權(quán)利要求

1.大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，包括以下步驟： 將兩塊待焊接的母材拼裝成立縫； 在所述母材的背面安裝焊接輔助工裝，所述焊接輔助工裝包括限位工裝和限位于所述限位工裝內(nèi)的陶瓷襯墊，所述陶瓷襯墊固設(shè)于兩個(gè)所述母材的背面，且與所述立縫對應(yīng)設(shè)置； 在焊接過程中，焊接機(jī)器人選取立向上倒退焊接模式、直流模式、短路過渡模式進(jìn)行焊接，且焊接機(jī)器人的焊槍偏上預(yù)設(shè)角度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，所述限位工裝上設(shè)置有限位槽，所述陶瓷襯墊限位于所述限位槽內(nèi)。 

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，所述陶瓷襯墊與所述限位槽的槽口平齊，或者所述陶瓷襯墊伸出所述限位槽的槽口。 

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，所述焊接機(jī)器人的焊槍偏上的預(yù)設(shè)角度為0～20°。 

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，在焊接過程中，所述焊接機(jī)器人的焊槍采用鋸齒形擺動方式進(jìn)行焊接。 

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，在焊接過程中，填充焊的焊槍的擺動幅度大于打底焊的焊槍的擺動幅度；蓋面焊的焊槍的擺動幅度大于填充焊的焊槍的擺動幅度。 

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，在焊接過程中，填充焊和蓋面焊的焊接電流大于打底焊的焊接電流。 

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，在焊接過程中，填充焊的焊槍在所述立縫的坡口兩側(cè)的停留時(shí)間大于打底焊和蓋面焊的焊槍在所述立縫的坡口兩側(cè)的停留時(shí)間。 

9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，打底焊的電弧挺度大于填充焊和蓋面焊的電弧挺度。 

10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的大間隙立縫的焊接工藝，其特征在于，在將兩塊待焊接的母材拼裝成立縫之前，對所述母材進(jìn)行清理； 在焊接全部完成后，還包括打磨焊接完成的焊縫的表面，清理焊接飛濺的步驟。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及大間隙立縫的焊接工藝。

背景技術(shù)

在船舶造船工業(yè)中，船體的焊接工作占據(jù)整個(gè)船體建造工作量的40％以上，而且焊接是一個(gè)局部高能量熱輸入過程，不可避免的會產(chǎn)生焊接變形，在船體合攏及預(yù)合攏的施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)合攏縫焊接間隙，16mm以下焊接間隙通常用貼陶瓷襯墊的方法解決，但是對于其中8mm-16mm大間隙，焊縫填充量越大，焊接變形就越嚴(yán)大，嚴(yán)重的焊接變形會把陶瓷襯墊擠碎，從而無法保證焊接質(zhì)量。

另外，移動式焊接機(jī)器人由于其移動性，強(qiáng)的磁吸附力以及較高的智能化程度，已成為解決大型焊接結(jié)構(gòu)件自動化焊接的有效方法，在大型艦船艙體、甲板、船身以及管道焊接中得到了充分的應(yīng)用。但是焊接機(jī)器人對于大間隙焊縫的立焊接在焊接過程中，往往容易出現(xiàn)焊接缺陷，返修量大的問題，因此，亟需設(shè)計(jì)一種適用于大間隙立縫的焊接工藝，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種大間隙立縫的焊接工藝，解決了對于大間隙焊縫的立焊接，陶瓷襯墊容易變形，無法保證焊接質(zhì)量；而且焊接機(jī)器人在焊接過程中容易出現(xiàn)焊接缺陷，返修量大的技術(shù)問題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種大間隙立縫的焊接工藝，包括以下步驟：

將兩塊待焊接的母材拼裝成立縫；

在所述母材的背面安裝焊接輔助工裝，所述焊接輔助工裝包括限位工裝和限位于所述限位工裝內(nèi)的陶瓷襯墊，所述陶瓷襯墊固設(shè)于兩個(gè)所述母材的背面，且與所述立縫對應(yīng)設(shè)置；

在焊接過程中，焊接機(jī)器人選取立向上倒退焊接模式、直流模式、短路過渡模式進(jìn)行焊接，且焊接機(jī)器人的焊槍偏上預(yù)設(shè)角度。

該大間隙立縫的焊接工藝通過在母材的背面安裝焊接輔助工裝，陶瓷襯墊限位于限位工裝內(nèi)，在焊接過程中陶瓷襯墊受到限位工裝的限位作用，避免出現(xiàn)較大的收縮變形，從而保證焊接質(zhì)量；在焊接過程中，焊接機(jī)器人選取立向上倒退焊接模式，直流模式、短路過渡模式進(jìn)行焊接，使焊縫能夠透過背面，焊池小而薄，焊槍擺動速度快，同時(shí)焊槍偏上預(yù)設(shè)角度，保證熔池冶金充分，熔池不堆積疊加，同時(shí)也避免熔覆金屬因重力作用下淌，進(jìn)而減少焊接缺陷，降低返修工作量。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，所述限位工裝上設(shè)置有限位槽，所述陶瓷襯墊限位于所述限位槽內(nèi)。

通過限位槽對陶瓷襯墊進(jìn)行限位，有效防止焊接過程中陶瓷襯墊變形，上述焊接輔助工裝的結(jié)構(gòu)簡單，容易制備。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，所述陶瓷襯墊與所述限位槽的槽口平齊，或者所述陶瓷襯墊伸出所述限位槽的槽口。

陶瓷襯墊與限位槽的槽口平齊，或者陶瓷襯墊伸出限位槽的槽口，以便于能夠使陶瓷襯墊對母材進(jìn)行支撐。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，所述焊接機(jī)器人的焊槍偏上的預(yù)設(shè)角度為0～20°。

焊槍機(jī)器人的焊槍偏上的預(yù)設(shè)角度為0～20°，該預(yù)設(shè)角度范圍能夠保證熔池冶金充分，熔池不堆積疊加，同時(shí)避免熔覆金屬因重力作用下淌。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，在焊接過程中，所述焊接機(jī)器人的焊槍采用鋸齒形擺動方式進(jìn)行焊接。

在焊接過程中，焊接機(jī)器人的焊槍采用鋸齒擺動方式進(jìn)行焊接，以使得整條焊縫的焊接填充效果較好。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，在焊接過程中，填充焊的焊槍的擺動幅度大于打底焊的焊槍的擺動幅度；蓋面焊的焊槍的擺動幅度大于填充焊的焊槍的擺動幅度。

上述設(shè)置能夠適應(yīng)立縫的坡口的形式，保證焊接質(zhì)量。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，在焊接過程中，填充焊和蓋面焊的焊接電流大于打底焊的焊接電流。

上述設(shè)置能夠適應(yīng)立縫的坡口的形式，保證焊接質(zhì)量。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，在焊接過程中，填充焊的焊槍在所述立縫的坡口兩側(cè)的停留時(shí)間大于打底焊和蓋面焊的焊槍在所述立縫的坡口兩側(cè)的停留時(shí)間。

上述設(shè)置保證焊錫填充飽滿，提高焊接質(zhì)量。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，打底焊的電弧挺度大于填充焊和蓋面焊的電弧挺度。

上述設(shè)置保證打底焊背面穿透，反面焊縫成型符合要求；保證填充焊和蓋面焊的焊接效果。

作為上述大間隙立縫的焊接工藝的一種優(yōu)選方案，在將兩塊待焊接的母材拼裝成立縫之前，對所述母材進(jìn)行清理；

在焊接全部完成后，還包括打磨焊接完成的立縫的表面，清理焊接飛濺的步驟。

在拼裝立縫之前，對母材進(jìn)行清理，以避免母材上的灰塵等雜質(zhì)對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響；在焊接全部完成后，打磨焊接完成的焊縫的表面，清理焊接飛濺，以去除焊縫上的毛刺，保證焊接質(zhì)量。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提出的大間隙立縫的焊接工藝，通過在母材的背面安裝焊接輔助工裝，陶瓷襯墊限位于限位工裝內(nèi)，在焊接過程中陶瓷襯墊受到限位工裝的限位作用，避免出現(xiàn)較大的收縮變形，從而保證焊接質(zhì)量；在焊接過程中，焊接機(jī)器人選取立向上倒退焊接模式，直流模式、短路過渡模式進(jìn)行焊接，使焊縫能夠透過背面，焊池小而薄，焊槍擺動速度快，同時(shí)焊槍偏上預(yù)設(shè)角度，保證熔池冶金充分，熔池不堆積疊加，同時(shí)也避免熔覆金屬因重力作用下淌，進(jìn)而減少焊接缺陷，降低返修工作量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的焊接輔助工裝安裝于母材的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1、焊接輔助工裝 11、限位工裝；12、陶瓷襯墊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”、“固定”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本實(shí)施例的描述中，術(shù)語“上”、“下”、“右”、等方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述和簡化操作，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅僅用于在描述上加以區(qū)分，并沒有特殊的含義。

本實(shí)施例提供一種大間隙立縫的焊接工藝，包括以下步驟：

將兩塊待焊接的母材拼裝成立縫；

在母材的背面安裝焊接輔助工裝1，焊接輔助工裝1包括限位工裝11和限位于限位工裝11內(nèi)的陶瓷襯墊12，陶瓷襯墊12固設(shè)于兩個(gè)母材的背面，且與立縫對應(yīng)設(shè)置(參見圖1)；

在焊接過程中，焊接機(jī)器人選取立向上倒退焊接模式、直流模式、短路過渡模式進(jìn)行焊接，且焊接機(jī)器人的焊槍偏上預(yù)設(shè)角度。

該大間隙立縫的焊接工藝通過在母材的背面安裝焊接輔助工裝1，陶瓷襯墊12限位于限位工裝11內(nèi)，在焊接過程中陶瓷襯墊12受到限位工裝11的限位作用，避免出現(xiàn)較大的收縮變形，從而保證焊接質(zhì)量；在焊接過程中，焊接機(jī)器人選取立向上倒退焊接模式，直流模式、短路過渡模式進(jìn)行焊接，使焊縫能夠透過背面，焊池小而薄，焊槍擺動速度快，同時(shí)焊槍偏上預(yù)設(shè)角度，保證熔池冶金充分，熔池不堆積疊加，同時(shí)也避免熔覆金屬因重力作用下淌，進(jìn)而減少焊接缺陷，降低返修工作量。

具體地，限位工裝11上設(shè)置有限位槽，陶瓷襯墊12限位于限位槽內(nèi)。通過限位槽對陶瓷襯墊12進(jìn)行限位，有效防止焊接過程中因?yàn)槭軣崽沾梢r墊12發(fā)生變形，上述焊接輔助工裝1的結(jié)構(gòu)簡單，容易制備。限位槽的形狀和尺寸根據(jù)陶瓷襯墊12的尺寸進(jìn)行設(shè)置即可。

可選地，陶瓷襯墊12與限位槽的槽口平齊，或者陶瓷襯墊12伸出限位槽的槽口，以便于能夠使陶瓷襯墊12對母材進(jìn)行支撐。本實(shí)施例中，陶瓷襯墊12與限位槽的槽口相平齊，陶瓷襯墊12和限位工裝11均粘貼于母材的背面。

本實(shí)施例中，焊接機(jī)器人的焊槍偏上的預(yù)設(shè)角度為0～20°。該預(yù)設(shè)角度范圍能夠保證熔池冶金充分，熔池不堆積疊加，同時(shí)避免熔覆金屬因重力作用下淌。例如預(yù)設(shè)較為可以為0°、5°、8°、10°、15°、20°等，具體的焊槍的偏上角度根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)定即可。

在焊接過程中，焊接機(jī)器人的焊槍采用鋸齒形擺動方式小擺幅進(jìn)行焊接，以使得整條焊縫的焊接填充效果較好。

可選地，在焊接過程中，填充焊的焊槍的擺動幅度大于打底焊的焊槍的擺動幅度；蓋面焊的焊槍的擺動幅度大于填充焊的焊槍的擺動幅度，填充焊和蓋面焊的焊接電流大于打底焊的焊接電流。上述設(shè)置能夠適應(yīng)坡口的形式，保證焊接質(zhì)量。在焊接過程中，填充焊的焊槍在立縫的坡口兩側(cè)的停留時(shí)間大于打底焊和蓋面焊的焊槍在立縫的坡口兩側(cè)的停留時(shí)間。上述設(shè)置保證焊錫填充飽滿，提高焊接質(zhì)量。打底焊的電弧挺度大于填充焊和蓋面焊的電弧挺度。上述設(shè)置保證打底焊背面穿透，反面焊縫成型符合要求；保證填充焊和蓋面焊的焊接效果。

可選地，在將兩塊待焊接的母材拼裝成立縫之前，對母材進(jìn)行清理，以避免母材上的灰塵等雜質(zhì)對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響；在焊接全部完成后，還包括打磨焊接完成的焊縫的表面，清理焊接飛濺的步驟，以去除焊縫上的毛刺，保證焊接質(zhì)量。

以焊接母材材質(zhì)為AH32，母材厚度15mm，坡口為40°雙V型坡口，鈍邊0-1mm，焊接間隙9mm-10mm為例進(jìn)行具體說明：

首先，將兩塊待焊接的母材拼裝成立縫。

然后，在兩塊母材的背面粘貼焊接輔助工裝，陶瓷襯墊粘貼在焊縫位置處。

焊材選用GFL-71，直徑1.2mm藥芯焊絲。采用機(jī)器人焊接工藝，焊接電源為EWM352B。

打底焊接時(shí)，采用JOB 4焊接程序編號，直流模式，熔滴短路過渡形式，小幅擺動。送絲速度4.5m/min-4.7m/min，控制焊接參數(shù)，電流130A-150A，電壓20V-21V，保證熔滴不下淌?；赫{(diào)節(jié)為-1～-2，保證增加電弧挺度至-3，保證焊縫穿透力，焊速40mm/min-45mm/min，根據(jù)坡口形式及焊縫間隙，選擇擺幅8mm-9mm，左右停留0.4s，左右擺速28mm/s。打底焊縫成型良好，背面穿透，反面焊縫成型符合要求。

填充焊接時(shí)，填充焊時(shí)焊槍的擺動幅度要比打底焊時(shí)焊槍的擺動幅度大，焊接電流也要適當(dāng)加大，電弧在坡口兩側(cè)稍加停留。保證各焊道之間及焊道與坡口兩側(cè)很好地熔合。送絲速度6.0min-6.2m/min，弧壓調(diào)節(jié)為-2.5，此時(shí)焊接電流170A-180A，電壓20V-21V，焊接速度為75mm/min-80mm/min，填充蓋面焊接時(shí)不需要太大的電弧挺度，設(shè)定電弧挺度為-1，此時(shí)擺幅增加至11mm-13mm，左右兩側(cè)擺速30mm/s，左右停留0.6s。

蓋面焊接，擺動幅度要比填充焊時(shí)大，應(yīng)使熔池兩側(cè)超過坡口邊緣0.5mm～1.5mm，此時(shí)擺幅設(shè)定為13mm-15mm。送絲速度仍然調(diào)整為6.0-6.2m/min，弧壓調(diào)節(jié)為-2.5，保證焊接電流為150A-170A，電壓21V-22V，焊接速度65mm/min-70mm/min。由于是蓋面，不需要太大的電弧挺度，電弧挺度仍然設(shè)定為-1，左右停留0.4s，左右擺速為26mm/s。具體的參見表1。

表1機(jī)器人立焊焊接參數(shù)

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為了清楚說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

大間隙立縫的焊接工藝.pdf