设宽度范围为预先设置的两种不同的过渡平面的宽度范围，第一预设倾角范围、第二预设倾角范围以及第三预设倾角范围为预先设置的三种不同的斜面的倾斜角度范围，第一预设间隙范围、第二预设间隙范围以及第三预设间隙范围为预先设置的三种不同的过渡平面与底板的组对间隙范围，可以理解，由于立板并未与底板直接接触，只是事先进行了组对，故两者之间存在间隙，即组对间隙。

在本发明实施例中，立板板厚较薄时，焊枪可达性较好，可采用较小的坡口角度和组对间隙，在实现全熔透焊接的基础上，可以减少焊缝填充量，有利于提高焊接效率、降低成本。另外，若增加坡口钝边，有利于控制组对精度，但须相应的增大坡口角度和组对间隙，这样可提高焊缝根部的熔透能力。当立板板厚较厚时，较小的坡口角度和组对间隙会造成焊枪可达性差，电弧不稳定，电弧力无法到达焊缝根部，需要采用较大的坡口角度和组对间隙，提高焊枪可达性。同样的，若增加坡口钝边，有利于控制组对精度，但须相应的增大坡口角度和组对间隙，提高焊缝根部的熔透能力。

在一个实施例中，第一预设厚度范围为20至40毫米，第二预设厚度范围为40至60毫米，第一预设宽度范围0至1毫米，第二预设宽度范围2至5毫米，第一预设倾角范围为35至45度，第二预设倾角范围为45至60度，第三预设倾角范围为45至55度，第四预设倾角范围为50至70度，第一预设间隙范围为1至3毫米，第二预设间隙范围为2至4毫米，第三预设间隙范围为4至6毫米。

具体地，若立板板厚t为20～40mm的情况：当采用坡口钝边的宽度(即过渡平面的宽度)p为0～1mm、坡口角度(即斜面的角度)θ为35～45°时，相对应的过渡平面与底板的组对间隙g应为1～3mm；当采用坡口钝边p为2～5mm、坡口角度θ为45～60°时，相对应的组对间隙g应为2～4mm。

若立板板厚t为40～60mm的情况：当采用坡口钝边p为0～1mm、坡口角度θ为45～55°时，相对应的组对间隙g应为1～3mm；当采用坡口钝边p为2～5mm、坡口角度θ为50～70°时，相对应的组对间隙g应为4～6mm。

在本发明实施例中，通过采用本发明实施例中的具体数值范围，可以精准提高焊缝的熔透能力，进一步提高焊接效率，大大降低成本。规定了立板坡口尺寸(即斜面角度)和焊缝组对间隙(即过渡平面与底板的组对间隙)的参数组合，针对不同立板板厚范围，采用不同坡口尺寸和焊缝组对间隙的组合，这些坡口尺寸与组对间隙的参数组合在有利于实现免清根全熔透焊接基础上，还可以减少焊缝填充量、提高焊接效率，有利于控制组对精度。

转台是泵车、起重机等工程机械产品的关键承载部件，对臂架起到连接和支撑的作用，必须有足够的强度和刚度，设计为上方开口的箱型结构，采用20～60mm的高强钢中厚板。在焊接过程中必须对转台的焊接变形进行严格控制，以防止焊接完成后无法加工，造成在与臂架装配时产生干涉。必须严格控制转台焊接质量,以防止出现未焊透等焊接缺陷,保证转台焊接结构的可靠性。另外，由于为20～60mm的中厚板结构，焊缝金属的填充量很大，焊接时间很长。

本发明实施例中的工件具体可以是上方开口的箱型结构件，如工程机械领域转台机构件，箱型结构件的焊缝接头种类一般为T型接头。现有技术中，T型接头的焊接通常主要包括以下三个步骤：1)焊前预热：一般采用单枪的人工火焰预热；2)打底焊接：采用人工操作的熔化极气保焊接方法(MAG焊)，须严格控制焊接工艺，先正面打底焊接，从反面碳弧气刨清根、刨槽、打磨、预热后，再进行背面打底焊接的工艺；3)填充盖面焊接：采用人工MAG焊在平角位置多层多道焊接，或单机器人MAG焊在船型位置依次填充焊接。

上述现有技术存在以下缺点：1、焊接变形大：由于转台为上方开口的箱型结构，刚度较差。采用单预热枪和单焊枪焊接，无法实现热平衡，难以控制焊接变形；2、焊接质量控制难：厚板T型接头的全焊透的难度较大，对人工技能要求很高，且必须实施人工背面清根。当坡口角度和焊接间隙过小时，容易出现未焊透等缺陷；为了保证焊缝熔透性，需开很大坡口的角度，预留很大的焊接间隙，这不仅增加了焊缝填充量，且增加了焊接变形；3、效率低：①预热：人工单枪火焰加热，中厚板由于导热快，预热时间很长；②打底焊接：工序控制严格，工序繁多，周期长，生产效率低；③填充盖面焊：由于钢板厚度、坡口角度及焊缝间隙较大，造成焊缝填充量多，焊接时间很长；4、人工劳动强度大：背面清根噪音大、粉尘多，工作环境差；且箱型结构两立板之间的空间狭小，人工操作不方便。

转台是泵车、起重机的关键受力部件，通过销轴、油缸与臂架、基座体连接，实现臂架的回转变幅。转台主体结构由底板1、左立板2、和右立板3组成，如图3所示。两立板之间的上方为开口，在装配时将安装臂架，并实现臂架的回转和变福。

底板与立板之间的焊缝为T型接头，是转台结构的主焊缝，其不仅承载整个臂架***自重，还需要承载工作时的载荷，因此底板和立板的厚度可达20～60mm，且对其焊接质量要求很高，要求完全焊透。

另外，在焊接过程中必须对转台的焊接变形进行严格控制,以防止焊接完成后无法加工，造成在与臂架装配时产生干涉。但是转台结构为上方开口的箱型结构，其上方刚度较差，下方的T型接头焊接后容易产生立板角变形。

本发明实施例主要解决T型接头(例如转台结构件)焊接变形大、焊接质量控制难、效率低、人工劳动强度大的问题。

在本发明一具体实施例中，提供了一种用于工件的焊接方法，图2示意性示出了本发明一具体实施例中用于工件的焊接方法的流程示意图，如图2所示，具体可以包括以下步骤：

1)焊前准备：按照要求加工立板的坡口尺寸(如图5d)，焊前打磨焊缝区域及其附近30mm范围内区域，露出金属光泽。

2)组对立板和底板：按照产品图纸要求进行组对，控制立板相对于底板的位置度和垂直度，控制立板和底板的组对间隙，并点焊牢固。

3)工件定位夹紧：焊接变位机处于水平位置，将组对好的工件放置在变位机上，底板与变位机水平贴合(平角焊位置)。变位机对底板进行定位和夹紧，采用双焊接机器人对焊缝位置进行识别和定位。

4)焊前预热：双焊接机器人自动切换火焰预热枪，分别在左右立板进行交替同步预热，如图4所示，双预热枪同时按相同的速度和相同方向进行同步移动，并在左右两立板交替同步预热，一直预热到所有焊缝区域均达到设置温度。

5)打底焊接：双机器人均切换为焊枪，双焊枪分别位于同一立板的左右两侧，焊枪中心与工件底板和立板之间的角度如图5所示。双焊枪均位于焊缝起始端，前焊枪在起始端起弧并往焊接方向按设置焊接速度移动，当前焊枪焊接到两焊枪之间的设置间距D时，后焊枪起弧并按照同样的速度向同样的焊接方向同步移动。当前焊枪一直焊接到焊缝的末端时，前焊枪熄弧、结束焊接，后焊枪继续焊接到焊缝末端，也熄弧、结束焊接。打底焊接参数范围如表1所示。

6)填充、盖面焊接：变位机旋转，使工件处于图6a的状态，即工件底板与水平面的夹角为45°(可以是包括45°的一个适当范围)，即船型位置。双机器人分别移动至两立板的同一侧(如左侧)，焊枪处于垂直状态(即焊枪与水平面的夹角为90度左右)，即焊枪与底板的夹角为45°(即焊枪处于垂直状态)。两焊枪均从焊缝起始端同时起弧并同步往相同焊接方向移动，一直焊接到焊缝末端，两焊枪熄弧、机器人回归至初始位置。变位机旋转90°，使工件处于图6b的状态，双机器人移动至两立板的另一侧(如右侧)，焊枪与底板夹角为45°，两焊枪从焊缝起始端同时起弧并同步往相同焊接方向移动，一直焊接到焊缝末端，两焊枪熄弧、机器人回归至初始位置。采用同样的方法，双机器人在立板两侧交替填充盖面焊接，直到焊满焊缝并达到要求的焊缝尺寸为止。填充盖面焊接的焊接参数范围如表1所示。

表1主要焊接参数范围

综上，本发明实施例的主要工艺流程：①焊前准备：按照规定要求加工立板坡口；②底板与立板组对：按照规定要求控制焊缝间隙；③定位夹紧，工件上变位机，定位夹紧；④焊前预热：采用双机器人切换双预热枪在左右立板交替同步预热；⑤打底焊接：在立板两侧采用双面双电弧非对称同步平角焊接(在平角位置)；⑥填充盖面焊接：采用双机器人在左右两立板交替同步船型焊接(在船型位置)；⑦变位机旋转工件底板至水平位置，工件自动下件。焊前预热：采用双机器人切换双预热枪在左右立板交替同步预热，双预热枪在同一立板的两侧同时按相同的速度和相同方向进行同步移动，并在左右两立板交替同步预热，直至预热至预定温度。打底焊接：在立板两侧采用双面双电弧非对称同步平角焊接方法施焊(在平角位置)，并详细规定了此焊接方法的具体要求。

在本发明实施例中，立板坡口尺寸和焊缝组对间隙的规定范围如下(示意图如图5d所示)：

1)立板板厚t为20～40mm的情况：当采用坡口钝边的宽度(即过渡平面的宽度)p为0～1mm、坡口角度(即斜面的角度)θ为35～45°时，相对应的过渡平面与底板的组对间隙g应为1～3mm；当采用坡口钝边p为2～5mm、坡口角度θ为45～60°时，相对应的组对间隙g应为2～4mm。

2)立板板厚t为40～60mm的情况：当采用坡口钝边p为0～1mm、坡口角度θ为45～55°时，相对应的组对间隙g应为1～3mm；当采用坡口钝边p为2～5mm、坡口角度θ为50～70°时，相对应的组对间隙g应为4～6mm。

立板板厚较薄时，焊枪可达性较好，可采用较小的坡口角度和组对间隙，在实现全熔透焊接的基础上，可以减少焊缝填充量，有利于提高焊接效率、降低成本。另外，若增加坡口钝边，有利于控制组对精度，但须相应的增大坡口角度和组对间隙，这样可提高焊缝根部的熔透能力。

当立板板厚较厚时，较小的坡口角度和组对间隙会造成焊枪可达性差，电弧不稳定，电弧力无法到达焊缝根部，需要采用较大的坡口角度和组对间隙，提高焊枪可达性。同样的，若增加坡口钝边，有利于控制组对精度，但须相应的增大坡口角度和组对间隙，提高焊缝根部的熔透能力。

在本发明实施例中，打底焊接时焊枪角度的规定范围可以(示意图如图5所示)如下：

焊枪与底板的夹角α的范围为30～40°，焊枪与立板的夹角β范围为50～60°(因为底板和立板垂直，那么焊枪与底板的夹角加上焊枪与立板的夹角应刚好等于90度左右)，焊枪与底板的夹角γ范围为80～100°(即焊枪与焊接方向的夹角)。

当夹角α过大时，大部分电弧力指向底板，指向立板钝边处热量不足，根据空间位置对电弧的限制以及电压最小原理的作用，焊接电弧力无法集中于焊缝根部，造成未焊透。当夹角α过小时，大部分电弧推力指向立板，容易造成底板熔合不良。当夹角α位于本发明区域内时，电弧集中指向焊缝根部，根部熔合良好，T型接头两侧焊缝熔宽、熔深和余高较为理想，外观成形良好。

当夹角β、γ位于本发明区域内时，电弧挺直，能量集中，熔滴以极大的加速度连续沿轴向射向熔池，细化晶粒，促进排除杂质气体及夹杂，易形成指状熔深，增大熔深，有利于根部完全焊透。

在本发明实施例中，打底焊接时两电弧(中心)之间的距离D(图5b所示)的范围为20～60mm。当双弧间距过大，后弧对前焊道的背面起不到保护作用，背面焊道容易氧化，且电弧间相互作用的热量减小，熔深浅，焊缝根部不容易焊透；当双电弧间距过小，两电弧部分重合，电弧容易相互干扰，导致紊流而产生气孔，且焊接热输入很大，导致焊缝晶粒粗化。当电弧间距处于本发明区间时，电弧稳定，且前后电弧相互预热、后热，焊缝根部熔合好，焊缝组织改善，可以减小冷裂纹倾向。因此，必须严格控制焊枪(中心的)间距。

在本发明实施例中，对填充盖面双枪同步焊接的规定(如图6所示)如下所示：

工件底板与水平面的夹角为45°，即焊缝处于船型位置，采用双机器人分别位于两立板的同一侧(左侧或右侧)，同步同向焊接。

船型焊相对于平角焊，可增大焊接电流，增加焊缝熔深，提高焊接效率。另外，还可以让角焊缝两边产生均匀一致的焊脚尺寸，焊缝成型光滑美观，避免平角焊易产生的立板未熔合、塌陷、咬边等缺陷。双枪同时焊接，相对与单枪焊接，其焊接效率翻1倍以上。

填充盖面焊时，双机器人在立板的左侧和右侧交替同步船型焊接，这样交替同步焊接有利于实现立板左右两侧的焊接热平衡，有利于控制填充和盖面焊接时的立板变形。

综上可知，本发明实施例提供的技术方案存在以下有益效果：

1)解决焊接变形大的问题

本发明采用双机器人切换双预热枪交替同步预热(预热可以预防冷热纹的产生)，可实现立板预热的热平衡，减小预热的变形(对称同步运动)；②本发明在打底焊接时采用双机器人在立板两侧开展双面双电弧非对称同步平角焊接，双焊枪之间的距离非常短(D＝20～60mm)，立板左右两侧几乎实现了热平衡，防止立板打底焊接时产生角变形(往一侧倾斜)(不需要背面清根)；③本发明在填充盖面焊采用双机器人在两立板交替同步船型焊接，不仅提高效率，还可以通过交替焊接实现焊接变形的相互抵消，从而控制填充和盖面焊接时的立板变形。

2)解决焊接质量控制难的问题

在打底焊接时，本发明采用双面双电弧非对称同步平角焊接，实现焊缝根部完全熔透，不需要额外再进行背面清根工作。且双面双弧焊的两焊道具有相互预热作用，前电弧对后焊道有预热作用，后电弧对前焊道有后热作用。该焊接方法能改善焊缝组织，降低残余应力，并且可以减小冷裂纹倾向。

在填充盖面焊时，本发明采用采用双机器人在两立板交替同步船型焊接，船型焊可以让角焊缝两边产生均匀一致的焊脚尺寸，焊缝成型光滑美观，避免平角焊易产生的立板未熔合、塌陷、咬边等缺陷。

3)解决效率低的问题

本发明焊前预热采用双机器人切换双预热枪交替同步预热，相对于单枪预热，效率提升一倍。打底焊接采用双机器人双面双电弧非对称同步平角焊接不仅打底焊的纯焊接时间缩短一半，且实现免清根全熔透焊接，消除了人工背面清根的作业时间。填充盖面焊接时，采用双机器人在两立板交替同步船型焊接，船型焊相对于平角焊，可增大焊接电流20％以上，提高焊接效率20％；另外，双枪相对于单枪焊接，效率再提升一倍。可见本发明从预热、打底焊到填充盖面焊接，均大幅度提高焊接生产效率。

4)解决人工劳动强度大的问题

本发明采用双机器人双面双电弧非对称同步平角焊接，可实现免清根的全熔透焊接质量，免去了人工打底和人工背面清根的高强度操作。另外，本发明从预热、打底焊接、填充盖面焊都是机器人操作、机器人切换、变位机变位，实现了整个过程全自动化。

值得注意的是，本发明实施例所提供的用于工件的焊接方法的主要应用对象可以包括工程机械中的转台结构，转台主体结构为上方开口的箱型结构件，为中厚板T型接头，其他T型接头的箱型结构件也可以适用本发明实施例所提供的技术方案。本发明实施例采用双机器人切换双火焰预热枪进行焊前预热，该火焰预热枪也可采用电磁加热预热枪(中频感应加热)的方式，也可以实现双机器人自动切换。

本发明实施例还提供了一种处理器，被配置成执行根据上述实施例中的用于工件的焊接方法。

本发明实施例还提供了一种用于工件的焊接***，包括：机器人，包括第一机器人和第二机器人，用于对工件进行焊接；以及根据上述的处理器。

可以理解地，第一机器人和第二机器人可以对工件进行焊接，具体可以包括焊前预热、打底焊接以及填充(盖面)焊接。

在一个实施例中，用于工件的焊接***还包括：变位机，用于调整工件的位置和/或角度。

在一个实施例中，用于工件的焊接***还包括：温度检测装置，用于检测工件的温度。

具体地，温度检测装置可以包括但不限于温度传感器或者测温仪等温度检测仪器。

本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得处理器执行根据上述的用于工件的焊接方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种用于工件的焊接方法，其特征在于，所述工件包括相互垂直的底板和立板，所述立板靠近所述底板的端部设置有两个斜面和连接于所述两个斜面的过渡平面，所述过渡平面与所述底板平行，所述焊接方法包括：

控制机器人分别位于所述过渡平面的两侧的同一位置，其中，所述机器人包括第一机器人和第二机器人，用于对所述工件进行焊接；

控制所述第一机器人开启焊接模式，以按照预设焊接速度和预设焊接方向进行焊接；

在所述第一机器人的焊接距离位于预设距离范围内的情况下，控制所述第二机器人开启焊接模式，以实现打底焊接，其中所述打底焊接为将所述过渡平面与所述底板进行焊接。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法还包括：

获取所述机器人的姿态信息，其中所述姿态信息包括所述机器人的焊接末端分别与所述底板的第一夹角、与所述立板的第二夹角以及与所述预设焊接方向的第三夹角；

根据所述姿态信息和预设姿态范围控制所述机器人的姿态，以使所述机器人的姿态在所述预设姿态范围内，其中所述预设姿态范围包括与所述第一夹角对应的第一预设夹角范围、与所述第二夹角对应的第二预设夹角范围以及与所述第三夹角对应的第三预设夹角范围。

3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述第一预设夹角范围为30至40度，所述第二预设夹角范围为50至60度，所述第三预设夹角范围为80至100度。

4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述机器人还用于焊前预热；所述焊接方法还包括：

控制所述第一机器人和所述第二机器人分别位于所述立板两侧靠近所述底板的同一位置；

控制所述第一机器人和所述第二机器人同时开启预热模式，以按照预设预热速度和预设预热方向对所述工件进行预热；

在所述工件的焊接区域的温度位于预设预热温度范围内的情况下，中止所述预热模式。

5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述立板包括第一立板和第二立板，分别设置于所述底板的两侧；所述焊接方法还包括：

控制所述第一机器人和所述第二机器人交替在所述第一立板、所述第二立板的两侧进行焊前预热，直至所述工件的焊接区域的温度位于预设预热温度范围。

6.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述立板包括第一立板和第二立板，分别设置于所述底板的两侧；所述机器人还用于对所述工件进行填充焊接；所述焊接方法还包括：

控制所述底板与水平面的夹角位于第四预设夹角范围；

控制所述第一机器人和所述第二机器人的焊接末端分别与所述水平面的夹角位于第五预设夹角范围；

控制所述第一机器人和所述第二机器人分别对所述第一立板和所述第二立板的同一侧的所述斜面与所述底板之间的间隙进行填充焊接。

7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述第四预设夹角范围为30至60度，所述第五预设夹角范围为80至100度。

8.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法还包括：

在确定所述立板的厚度位于第一预设厚度范围、所述过渡平面的宽度位于第一预设宽度范围以及所述斜面的角度位于第一预设倾角范围的情况下，确定所述过渡平面与所述底板的组对间隙位于第一预设间隙范围；

在确定所述立板的厚度位于第一预设厚度范围、所述过渡平面的宽度位于第二预设宽度范围以及所述斜面的角度位于第二预设倾角范围的情况下，确定所述过渡平面与所述底板的组对间隙位于第二预设间隙范围；

在确定所述立板的厚度位于第二预设厚度范围、所述过渡平面的宽度位于第一预设宽度范围以及所述斜面的角度位于第三预设倾角范围的情况下，确定所述过渡平面与所述底板的组对间隙位于第一预设间隙范围；

在确定所述立板的厚度位于第二预设厚度范围、所述过渡平面的宽度位于第二预设宽度范围以及所述斜面的角度位于第四预设倾角范围的情况下，确定所述过渡平面与所述底板的组对间隙位于第三预设间隙范围。

9.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，所述第一预设厚度范围为20至40毫米，所述第二预设厚度范围为40至60毫米，所述第一预设宽度范围0至1毫米，所述第二预设宽度范围2至5毫米，所述第一预设倾角范围为35至45度，所述第二预设倾角范围为45至60度，所述第三预设倾角范围为45至55度，所述第四预设倾角范围为50至70度，所述第一预设间隙范围为1至3毫米，所述第二预设间隙范围为2至4毫米，所述第三预设间隙范围为4至6毫米。

10.一种处理器，其特征在于，被配置成执行根据权利要求1至9中任意一项所述的用于工件的焊接方法。

11.一种用于工件的焊接***，其特征在于，包括：

机器人，包括第一机器人和第二机器人，用于对工件进行焊接；以及

根据权利要求10所述的处理器。

12.根据权利要求11所述的焊接***，其特征在于，还包括：

变位机，用于调整所述工件的位置和/或角度。

13.根据权利要求11所述的焊接***，其特征在于，还包括：

温度检测装置，用于检测所述工件的温度。

14.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令在被处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求1至9中任意一项所述的用于工件的焊接方法。

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