【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及箱型结构焊接，具体涉及用于控制焊接温度和消除应力的装置及方法。
技术介绍
1、随着钢结构行业的发展，特别是在高层建筑、超高层建筑中，箱型结构得到了广泛的应用，高层建筑的钢材通常采用强度较高的材质。在箱型结构的制造中，焊接是钢结构生产中必不可少的加工工艺。在现有的焊前预热的技术中，焊前预热后由于自然冷却，预热温度无法控制，焊接质量达不到理想效果。受季节与环境影响，在冬季和湿度较大的环境下焊接，高强度钢的焊缝会因氢含量过高而出现焊后冷裂纹及焊接过程中的热裂纹，从而降低箱型结构件的力学性能。截面尺寸较大，长度较长的箱型结构在低温环境下会出现因焊接应力无法释放，造成扭曲变形。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种用于控制焊接温度和消除应力的装置及方法，使焊前预热与焊接工作同步进行，从而起到提高焊接质量的目的。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
3、用于控制焊接温度和消除应力的装置，包括双丝龙门焊接机、以及位于焊接机底部的焊接胎架，箱型结构件搁置在焊接胎架上；双丝龙门焊接机的焊枪调整至箱型结构件的待焊区域；双丝龙门焊接机位于焊接胎架的正上方，且双丝龙门焊接机的行走轨道与焊接胎架长度方向平行；
4、其特征在于：还包括
5、活动臂，活动臂由水平设置的横梁和竖直布设的垂直臂组成，横梁设在双丝龙门焊接机上，并根据需求调节横梁在双丝龙门焊接机上的高度；两根垂直臂间隔设在横梁的底部，并根据需求调节两根垂
6、烤枪，在横梁上间隔设有两根烤枪，在两根垂直臂上各设一根烤枪，烤枪通过转盘设在横梁或垂直臂上，转盘内设有电机，通过电机调节烤枪在横梁上的水平面旋转角度、或在垂直臂上的竖直面旋转角度；在双丝龙门焊接机的焊接轨道方向上，烤枪的枪头位于焊枪枪头的前部；
7、红外线测温仪和温度控制器，每个烤枪配备一个红外线测温仪，红外线测温仪设在活动臂上，并实时检测烤枪和焊枪之间区域的温度；温度控制器与红外线测温仪、转盘内电机、用于调节横梁高度的调节机构、以及用于调节垂直臂间距的调节机构电性连接。
8、按上述技术方案，活动臂设在双丝龙门焊接机的立杆下端，在活动臂和立杆之间、活动臂内部的横梁和垂直臂之间均设有线性导轨和相匹配的滑槽、以及相匹配的齿轮和齿条，齿轮与电机相连，由电机驱动齿轮在齿条上行走，从而调节活动臂在立柱上的高、以及两个垂直臂之间的间距；温度控制器与两个所述电机电性连接。
9、按上述技术方案，温度控制器安装在活动臂的一端，输入相关参数，通过红外线测温仪检测到烤枪和焊枪之间箱型结构件之间区域的温度，控制调节活动臂的距离和转盘的旋转角度。
10、按上述技术方案，箱型结构件由上、下翼缘，以及左、右腹板组成；上、下翼缘两侧开10°坡口，左、右腹板两侧开20°坡口，上、下翼缘与左、右腹板装配成箱型结构件；箱型结构件材质为高强度钢。
11、用于控制焊接温度和消除应力的方法，其特征在于：包括如下步骤：
12、s1：将箱型结构件放置在焊接胎架上，一侧腹板朝上；
13、s2：将四根烤枪安装在活动臂的横梁和垂直臂上，并根据需求调节烤枪和箱型结构件之间的间距；
14、s3：在只启动烤枪的情况下空走龙门架，对箱型结构件的焊道进行焊前预热；
15、s4：预热完成后龙门架退回至焊接起点，烤枪同时启动加热箱型结构件，开始进行打底焊接作业，打底焊接采用多层多道焊，烤枪将焊道的层间温度控制在200度以下；
16、s5：在一侧打底焊接完成后，将箱型结构件翻面，对另一侧重复同样步骤s2～s4进行打底焊接；
17、s6：在所述另一侧面打底焊接完成后，直接进行埋弧焊接作业，并对已完成盖面焊缝采用石棉被覆盖保温；
18、s7：将箱型结构件翻面，同时将覆盖的石棉被垫到箱型结构件的下表面，再对所述一侧进行埋弧焊接作业，并对已完成盖面焊缝采用石棉被覆盖保温。
19、按上述技术方案，在步骤s4中，通过安装在活动臂上的红外线测温仪持续监测箱型结构件焊道的预热温度，并将其传输至温度控制器；温度控制器将监测到的温度数值与提前输入内置的控制参数比对，实时控制调节活动臂与箱型结构件的距离、旋转调节转盘以带动烤枪的角度，达到提高或降低预热温度的效果；
20、随着焊缝填充，焊道会逐渐增宽，适当调节加热区域，增大受热面积，并控制好温度，控制线能量，直至打底焊接作业完成。
21、按上述技术方案，在步骤s2中，将两把烤枪安装在活动臂上方，调整角度以八字形布置在双丝龙门焊接机的焊枪前端，并将焊枪指向焊道中心；另外两把烤枪安装在活动臂两侧。
22、按上述技术方案，所有烤枪距箱型结构件表面80～120mm的位置。
23、按上述技术方案，在步骤s3中，烤枪点火对箱型结构件的焊道进行烘烤，烤枪跟随龙门架将箱型结构件的焊道区域加热至100～200°之间。
24、按上述技术方案，在步骤s6和s7中，埋弧焊参数：电流500～600a，电压25～30v，速度40cm/min。
25、本专利技术具有以下有益效果：
26、由于在双丝龙门焊接机构上设有活动臂，通过活动臂在箱型结构件焊接区域的侧部和顶部各设置一个烤枪，在双丝龙门焊接架进行焊接的过程中，烤枪位于焊枪的前部，在烤枪预热后焊枪才作业。本专利技术通过将烤枪预热与焊枪焊接相结合，使焊前预热与焊接工作同步进行，解决因预热与焊接间隔时间过长，造成焊接时预热热量损失的问题。另外，由于焊前预热与焊接工作同步进行，可以有效减少焊缝层间的温差，达到了释放焊接应力的效果；解决了高强度钢焊接完成后，焊缝因焊接内应力过大易出现裂纹等焊接缺陷的问题；同时也减少了焊接应力造成的焊接变形，减少了后续的构件矫正工作，提高效率，节省成本。
27、在焊接的过程中，将烤枪和焊枪之间的区域通过红外线测温仪实时反馈至温度控制器，温度控制器根据作业人员设置的温度区间，控制转盘内电机、用于调节横梁高度的调节机构、以及用于调节垂直臂间距的调节机构动作，自动调整烤枪与箱型结构件的加热距离和加热角度，解决了难以精确控制预热温度的问题，进而减少了焊接应力的产生，起到了优化结构的力学性能的作用。
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1.用于控制焊接温度和消除应力的装置，包括双丝龙门焊接机、以及位于焊接机底部的焊接胎架，箱型结构件搁置在焊接胎架上；双丝龙门焊接机的焊枪调整至箱型结构件的待焊区域；双丝龙门焊接机位于焊接胎架的正上方，且双丝龙门焊接机的行走轨道与焊接胎架长度方向平行；
2.根据权利要求1所述的用于控制焊接温度和消除应力的装置，其特征在于：活动臂设在双丝龙门焊接机的立杆下端，在活动臂和立杆之间、活动臂内部的横梁和垂直臂之间均设有线性导轨和相匹配的滑槽、以及相匹配的齿轮和齿条，齿轮与电机相连，由电机驱动齿轮在齿条上行走，从而调节活动臂在立柱上的高、以及两个垂直臂之间的间距；温度控制器与两个所述电机电性连接。
3.根据权利要求1所述的用于控制焊接温度和消除应力的装置，其特征在于：温度控制器安装在活动臂的一端，输入相关参数，通过红外线测温仪检测到烤枪和焊枪之间箱型结构件之间区域的温度，控制调节活动臂的距离和转盘的旋转角度。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于控制焊接温度和消除应力的装置，其特征在于：箱型结构件由上、下翼缘，以及左、右腹板组成；上、下翼缘两侧开10°坡口
5.用于控制焊接温度和消除应力的方法，其特征在于：包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的用于控制焊接温度和消除应力的方法，其特征在于：在步骤S4中，通过安装在活动臂上的红外线测温仪持续监测箱型结构件焊道的预热温度，并将其传输至温度控制器；温度控制器将监测到的温度数值与提前输入内置的控制参数比对，实时控制调节活动臂与箱型结构件的距离、旋转调节转盘以带动烤枪的角度，达到提高或降低预热温度的效果；
7.根据权利要求5所述的用于控制焊接温度和消除应力的方法，其特征在于：在步骤S2中，将两把烤枪安装在活动臂上方，调整角度以八字形布置在双丝龙门焊接机的焊枪前端，并将焊枪指向焊道中心；另外两把烤枪安装在活动臂两侧。
8.根据权利要求6所述的用于控制焊接温度和消除应力的方法，其特征在于：所有烤枪距箱型结构件表面80～120mm的位置。
9.根据权利要求5所述的用于控制焊接温度和消除应力的方法，其特征在于：在步骤S3中，烤枪点火对箱型结构件的焊道进行烘烤，烤枪跟随龙门架将箱型结构件的焊道区域加热至100～200°之间。
10.根据权利要求5所述的用于控制焊接温度和消除应力的方法，其特征在于：在步骤S6和S7中，埋弧焊参数：电流500～600A，电压25～30V，速度40cm/min。
...【技术特征摘要】
1.用于控制焊接温度和消除应力的装置，包括双丝龙门焊接机、以及位于焊接机底部的焊接胎架，箱型结构件搁置在焊接胎架上；双丝龙门焊接机的焊枪调整至箱型结构件的待焊区域；双丝龙门焊接机位于焊接胎架的正上方，且双丝龙门焊接机的行走轨道与焊接胎架长度方向平行；
2.根据权利要求1所述的用于控制焊接温度和消除应力的装置，其特征在于：活动臂设在双丝龙门焊接机的立杆下端，在活动臂和立杆之间、活动臂内部的横梁和垂直臂之间均设有线性导轨和相匹配的滑槽、以及相匹配的齿轮和齿条，齿轮与电机相连，由电机驱动齿轮在齿条上行走，从而调节活动臂在立柱上的高、以及两个垂直臂之间的间距；温度控制器与两个所述电机电性连接。
3.根据权利要求1所述的用于控制焊接温度和消除应力的装置，其特征在于：温度控制器安装在活动臂的一端，输入相关参数，通过红外线测温仪检测到烤枪和焊枪之间箱型结构件之间区域的温度，控制调节活动臂的距离和转盘的旋转角度。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于控制焊接温度和消除应力的装置，其特征在于：箱型结构件由上、下翼缘，以及左、右腹板组成；上、下翼缘两侧开10°坡口，左、右腹板两侧开20°坡口，上、下翼缘与左、右腹板装配成箱型结构件；箱型结构件材质为高强度钢。
5.用于控制焊接温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：昌林叶，罗智珉，
申请(专利权)人：武汉一冶钢结构有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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