本發(fā)明涉及坡口焊接
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種坡口焊縫機(jī)器人橫焊的多層多道焊接方法。
背景技術(shù)：
：機(jī)器人自動焊接技術(shù)被廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)、船舶制造、零部件生產(chǎn)、電子電氣制造等多個領(lǐng)域，并在相關(guān)產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了主導(dǎo)地位，具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低且便于現(xiàn)代化管理等優(yōu)點。在對100mm以上厚度的鋼板采用機(jī)器人自動焊接技術(shù)進(jìn)行焊縫焊接時，機(jī)器人需對焊縫坡口型式進(jìn)行適應(yīng)，并在焊縫坡口處完成多層多道焊接。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：當(dāng)采用機(jī)器人焊槍對焊縫進(jìn)行焊接時，經(jīng)常會發(fā)生機(jī)器人焊槍的姿態(tài)與焊縫坡口形式配合不佳或姿態(tài)隨意變化，缺少固定的機(jī)器人焊槍姿態(tài)，易造成焊接不穩(wěn)定、焊縫成形不均勻、未熔合、氣孔等焊縫的焊接質(zhì)量缺陷，也給機(jī)器人焊槍控制編程帶來困難。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了現(xiàn)有技術(shù)中因機(jī)器人焊槍的姿態(tài)造成焊縫的焊接質(zhì)量差及控制編程困難的問題，本發(fā)明實施例提供了一種坡口焊縫機(jī)器人橫焊的多層多道焊接方法。所述技術(shù)方案如下：一種坡口焊縫機(jī)器人橫焊的多層多道焊接方法，所述焊接方法包括：對待焊接母材的坡口進(jìn)行焊接形成一個基準(zhǔn)體，所述坡口為V型坡口或J型坡口，所述坡口包括第一焊接面和第二焊接面，所述第一焊接面的一端和所述第二焊接面的一端之間的距離小于所述第一焊接面的另一端和所述第二焊接面的另一端之間的距離，所述基準(zhǔn)體焊接在距離較小的所述第一焊接面和所述第二焊接面之間，所述基準(zhǔn)體的表面為沿鉛垂面的平面；完成第一層焊接工序：調(diào)整機(jī)器人焊槍姿態(tài)，使機(jī)器人焊槍具有第一姿態(tài)，在基準(zhǔn)體上靠著第一焊接面完成首道焊接工序，從而在基準(zhǔn)體上形成首道焊體；調(diào)整機(jī)器人焊槍姿態(tài)，使機(jī)器人焊槍具有第二姿態(tài)，在基準(zhǔn)體上靠著首道焊體向第二焊接面依次完成至少一道焊接工序，從而在基準(zhǔn)體上形成至少一道中間焊體；調(diào)整機(jī)器人焊槍姿態(tài)，使機(jī)器人焊槍具有第三姿態(tài)，在基準(zhǔn)體上靠著最接近第二焊接面的中間焊體，完成尾道焊接工序，從而形成尾道焊體；控制機(jī)器人焊槍沿坡口深度方向向上偏移，機(jī)器人焊槍按照第一層焊接工序，沿坡口深度方向向上依次完成多層焊接工序，直至將坡口焊縫填平。進(jìn)一步地，在第一層焊接工序之前，先測量基準(zhǔn)體表面寬度尺寸，根據(jù)基準(zhǔn)體表面寬度尺寸分別確定首道焊體、中間焊體和尾道焊體在基準(zhǔn)體表面上的投影尺寸，并確定中間焊體的道數(shù)。優(yōu)選地，在各層焊接工序中，所述首道焊體和所述尾道焊體在上一焊接面上的投影尺寸大于零。進(jìn)一步地，所述方法還包括：在基準(zhǔn)體焊接完成后，對基準(zhǔn)體表面、第一焊接面和第二焊接面的表面進(jìn)行修磨。進(jìn)一步地，所述坡口的夾角為30°到45°之間，所述第一焊接面沿坡口深度方向設(shè)置，所述第二焊接面向母材的斜向上方向延伸。進(jìn)一步地，所述機(jī)器人焊槍的第一姿態(tài)包括：所述機(jī)器人焊槍的噴嘴與所述基準(zhǔn)體的垂直面之間的夾角為30°到34°之間，所述機(jī)器人焊槍的噴嘴與所述第一焊接面之間具有不小于1mm的最小間隙，所述機(jī)器人焊槍的焊絲伸長不小于15mm，所述機(jī)器人焊槍的焊絲與所述第一焊接面之間具有2-3mm的最小間隙。進(jìn)一步地，所述機(jī)器人焊槍的第二姿態(tài)包括：所述機(jī)器人焊槍的噴嘴與所述基準(zhǔn)體的垂直面之間的夾角為3°到7°之間，所述機(jī)器人焊槍的噴嘴與所述第一焊接面之間具有不小于1mm的最小間隙，所述機(jī)器人焊槍的焊絲伸長不小于15mm。更進(jìn)一步地，待焊接的中間焊道的數(shù)量至少有兩道時，所述機(jī)器人焊槍每次按等間隔向第二焊接面偏移。進(jìn)一步地，所述機(jī)器人焊槍的第三姿態(tài)包括：所述機(jī)器人焊槍的噴嘴與所述基準(zhǔn)體的垂直面之間的夾角為1°到5°之間，所述機(jī)器人焊槍的噴嘴與所述第二焊接面之間具有不小于1mm的最小間隙，所述機(jī)器人焊槍的槍身與所述第一焊接面之間具有不小于2mm的最小間隙，所述機(jī)器人焊槍的焊絲伸長不小于15mm，所述機(jī)器人焊槍的焊絲與所述第二焊接面之間具有1-3mm的最小間隙。進(jìn)一步地，所述機(jī)器人焊槍沿坡口深度方向向上按等間距偏移。本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：本發(fā)明實施例的焊接方法，它先在坡口的端部較窄處焊接一個表面為平面的基準(zhǔn)體，以增大焊接操作空間，隨后在基準(zhǔn)體表面從坡口的第一焊接面向坡口的第二焊接面依次焊接首道焊體、至少一道中間焊體和尾道焊體，以保證焊接質(zhì)量，即完成第一層焊接工序，最后按照同樣方式，沿坡口深度方向向上依次完成多層焊接工序，直至將坡口焊縫填平。本發(fā)明實施例只采用了三種機(jī)器人焊槍的姿態(tài)，即可完成對坡口的焊接工序，可以相應(yīng)減少機(jī)器人焊槍控制編程工作，另外，由于采用了多道多層焊接方式，還可以保證焊接質(zhì)量。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例提供的焊接方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中第一層焊接工序的流程示意圖；圖3是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中坡口的設(shè)置示意圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中基準(zhǔn)體的焊接示意圖；圖5是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中首道焊體的焊接示意圖；圖6是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中中間焊體的焊接示意圖；圖7是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中尾道焊體的焊接示意圖；圖8是本發(fā)明實施例中的清槍剪絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實施例提供了一種坡口焊縫機(jī)器人橫焊的多層多道焊接方法，是針對坡口焊接進(jìn)行設(shè)計的，圖1為本發(fā)明實施例的坡口焊縫機(jī)器人橫焊焊接方法的流程示意圖，結(jié)合圖1，該焊接方法包括：步驟S1，在待焊接母材1合適位置上開設(shè)有開口朝向水平面的坡口2。圖3是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中坡口的設(shè)置示意圖，如圖3所示，該坡口2可以為V型坡口或J型坡口，它包括第一焊接面2.1和第二焊接面2.2，第一焊接面2.1的一端和第二焊接面2.2的一端之間的距離小于第一焊接面2.1的另一端和第二焊接面2.2的另一端之間的距離，形成一個內(nèi)窄外寬的結(jié)構(gòu)形式。步驟S2，圖4是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中基準(zhǔn)體的焊接示意圖；結(jié)合圖4，對待焊接母材1的坡口2進(jìn)行焊接形成一個基準(zhǔn)體3，基準(zhǔn)體3焊接在距離較小的第一焊接面2.1和第二焊接面2.2之間，基準(zhǔn)體3的表面為沿鉛垂面的平面；步驟S3，結(jié)合圖2所示的第一層焊接工序的流程示意圖，完成第一層焊接工序：步驟S31，圖5是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中首道焊體的焊接示意圖；結(jié)合圖5，調(diào)整機(jī)器人焊槍4姿態(tài)，使機(jī)器人焊槍4具有第一姿態(tài)，在基準(zhǔn)體3上靠著第一焊接面2.1完成首道焊接工序，完成首道焊接工序后，從而在基準(zhǔn)體3上形成首道焊體；步驟S32，圖6是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中中間焊體的焊接示意圖；結(jié)合圖6，調(diào)整機(jī)器人焊槍4姿態(tài)，使機(jī)器人焊槍4具有第二姿態(tài)，在基準(zhǔn)體3上靠著首道焊體向第二焊接面2.2依次完成至少一道焊接工序，從而在基準(zhǔn)體3上形成至少一道中間焊體；步驟S33，圖7是本發(fā)明實施例提供的焊接方法中尾道焊體的焊接示意圖；結(jié)合圖7，調(diào)整機(jī)器人焊槍4姿態(tài)，使機(jī)器人焊槍4具有第三姿態(tài)，在基準(zhǔn)體3上靠著最接近第二焊接面2.2的中間焊體，完成尾道焊接工序，從而形成尾道焊體。步驟S4，控制機(jī)器人焊槍4沿坡口2深度方向向上偏移，機(jī)器人焊槍4按照第一層焊接工序，沿坡口2深度方向向上依次完成多層焊接工序，直至將坡口2焊縫填平。本發(fā)明實施例提供的焊接方法，它先在坡口2處焊接一個表面為平面的基準(zhǔn)體3，以增大焊接操作空間，隨后在基準(zhǔn)體3表面從坡口2的第一焊接面2.1向坡口2的第二焊接面2.2依次焊接首道焊體、至少一道中間焊體和尾道焊體，以保證焊接質(zhì)量，即完成第一層焊接工序，最后再按照同樣方式，沿坡口深度方向向上依次完成多層焊接工序，直至將坡口2焊縫填平。本發(fā)明實施例由于只采用了三種機(jī)器人焊槍的姿態(tài)，即可完成對坡口的焊接工序，可以相應(yīng)減少機(jī)器人焊槍控制編程工作，另外，由于采用了多道多層焊接方式，還可以保證焊接質(zhì)量。結(jié)合圖3，本發(fā)明實施例中，坡口2的第一焊接面2.1可以沿坡口深度方向設(shè)置，第二焊接面2.2向母材1的斜向上方向延伸。第一焊接面2.1為首道焊體的焊接提供基準(zhǔn)，另外，坡口2的夾角優(yōu)選為30°到45°之間，此角度的坡口為常用母材焊接坡口，具有很好的通用性。本發(fā)明實施例的第一焊接面2.1沿母材1的深度方向設(shè)置，第二焊接面2.2向母材1的斜向上方向延伸，這是因為沿母材1的深度方向設(shè)置的第一焊接面2.1可以為首道焊體的焊接提供基準(zhǔn)，而第二焊接面2.2向母材1的斜向上方向，在焊接時是采用從第一焊接面2.1向第二焊接面2.2的方向焊接，可以避免焊接時熔滴因重力發(fā)生下流現(xiàn)象，保證焊接質(zhì)量。由于坡口2的端部較窄處空間不足，因此，需在坡口2的端部較窄處焊接一個表面為平面的基準(zhǔn)體3，以增大操作空間，基準(zhǔn)體3可以采用手工焊接的形式進(jìn)行焊接，基準(zhǔn)體3在焊接時手工打底，基準(zhǔn)體3焊接工序完成后，結(jié)合圖4，基準(zhǔn)體3的表面寬度H1應(yīng)不小于首道焊體、至少一道中間焊體和尾道焊體在基準(zhǔn)體3表面投影的總和，以保證具有足夠的空間可以有多個焊體進(jìn)行焊接，以保證焊接后的母材強(qiáng)度。還有，本發(fā)明實施例的基準(zhǔn)體3兩端的寬度之差不大于1mm，以避免減少首道焊體、中間焊體和尾道焊體的焊接尺寸設(shè)計誤差。本發(fā)明實施例的基準(zhǔn)體3在焊接完成后，需要對基準(zhǔn)體3表面、坡口2的第一焊接面2.1和第二焊接面2.1的表面進(jìn)行修磨，保證基準(zhǔn)體3的表面、坡口2的第一焊接面2.1和第二焊接面2.1的平面度不大于1/1000，以保證坡口表面的平整光滑。在第一層焊接工序施工之前，本發(fā)明實施例需要先測量基準(zhǔn)體3表面寬度尺寸，并根據(jù)基準(zhǔn)體3表面寬度尺寸分別及確定首道焊體、中間焊體和尾道焊體在基準(zhǔn)體3表面上的投影尺寸，并確定中間焊體的道數(shù)。本發(fā)明實施例可以采用激光尋位跟蹤系統(tǒng)對基準(zhǔn)體3表面進(jìn)行掃描，測量基準(zhǔn)體3表面寬度H1，并確定首道焊體、中間焊體和尾道焊體在基準(zhǔn)體3表面上的投影尺寸，調(diào)用根據(jù)實驗所得的表1所示的焊道工藝庫，確定所焊接的坡口的中間焊道的道數(shù)N。表1表1所示的焊道工藝庫中，H1和N的關(guān)系式為H1＝5N+K，其中，K為修正參數(shù)，K的取值范圍可以在5至10之間。同時基于橫焊的工藝特點和焊接工藝性，焊接過程的工藝參數(shù)如表2所示。焊接道數(shù)焊接電流(A)焊接電壓(V)焊接速度cm/min氣體流量L/min首尾焊道270～28028～314520～25中間焊道260～27027～304520～25表2在焊接過程中，焊接參數(shù)分為首尾焊道和中間焊道工藝。中間焊道所選電流為260～270A，電壓為27～30V。而首尾焊道，為保證其熔透性和填充效果所選工藝參數(shù)適當(dāng)加大電流為270～280A，電壓為28～31V。在基準(zhǔn)體3表面焊接中，由于首道焊體和尾道焊體均與母材1接觸，可能存在熔透性較差的問題，而中間若干道中間焊體均是溶敷金屬之間的接觸，其熔透性較好，故在焊接前，在基準(zhǔn)體上3對應(yīng)首段焊體和尾道焊體處分別預(yù)留尺寸ΔL1和ΔL2，即在各層焊接工序中，首道焊體和尾道焊體在上一焊接面上的投影尺寸大于零，以用于首道焊體和尾道焊體的焊接，ΔL1和ΔL2的尺寸通常分別為ΔL1＝10mm，ΔL2＝4mm左右，以保證焊接熔透性，而中間焊體在焊接時，機(jī)器人焊槍4的偏移量為ΔL＝(H1-ΔL1-ΔL2)/N。這就使得焊道在坡口2寬度方向得到合理的分布，焊道之間填充壓實的比較緊密，同時也便于實現(xiàn)程序自動化。另外，在焊接過程中，沿坡口深度方向向上逐層依次焊接時，位于下一層焊縫相對上一層焊縫進(jìn)行坡口深度方向向上的等間距偏移ΔD，其中ΔD的取值為坡口頂點到基準(zhǔn)體3表面的高度和待焊接的層數(shù)之比。本發(fā)明實施例在對具有基準(zhǔn)體3的坡口2焊接前，需采用清槍剪絲機(jī)構(gòu)對機(jī)器人焊槍4進(jìn)行焊前清理。圖8是本發(fā)明實施例中的清槍剪絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；結(jié)合圖8，該清槍剪絲機(jī)構(gòu)5包括兩個相對設(shè)置的減絲刀5.1和一個鉸刀5.2，鉸刀5.2設(shè)置在兩個減絲刀5.1連線的中垂線上，減絲刀5.1和鉸刀5.2可以通過手動進(jìn)行控制，使用時，兩個減絲刀5.1對機(jī)器人焊槍4的焊絲進(jìn)行清理，而鉸刀5.2用于對機(jī)器人焊槍4的噴嘴及槍身進(jìn)行清理，盡可能避免因外界因素對焊接質(zhì)量造成影響。本發(fā)明實施例的機(jī)器人焊槍4的焊絲可以采用Φ1.2實芯焊絲。結(jié)合圖5，在焊接首道焊體時，機(jī)器人焊槍4具有第一姿態(tài)，該第一姿態(tài)可以包括：機(jī)器人焊槍4的噴嘴與基準(zhǔn)體3的垂直面之間的夾角A1＝32°(±2°)，機(jī)器人焊槍4的噴嘴與第一焊接面2.1之間具有最小間隙H2，H2≥1mm，以防止在焊接過程中，機(jī)器人焊槍4觸碰到焊接面，影響焊接效果。另外，機(jī)器人焊槍的焊絲伸長不小于18mm，機(jī)器人焊槍4的焊絲與第一焊接面2.1之間具有最小間隙L1，L1在2-3mm之間，以保證具有足夠的空間使焊接熔透。結(jié)合圖6，在焊接中間焊體時，機(jī)器人焊槍4具有第二姿態(tài)，該第二姿態(tài)包括：機(jī)器人焊槍4的噴嘴與基準(zhǔn)體3的垂直面之間的夾角A2＝5°(±2°)，機(jī)器人焊槍4的噴嘴與第一焊接面2.1之間具有最小間隙H3，H3≥1mm，以防止在焊接過程中，機(jī)器人焊槍4觸碰到焊接面，影響焊接效果。另外，機(jī)器人焊槍4的焊絲伸長不小于15mm，以保證具有足夠的空間使焊接熔透。結(jié)合圖7，在焊接尾道焊體時，機(jī)器人焊槍4具有第三姿態(tài)，該第三姿態(tài)包括：機(jī)器人焊槍4的噴嘴與基準(zhǔn)體3的垂直面之間的夾角A3＝3°(±2°)，機(jī)器人焊槍4的噴嘴與第二焊接面2.1之間具有最小間隙H4，H4≥1mm，機(jī)器人焊槍4的槍身與第一焊接面2.1之間具有最小間隙H5，H5≥2mm，以防止在焊接過程中，機(jī)器人焊槍4觸碰到焊接面，影響焊接效果；另外，機(jī)器人焊槍4的焊絲伸長不小于15mm，機(jī)器人焊槍4的焊絲與第二焊接面2.2之間具有最小間隙L2，L2在1-3mm之間的，以保證具有足夠的空間使焊接熔透。本發(fā)明實施例中，若待焊接的中間焊道的數(shù)量至少有兩道時，機(jī)器人焊槍4每次按等間隔向第二焊接面2.2偏移，所有的中間焊體的焊接均保持此焊槍姿態(tài)均勻向后偏移完成，這就可以減少機(jī)器人焊槍4的控制編程。在完成第一層所有焊道的焊接后，機(jī)器人焊槍4回到安全位置。第一層所有焊道即成為下一層焊道的基準(zhǔn)體，激光尋位跟蹤系統(tǒng)測量已焊完的所有焊縫寬度，并調(diào)用焊道數(shù)據(jù)庫進(jìn)行下一層焊接布道，機(jī)器人焊槍4通過接觸尋位功能進(jìn)行尋位，確定新的一層焊道基于上一層焊道的高度提升量及首道焊體起始焊接位置。第二層所有焊道的焊接的首道焊體、中間焊道和尾道焊體姿態(tài)要求與第一層焊道相同，即可避免相應(yīng)的機(jī)器人焊槍的控制編程。本發(fā)明實施例所示的焊接方法通過機(jī)器人自動焊接設(shè)備來完成的，該機(jī)器人自動焊接設(shè)備包括機(jī)器人焊接系統(tǒng)、激光尋位跟蹤系統(tǒng)、電弧傳感系統(tǒng)，通過三個系統(tǒng)相互配合，完成焊縫焊接的自動化。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，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、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3