一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法技术

本发明专利技术提出的是一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法。在柔性平台上进行管道内场校制，配备柔性平台自制夹具用以固定校制管道，实现管道的半自动机械装配；采用R型变位机及变位机自制对中夹具用以固定待焊管道并使之对中旋转，实现管件的快速装卡，带动管件360

【技术实现步骤摘要】
一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法


[0001]本专利技术涉及焊接领域的管道内场加工方法，特别是涉及一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法。

技术介绍

[0002]船舶系统管道制作具有形式多样、材料种类多、生产品种多、批量小、精度高、任务重的特点，属于典型的离散制造，但无法进行大规模批量化制造。管道制作所涉及材质种类繁多，包括奥氏体不锈钢、铁白铜、超低碳双相不锈钢以及碳钢等，焊缝类型差异性大，焊接收缩量难以预估。同时系统工作时管道压力大，对焊接质量要求非常严格。
[0003]结合以上特点，目前大部分管道预制只能采取传统的手工校制的方式，此装配方式效率低、精度低、返工量大，经常出现管道焊接后变形超差的现象。传统的管道焊接方式采用手工焊，手工焊接也存在部分缺点：焊工劳动强度大、焊接质量不易保证、焊接变形量大、焊缝返修率高。同时管道预制采用的制作工艺为“管道整体装配、整体焊接”。受装配精度、焊接收缩和焊接变形的影响，采用此工艺制作的管道在制作过程中，其形态和尺寸变化很大，难以满足装配精度设计要求。
[0004]目前国外很多厂家已经实现了系统管道的自动化、智能化焊接，在平面及空间管系制造方向，当前国内外有相关成熟设备推向市场。尽管功能上能够满足基础功能的需要，但就其功能上仅停留于单一行为尺寸批量化制造，整体上自动化、智能化水平较低。同时，由于焊接加热产生不均匀温度场而引起的残余应力，往往导致后期管道使用中的应力腐蚀、应力释放缺陷，基本无法满足装配精度及焊后成品质量需要。

技术实现思路
/>[0005]为了能够提高船舶管道内场制作及焊接质量，本专利技术提供了一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法。该方法通过柔性平台用于校制管道尺寸，变位机自制对中夹具工装用于将管道在柔性平台上限位，R型变位机用于带动管道旋转，焊接机器人沿管道轴向往复式运动，以此实现自动焊接；改变传统手工制作工艺流程，大幅度提高工作效率，解决管道内场预制制作的技术问题。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法，在柔性平台上进行管道内场校制，配备柔性平台自制夹具用以固定校制管道，实现管道的半自动机械装配；采用R型变位机及变位机自制对中夹具工装用以固定待焊管道并使之对中旋转，实现管件的快速装卡，带动管件360
°
旋转，并能和管机器人焊接系统进行联动；应用自动焊机器人完成焊接，将柔性装配及自动化焊接进行复合，包括如下步骤：1、施工人员识别管子制作图纸，将管道进行分段；先装配法兰A与管道A即焊缝1，再装配管道B与法兰B即焊缝2，最后将两端管道合拢焊接形成焊缝3；2、将分段管道分别放置在柔性平台上进行管道与法兰校制，按照图纸确定法兰转
角和曲角装配信息，法兰与管道坡口按照双V型无间隙坡口制作，并使用柔性平台自制夹具将其固定；双V型无间隙坡口，坡口倾角分别为15
°
和45
°
，单边焊缝宽度为4
+1
mm；3、分别将组对完成的焊缝1、焊缝2进行点焊；4、将已装配完成法兰的管道A和管道B分别置于R型变位机中，再通过变位机自制对中夹具工装将焊缝置于自动焊机器人施焊位置，并在管内充入保护气体；采用氩氦1:1配比的氩氦混合气时焊接效果为最佳，接熔深足够，且焊接过程足够稳定；5、驱动自动焊机器人及R型变位机，完成焊缝1及焊缝2的焊接任务；6、将焊接完成的两个分段管道使用柔性平台进行组对合拢，焊缝3的对接形式参照双V型无间隙坡口，坡口倾角分别为15
°
和45
°
，单边焊缝宽度为4
+1
mm；再通过柔性平台自制夹具将其固定；7、对完成的焊缝3进行点焊；8、将整体管道放置于R型变位机中，再通过变位机自制对中夹具工装将焊缝置于自动焊机器人施焊位置，并在管内充入保护气体；采用氩氦1:1配比的氩氦混合气时焊接效果为最佳，接熔深足够，且焊接过程足够稳定；9、驱动自动焊机器人及R型变位机，完成焊缝3的焊接任务。
[0007]积极效果：1、采用三维柔性管道装配平台，实现管道半自动化装配，专利技术新型坡口形式及对接方式，取消对接间隙，降低装配难度，有效提高装配精度；2、通过改变原有的制作工艺流程，将柔性装配及自动化焊接进行工种、工序复合，在大幅降低对工人的技能要求的同时，可实现焊工和管校工角色相互替代，提升人员流转与工位节拍效率，实现了自动化、数字化、高效高质的管系装配焊接制造。减少了周转环节，大幅度提高工作效率。
[0008]3、传统的加工模式是将整个管道分段，每次焊接后需人工测量、校正，再执行一下管道焊接。本专利技术方法通过对R型管道变位机适应性改造，实现三维管道的快速装卡和对中，并通过弧焊系统控制，实现与焊接机器人系统同步旋转焊接，通过焊接参数的固化及数据库的积累，可有效的预估焊接收缩量，同时变形量也可控制在0.5
°
以内，从而保证焊接变形的有效控制；4、能够实现的管系焊接接头形式包括短管
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法兰、短管
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弯头、直管
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直管、直管
‑
法兰、直管
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弯头对接自动焊等功能。从而实现系统管道预制的半自动化装配，管道的自动化焊接，满足焊接后成品尺寸
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3mm～+2mm的公差要求。
[0009]5、本专利技术的新型坡口形式较常规使用的30
°
V型坡口相比，可取消焊接塞块及减少焊接填充量。通过高速摄影的方法观察了不同保护气条件下的电弧形态和熔滴过渡特征，对电弧燃烧时的特征点进行光谱信号采集，分析不同保护气条件下光谱信号的差异，对焊后接头进行X射线检测，进而根据作用规律得到保护气体各组元对性能的响应关系，针对不同壁厚管系特征逆推出焊接工艺参数解，实现焊接接头显微组织与力学性能的优化。研究后采用氩氦1:1配比的氩氦混合气时焊接效果为最佳，接熔深足够，且焊接过程足够稳定。
[0010]6、通过设计变位机自制对中夹具工装，重点突破了大负载同轴对中与可变径向上的双轴联动的技术难题，实现复杂管系的高精度装配与优异的焊后变形抑制，同时大幅降低人工装夹难度与校形时间，保障了管系的高效高质量生产。
[0011]因此，适宜作为一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法应用。
附图说明
[0012]图1为待加工管道示意图；图2为两根单管与法兰分段装配示意图；图3为焊缝1自动焊接示意图；图4为焊缝2自动焊接示意图；图5为整体合拢装配示意图；图6为焊缝自动焊接示意图；图7为双V型坡口形式及对接参数标准图。
[0013]其中，1.装配法兰A，2.管道A，3.管道B，4.法兰B，5.柔性平台，6.柔性平台自制夹具，7.R型变位机，8.自动焊机器人，9.变位机自制对中夹具工装。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道柔性装配及自动化焊接复合型工作方法，其特征是：在柔性平台（5）上进行管道内场校制，配备柔性平台自制夹具（6）用以固定校制管道，实现管道的半自动机械装配；采用R型变位机（7）及变位机自制对中夹具工装（9）用以固定待焊管道并使之对中旋转，实现管件的快速装卡，带动管件360
°
旋转，并能和管机器人焊接系统进行联动；应用自动焊机器人（8）完成焊接，将柔性装配及自动化焊接进行复合，包括如下步骤：1）施工人员识别管子制作图纸，将管道进行分段；先装配法兰A （1）与管道A （2）即焊缝1，再装配管道B （3）与法兰B（4）即焊缝2，最后将两端管道合拢焊接形成焊缝3；2）将分段管道分别放置在柔性平台（5）上进行管道与法兰校制，按照图纸确定法兰转角和曲角装配信息，法兰与管道坡口按照双V型无间隙坡口制作，并使用柔性平台自制夹具（6）将其固定；双V型无间隙坡口，坡口倾角分别为15
°
和45
°
，单边焊缝宽度为4
+1
mm；3）分别将组对完成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，于新元，张鹏飞，满江，韩维良，张磊，
申请(专利权)人：渤海造船厂集团有限公司，
类型：发明
国别省市：