本发明专利技术提供一种适用于中薄壁结构的双面焊接装置及方法，双面焊接装置包括焊接电源、焊枪、超声传感定位装置、滑轮驱动装置、操作平台、控制系统及协调运动系统。操作平台设置于工件两侧，用于承载焊接电源等设备，并固定焊枪和超声传感定位装置；滑轮驱动装置用于为滑轮提供动力，滑轮设置于工件端面上；超声传感定位装置用于对工件焊缝进行扫描，控制系统及协调运动系统接收扫描结果并分析后，控制焊枪调整装置对焊枪前端位置进行微调，使得焊枪前端处于焊缝中心并以一定角度进行焊接；焊接电源具有氩弧焊功能并配置相应焊枪。本发明专利技术可用于铝镁合金等中薄壁结构的焊接，能够实现一定厚度范围内的一次焊接成形，减少焊接热变形，保证焊接质量。保证焊接质量。保证焊接质量。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于中薄壁结构的双面焊接装置及方法
[0001]本专利技术属于焊接
，尤其涉及一种适用于中薄壁结构的双面焊接装置及方法。
技术介绍
[0002]工业设备中有很多薄壁类设备，厚度一般在6mm左右，采用常规焊接方法如手工电弧焊、氩弧焊或气保焊均需要加工坡口，焊接多层，不仅焊接效率较低，而且焊接位置多变、焊接质量不稳定。对于石化项目中如气柜、铝镁合金料仓等筒体类结构，壁板厚度较薄，焊缝主要为对接横缝和对接纵缝，焊缝长度大且较为规则，适于开展自动化焊接。
[0003]现有焊接设备主要适用于焊条电弧焊或埋弧焊方法，在焊接铝镁等有色金属材质中线能量较大，易出现烧穿或气孔等质量问题，缺乏高效可靠的焊接装置和焊接技术，且传统的焊缝定位多采用激光跟踪方法，对于表面二次反射现象较为严重，不利于焊缝坡口信息的分析提取。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种适用于中薄壁结构的双面焊接装置及方法，实现了焊缝位置的准确定位，保证了焊接效果，同时使用氩弧焊方法，焊接线能量低，不易出现烧穿或气孔等质量问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种适用于中薄壁结构的双面焊接装置，包括设置在工件两侧的操作平台，操作平台的隔板上部安装有第一滑轮驱动装置、焊接电源及焊材，隔板下部安装有焊枪、焊枪调整装置、超声传感定位装置、控制系统及协调运动系统、第二滑轮驱动装置；第一滑轮驱动装置、第二滑轮驱动装置、焊接电源、焊枪调整装置、超声传感定位装置均与控制系统及协调运动系统信号连接；第一滑轮驱动装置、第二滑轮驱动装置)分别用于为第一滑轮、第二滑轮提供动力，第一滑轮、第二滑轮均与工件表面相接触，带动操作平台整体行走在工件表面。
[0007]进一步地，所述焊枪为氩弧焊枪，与焊接电源相连接。
[0008]进一步地，所述超声传感定位装置采用线性扫描方式，其安装位置与焊枪处于同一平行位置，且沿焊接方向设置于焊枪前方。
[0009]利用上述双面焊接装置的双面焊接方法，包括如下过程：
[0010]针对壁厚5mm以内的工件材料：
[0011]首先采用不加工坡口的方式对工件进行组对，然后将双面焊接装置安放于组对完成的工件两侧，调节两侧焊枪位置，使其对准焊缝表面，对超声传感定位装置以及焊枪调整装置进行调试，保证焊枪在焊接过程中处于焊缝间隙中心线位置；
[0012]采用双向同步法进行施焊，焊接过程中，超声传感定位装置实时对工件表面进行扫描并反馈至控制系统及协调运动系统，控制系统及协调运动系统获取超声传感定位装置
检测到的一组最短距离后，判断检测到的两个最短距离值是否一致，若不一致则控制焊枪调整装置对焊枪角度进行微调，保证焊枪与焊缝表面的夹角保持在90
°
；同时，控制系统及协调运动系统将该组最短距离与内部预设值进行比对分析，根据分析结果控制焊枪调整装置对焊枪高度位置进行微调；
[0013]针对壁厚为5～10mm的工件材料：
[0014]首先采用机械方法切割下料并加工坡口，形成双面单侧V型坡口，然后进行组对，设置焊枪角度；
[0015]接着两侧同时施焊，同时送丝，焊接过程中，超声传感定位装置实时对工件表面进行扫描并反馈至控制系统及协调运动系统，由控制系统及协调运动系统进行分析处理后得到焊缝根部位置、焊缝坡口上端面位置、焊缝间隙中心线位置数据，与内部预设的焊枪位置以及角度允许偏差等数据进行比对，进而控制焊枪调整装置对焊枪位置和角度进行微调，使得焊枪前端处于焊缝中心并以一定角度进行焊接。
[0016]进一步地，针对壁厚为5～10mm的所述工件，超声传感定位装置到焊缝根部的距离为L，2L＝V
超
·
t，其中，V
超
表示超声波在空气中的传播速度，t表示超声波从反射发出到接收的时间差；
[0017]在t这一时间段内，焊枪行走的距离为2S，2S＝V
枪
·
t，其中，V
枪
表示焊枪的行进速度；
[0018]则焊缝根部位置，即焊枪到其正下方焊缝根部的直线距离为H，
[0019]进一步地，针对壁厚为5～10mm的所述工件，坡口与超声传感中垂线存在夹角θ，则坡口上端面到超声传感定位装置的垂直距离H
坡
和坡口上端面到超声传感定位装置的垂直距离L
坡
为：
[0020]H
坡
＝H
·
cosθ；L
坡
＝H
·
sinθ
[0021]控制系统及协调运动系统通过对比两侧相应的H
坡
和L
坡
确定焊缝间隙中心线位置。
[0022]进一步地，针对壁厚5mm以内的所述工件，组对间隙为1～2mm；采用双向同步法进行施焊时，工件外侧为主填充焊丝，内侧配合，不填充焊丝，只送氩气进行背面保护，焊丝送进时与焊缝表面的夹角为15
°
，焊枪与焊缝表面的夹角保持在90
°
；氩弧焊填丝结构固定于焊枪上，以一定角度送入熔池，焊接时钨极直径为4mm，喷嘴直径位14mm，氩气流量为12L/min，焊接电流为90～110A。
[0023]进一步地，针对壁厚为5～10mm的所述工件，组对间隙为1.5～3mm，钝边为1～2mm，工件内侧坡口厚度小于外侧坡口厚度，工件内侧坡口角度大于外侧坡口角度。
[0024]进一步地，所述工件两侧同时施焊的过程中，焊丝送进时与焊枪之间的夹角为15～30
°
，焊接时钨极直径为4mm，喷嘴直径为14mm，氩气流量为12L/min，工件两侧打底焊电流为80～100A，不摆动，填充盖面焊电流为110～130A，摆动幅度为5～10mm。
[0025]本专利技术具有如下有益效果：
[0026]本专利技术所提供的双面焊接装置具有轻便、可操作性强的优点，采用滑轮结构使得操作平台整体支撑并行走在工件表面，解决了不锈钢或铝合金等材料不导磁问题，采用超声传感定位装置来扫描检测焊接区域，有利于实现焊缝位置的准确定位，并使用氩弧焊方法，焊接线能量低，焊接接头性能可靠，不易出现烧穿或气孔等质量问题；本专利技术通过双面焊接装置与焊接工艺的有机结合能够实现一定厚度内铝镁合金等金属焊接的高效精准焊
接，并一定程度减少了焊接烟尘及弧光对焊工的伤害。
附图说明
[0027]图1为双面焊接装置侧面结构示意图；
[0028]图2为双面焊接装置顶面结构示意图；
[0029]图3为带有坡口的工件材料的焊缝根部位置分析示意图；
[0030]图4为带有坡口的工件材料的焊缝坡口上端面位置分析示意图；
[0031]图5为控制系统及协调运动系统针对带有坡口的工件材料的控制调节流程图；
[0032]图6为壁厚5mm以内的工件材料组对示意图；
[0033]图7为壁厚5～8mm的工件材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于中薄壁结构的双面焊接装置，其特征在于，包括设置在工件两侧的操作平台(1)，操作平台(1)的隔板上部安装有第一滑轮驱动装置(2)、焊接电源(4)及焊材，隔板下部安装有焊枪(7)、焊枪调整装置、超声传感定位装置(5)、控制系统及协调运动系统(6)、第二滑轮驱动装置(3)；第一滑轮驱动装置(2)、第二滑轮驱动装置(3)、焊接电源(4)、焊枪调整装置、超声传感定位装置(5)均与控制系统及协调运动系统(6)信号连接；第一滑轮驱动装置(2)、第二滑轮驱动装置(3)分别用于为第一滑轮、第二滑轮提供动力，第一滑轮、第二滑轮均与工件(8)表面相接触。2.根据权利要求1所述的适用于中薄壁结构的双面焊接装置，其特征在于，所述焊枪(7)为氩弧焊枪(7)，与焊接电源(4)相连接。3.根据权利要求1所述的适用于中薄壁结构的双面焊接装置，其特征在于，所述超声传感定位装置(5)采用线性扫描方式，其安装位置与焊枪(7)处于同一平行位置，且沿焊接方向设置于焊枪(7)前方。4.利用权利要求1所述适用于中薄壁结构的双面焊接装置的双面焊接方法，其特征在于，包括如下过程：针对壁厚5mm以内的工件(8)材料：首先采用不加工坡口(9)的方式对工件(8)进行组对，然后将双面焊接装置安放于组对完成的工件(8)两侧，调节焊枪(7)位置，使其对准焊缝表面；采用双向同步法进行施焊，焊接过程中，超声传感定位装置(5)扫描工件(8)表面并反馈至控制系统及协调运动系统(6)，控制系统及协调运动系统(6)获取超声传感定位装置(5)检测到的一组最短距离后，判断检测到的两个最短距离值是否一致，若不一致则控制焊枪调整装置对焊枪(7)角度进行微调，保证焊枪(7)与焊缝表面夹角为90
°
；同时，控制系统及协调运动系统(6)将该组最短距离与内部预设值进行比对分析，根据分析结果控制焊枪调整装置对焊枪(7)高度位置进行微调；针对壁厚为5～10mm的工件(8)材料：首先加工工件(8)坡口(9)，然后进行组对，设置焊枪(7)角度；接着两侧同时施焊和送丝，焊接过程中，超声传感定位装置(5)扫描工件(8)表面并反馈...
【专利技术属性】
技术研发人员：张新明，刘文明，徐艳红，蒋俊，
申请(专利权)人：中建安装集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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