一种坡口焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种坡口焊接方法，包括根据焊缝不同截面积设置多个焊接参数组，形成焊接工艺参数数据库；计算焊缝的层数和层高、每层焊缝的焊接道数、每道焊缝的宽度、每道焊缝的截面积、焊枪摆幅以及焊道起弧点的坐标。依据计算得到的该坡口焊接参数，在焊接工艺参数数据库内选定与该坡品焊接参数相同的焊接参数组实施焊接。本发明专利技术提供的坡口焊接方法，通过对坡口焊缝的多层多道焊接工艺参数进行计算后，可自动生成焊接路径排布和自动生成焊接参数数据，从而实现自动焊接，可大大减少人工作业者的操作，提高作业效率，即取消多层多道焊缝的编程和示教作业，同时自动生成的焊接路径和参数匹配精度更高，提高了焊接的质量。提高了焊接的质量。提高了焊接的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种坡口焊接方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，具体地，涉及一种坡口焊接方法。

技术介绍

[0002]大型钢构工件焊接中，往往厚板比例较高。厚板焊接通常需要开坡口实施多层多道焊接。其焊接量非常大，如在大型盾构机产品中，其板厚在25mm
‑
150mm的钢板占有较大比例。目前常用的人工焊接生产方式，存在焊接生产率低、人员劳动强度大、质量稳定性差等问题。智能化和自动化的焊接小车和小型可移动试轨道机器人是解决该问题的有效方法。而厚板智能焊接的首要问题是解决设备操作中路径规划和焊接参数调试。
[0003]目前市场上焊接小车在多层多道焊缝焊接时，其焊接路径规划和焊接参数选取都是人工调整，人工调整作业时间长，操作复杂，需要示教确认。生成效率低，并且人工调整路径位置偏差大，影响焊接质量。
[0004]焊接机器人在进行多次多道焊接时，大多采用示教法，需要作业者对焊缝手工调整焊接路径与起弧点、息弧点位置，并手工设定各层对应的焊接参数。需要操作者编订相应程序。每道焊缝编程需要大量编程时间。程序重复使用时，对工件拼装的精度要求较高，如间隙差异较大时，程序不能自动纠正，会造成焊接不良情况。而大型钢构件在拼装时往往精度不高。
[0005]大型厚板钢构件在推进智能化焊接时，需要研究一种能准确判定焊接路径、适应能力强能自动识别拼装偏差对焊接的影响，依据不同坡口形式，不同拼装状况能自主确认焊道排布，自主选取匹配焊接参数实施自动化焊接，减少人工操作。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种坡口焊接方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种坡口焊接方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、建立焊接工艺参数数据库：根据焊缝不同截面积设置多个焊接参数组，形成焊接工艺参数数据库；
[0009]步骤二、计算所需焊接的坡口焊接参数：计算焊缝的层数和层高、每层焊缝的焊接道数、每道焊缝的宽度、每道焊缝的截面积、每道焊缝在焊接时的摆动幅度以及每道焊缝的起始位置坐标；
[0010]步骤三、实施焊接：依据计算得到的该坡口焊接参数，在焊接工艺参数数据库内选定与该坡品焊接参数相同的焊接参数组实施焊接。
[0011]可选的，根据工件的坡口的深度h、角度2β、根部间隙a尺寸，将所需焊接的坡口采用从下至上依次设置为打底层、填充层和盖面层的方式进行区分。
[0012]可选的，所述打底层的焊接参数的设定方法如下：
[0013]1)将打底层的层数设为1层；
[0014]2)将打底层的层高h
底
设置尺寸范围为3mm
‑
6mm；
[0015]3)将打底层的焊接道数设置为1道；
[0016]4)通过下式计算打底层的焊缝宽度C
底
：
[0017]C
底
＝h
底
×
tanβ
×
2+a；
[0018]5)打底层焊缝的摆动幅度[F]底
通过[F]底
＝C
底
/2+1进行计算，得到打底层焊缝的摆动幅度[F]底
。
[0019]6)通过下式计算打底层的焊缝截面积S
底
：
[0020]S
底
＝k
底
×
S
底理论
[0021]S
底理论
＝(a+C
底
)
×
h
底
/2
[0022]其中：S
底理论
为打底层理论截面积，k
底
为打底层焊缝成形面积系数。
[0023]可选的，所述打底层实施焊接的具体方法如下：
[0024]1)选定焊接工艺参数：依据打底层的焊接截面积S
底
，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；
[0025]2)设定打底层的焊枪起始位置：以坡口底部为Z起点、坡口间隙中心为X起点，设置为打底层焊枪的起始位置；
[0026]3)根据打底层的焊接工艺参数，打底层焊接摆动幅度，从起始位置开始实施打底层的焊接。
[0027]可选的，所述盖面层的焊接参数的设定方法如下：
[0028]1)将盖面层的层数设置为1层；
[0029]2)将盖面层的层高h
面
设置为1mm
‑
3mm；
[0030]3)通过下式计算盖面层的焊接道数|f
面i
|：
[0031]|f
面i
|＝(C
面
+4)/C
[0032]其中：|f
面i
|采用向上取整的方式取整数，C
面
为工件坡口的上部宽度，C为单道焊缝成形允许的最大宽度；
[0033]4)通过下式计算盖面层每道焊缝宽度C
面i
：
[0034]C
面i
＝(C
面
+4)/|f
面i
|；
[0035]5)计算盖面层每道焊缝的摆动幅度[F
面
]，通过[F
面
]＝(C
面
+4)/(2|f
面i
|)+1计算获得；
[0036]6)通过下式计算盖面层的每道焊缝截面积S
面i
：
[0037]S
面i
＝S
面
/|f
面i
|
[0038]S
面
＝(C
面
+C
面下
)
×
h
面
/2
×
k
[0039]其中：S
面
为盖面层面积，C
面
为坡口上部宽度，k为焊缝余高系数。
[0040]可选的，所述盖面层实施焊接的具体方法如下：
[0041]1)选定焊接工艺参数：依据盖面层的焊缝截面积S
面
，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；
[0042]2)设定盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置：X轴正对坡口中心并向远离坡口中心的方向移动((C
面
+4)/2|f
面i
|)
×
(|f
面i
|
‑
1)的距离、Z方向相对坡口底部沿高度方向位移h
‑
h
面
的距离为焊枪的起始位置，作为盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置；
[0043]3)设定盖面层第2道焊缝至第|f
面i
|道焊缝的焊枪起始位置：以盖面层第1道缝的焊枪起始位置为基准点，采用单次在X轴方向上向靠近坡口中心位置的方向移动((C
面
+4)/|
f
面i
|)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种坡口焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、建立焊接工艺参数数据库：根据焊缝不同截面积设置多个焊接参数组，形成焊接工艺参数数据库；步骤二、计算所需焊接的坡口焊接参数：计算焊缝的层数和层高、每层焊缝的焊接道数、每道焊缝的宽度、每道焊缝的截面积、每道焊缝在焊接时的摆动幅度以及每道焊缝的起始位置坐标；步骤三、实施焊接：依据计算得到的该坡口焊接参数，在焊接工艺参数数据库内选定与该坡品焊接参数相同的焊接参数组实施焊接。2.根据权利要求1所述的坡口焊接方法，其特征在于，根据工件的坡口的深度h、角度2β、根部间隙a尺寸，将所需焊接的坡口采用从下至上依次设置为打底层、填充层和盖面层的方式进行区分。3.根据权利要求2所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述打底层的焊接参数的设定方法如下：1)将打底层的层数设为1层；2)将打底层的层高h
底
设置尺寸范围为3mm
‑
6mm；3)将打底层的焊接道数设置为1道；4)通过下式计算打底层的焊缝宽度C
底
：C
底
＝h
底
×
tanβ
×
2+a；5)打底层焊缝的摆动幅度[F]
底
通过[F]
底
＝C
底
/2+1进行计算，得到打底层焊缝的摆动幅度[F]
底
。6)通过下式计算打底层的焊缝截面积S
底
：S
底
＝k
底
×
S
底理论
S
底理论
＝(a+C
底
)
×
h
底
/2其中：S
底理论
为打底层理论截面积，k
底
为打底层焊缝成形面积系数。4.根据权利要求3所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述打底层实施焊接的具体方法如下：1)选定焊接工艺参数：依据打底层的焊接截面积S
底
，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；2)设定打底层的焊枪起始位置：以坡口底部为Z起点、坡口间隙中心为X起点，设置为打底层焊枪的起始位置；3)根据打底层的焊接工艺参数，打底层焊接摆动幅度，从起始位置开始实施打底层的焊接。5.根据权利要求2所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述盖面层的焊接参数的设定方法如下：1)将盖面层的层数设置为1层；2)将盖面层的层高h
面
设置为1mm
‑
3mm；3)通过下式计算盖面层的焊接道数|f
面i
|：|f
面i
|＝(C
面
+4)/C其中：|f
面i
|采用向上取整的方式取整数，C
面
为工件坡口的上部宽度，C为单道焊缝成形
允许的最大宽度；4)通过下式计算盖面层每道焊缝宽度C
面i
：C
面i
＝(C
面
+4)/|f
面i
|；5)计算盖面层每道焊缝的摆动幅度[F
面
]，通过[F
面
]＝(C
面
+4)/(2|f
面i
|)+1计算获得；6)通过下式计算盖面层的每道焊缝截面积S
面i
：S
面i
＝S
面
/|f
面i
|S
面
＝(C
面
+C
面下
)
×
h
面
/2
×
k其中：S
面
为盖面层面积，C
面
为坡口上部宽度，k为焊缝余高系数。6.根据权利要求5所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述盖面层实施焊接的具体方法如下：1)选定焊接工艺参数：依据盖面层的焊缝截面积S
面
，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；2)设定盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置：X轴正对坡口中心并向远离坡口中心的方向移动((C
面
+4)/2|f
面i
|)
×
(|f
面i
|
‑
1)的距离、Z方向相对坡口底部沿高度方向位移h
‑
h
面
的距离为焊枪的起始位置，作为盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置；3)设定盖面层第2道焊缝至第|f
面i
|道焊缝的焊枪起始位置：以盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，李肖，蒲英钊，戴熙礼，李鹏，王文华，周刚，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：