本發(fā)明涉及焊接，具體是一種厚板對接縫全熔透焊接方法。

背景技術(shù)：

1、在懸索橋的索鞍結(jié)構(gòu)中，為提高受力性能、保障結(jié)構(gòu)緊湊化，通常會采用焊接式索鞍結(jié)構(gòu)，即索鞍的鞍體采用多塊鋼板焊接而成。

2、隨著懸索橋跨度的不斷增加，對索鞍的承載性能提出了更高技術(shù)要求，這就要求焊接式索鞍的組成鋼板采用更大的截面厚度，通常要求厚度≥100mm，即焊接式索鞍存在厚度≥100mm的鋼板焊接技術(shù)需求，且以全熔透焊實現(xiàn)。

3、由于焊接式索鞍的鞍體是由多塊鋼板焊接而成，其焊縫數(shù)量眾多，加之對全熔透焊及一級探傷的高技術(shù)要求，使得其焊接工作量巨大。當(dāng)前對于厚度≥100mm的鋼板焊接，為適應(yīng)厚板焊接的坡口角度大、熔敷金屬量大、焊接時間長的技術(shù)特性，是以人工焊接方式實現(xiàn)，基于人工焊接的效率較低、焊接質(zhì)量不穩(wěn)，難以滿足高性能焊接式索鞍的技術(shù)需求。

4、近年來，隨著科技發(fā)展，焊接機(jī)器人在工件焊接方面得到了廣泛應(yīng)用。然而，對于厚板焊接而言，由于其坡口角度大、熔敷金屬量大，焊接機(jī)器人的視覺系統(tǒng)精度不足以支撐厚板焊接過程的受熱變形、不能有效地進(jìn)行識別和糾偏，使得焊接機(jī)器人在厚板焊接工況環(huán)境中難以可靠應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的技術(shù)目的在于：針對于上述厚板焊接的特殊性和對焊接質(zhì)量的高技術(shù)要求，以及現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有效減少厚板焊接量、控制熱輸入，使焊接機(jī)器人可靠適應(yīng)于厚板焊接的厚板對接縫全熔透焊接方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)，一種厚板對接縫全熔透焊接方法，所述焊接方法包括下列工藝步驟：

3、步驟1.將厚度≥100mm的工件一和工件二對接在一起，在對接處形成坡口角度≤5°的窄間隙焊接坡口；

4、步驟2.以臨時固定馬板將步驟1的工件一和工件二在不干擾窄間隙焊接坡口處進(jìn)行點焊固定；

5、步驟3.以人工焊接方式，在窄間隙焊接坡口的相背側(cè)進(jìn)行打底焊；

6、步驟4.采用焊接機(jī)器人對步驟3的窄間隙焊接坡口進(jìn)行自動焊接；

7、焊接機(jī)器人的焊槍厚度≤6mm。

8、進(jìn)一步的，步驟4中，所述焊接機(jī)器人對所述窄間隙焊接坡口的自動焊接過程是：

9、s1.在第一道焊接之前，焊接機(jī)器人以視覺系統(tǒng)掃描所述窄間隙焊接坡口的表面寬度，并根據(jù)輸入的坡口面角度識別所述窄間隙焊接坡口；

10、s2.焊接機(jī)器人的路徑規(guī)劃系統(tǒng)以視覺系統(tǒng)所提取的窄間隙焊接坡口的表面寬度，結(jié)合坡口面角度，確定導(dǎo)電嘴在所述窄間隙焊接坡口內(nèi)的起始點立面坐標(biāo)，其中起始點立面坐標(biāo)在深度方向?qū)?yīng)于y軸、在寬度方向?qū)?yīng)于x軸；

11、路徑規(guī)劃系統(tǒng)以視覺系統(tǒng)所提取的窄間隙焊接坡口的坡口縱向長度，確定導(dǎo)電嘴在所述窄間隙焊接坡口內(nèi)的運(yùn)行軌跡，對應(yīng)于z軸；

12、路徑規(guī)劃系統(tǒng)以單層填充量為基準(zhǔn)，確定導(dǎo)電嘴在所述窄間隙焊接坡口內(nèi)的相鄰兩層焊層之間由內(nèi)而外的y軸調(diào)整路徑；

13、路徑規(guī)劃系統(tǒng)以所述窄間隙焊接坡口由坡口底部至坡口頂部的寬度漸變基準(zhǔn)，確定焊絲在所述窄間隙焊接坡口內(nèi)的寬度方向左右擺幅相對值，由坡口底部的0擺幅單調(diào)增加至坡口頂部的1擺幅；

14、生成焊接路徑；

15、s3.焊接機(jī)器人的中央控制器以生成的焊接路徑和輸入的焊接參數(shù)，向機(jī)械臂及末端執(zhí)行器輸出焊接指令，完成所述窄間隙焊接坡口的全熔透焊接。

16、進(jìn)一步的，步驟s2中，路徑規(guī)劃系統(tǒng)對導(dǎo)電嘴在所述窄間隙焊接坡口內(nèi)的起始點立面坐標(biāo)的確定，滿足如下關(guān)系式：

17、y＝-[(tan(90-α)×(x/2-r)-12)]；

18、式中，y為伸入窄間隙焊接坡口內(nèi)的導(dǎo)電嘴至坡口底部的距離；

19、α為窄間隙焊接坡口的坡口面角度；

20、x為窄間隙焊接坡口的表面寬度；

21、r為窄間隙焊接坡口的坡底圓弧半徑；

22、12為常數(shù)。

23、進(jìn)一步的，步驟s3中，輸入的焊接參數(shù)為：

24、焊接電流270～290a；

25、焊接電壓28～33v；

26、焊接速度3～4mm/s；

27、焊槍傾斜角度0～5°。

28、進(jìn)一步的，所述焊接機(jī)器人自動焊接采用的保護(hù)氣體為80％ar+20％co2；

29、采用的焊絲為gml-w60、焊絲直徑為φ1.2mm。

30、進(jìn)一步的，所述工件一和工件二為懸索橋焊接式索鞍的組成結(jié)構(gòu)。

31、進(jìn)一步的，所述工件一和工件二為懸索橋焊接式索鞍的鞍體組成鋼板，所述鋼板為q345r鋼板；所述工件一和工件二的厚度分別為150mm；

32、所述工件一和工件二對接處窄間隙焊接坡口的坡口角度為4°、坡底圓弧半徑為3.5mm。

33、進(jìn)一步的，所述焊接機(jī)器人在自動焊接過程中，每焊接三層而中斷焊接，采用氣鏟對焊縫表面的毛刺、飛濺物進(jìn)行清除處理。

34、進(jìn)一步的，所述焊接機(jī)器人在自動焊接全部完成之后，對焊縫進(jìn)行冷卻和探傷處理。

35、進(jìn)一步的，所述探傷處理是在焊縫完成冷卻后作第一次探傷；

36、在焊縫完成冷卻后的24h之后進(jìn)行第二次探傷；

37、所述探傷為超聲波探傷方式，按照gb/t11345-2023?b級檢測，檢測結(jié)果符合gb/t29712-2023?2級的技術(shù)要求。

38、本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：針對于上述厚板焊接的特殊性和對焊接質(zhì)量的高技術(shù)要求，通過對厚板焊接坡口的控制，形成特定結(jié)構(gòu)的窄間隙焊接坡口，有效減少厚板焊接量、控制熱輸入，使特定窄間隙焊接坡口之下的厚板焊接過程的受熱變形能夠達(dá)到焊接機(jī)器人的視覺系統(tǒng)識別精度，從而以對厚板焊接坡口的控制來適應(yīng)于焊接機(jī)器人的工作特性，使焊接機(jī)器人可靠地適應(yīng)于厚板的全熔透焊接作業(yè)，這尤其以焊接機(jī)器人對窄間隙焊接坡口的特定自動焊接過程支撐之下更為突出，能夠可靠地滿足于高性能焊接式索鞍的技術(shù)需求。

技術(shù)特征：

1.一種厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括下列工藝步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，步驟4中，所述焊接機(jī)器人對所述窄間隙焊接坡口的自動焊接過程是：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，步驟s2中，路徑規(guī)劃系統(tǒng)對導(dǎo)電嘴在所述窄間隙焊接坡口內(nèi)的起始點立面坐標(biāo)的確定，滿足如下關(guān)系式：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，步驟s3中，輸入的焊接參數(shù)為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，所述焊接機(jī)器人自動焊接采用的保護(hù)氣體為80％ar+20％co2；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，所述工件一和工件二為懸索橋焊接式索鞍的組成結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，所述工件一和工件二為懸索橋焊接式索鞍的鞍體組成鋼板，所述鋼板為q345r鋼板；所述工件一和工件二的厚度分別為150mm；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，所述焊接機(jī)器人在自動焊接過程中，每焊接三層而中斷焊接，采用氣鏟對焊縫表面的毛刺、飛濺物進(jìn)行清除處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，所述焊接機(jī)器人在自動焊接全部完成之后，對焊縫進(jìn)行冷卻和探傷處理。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述厚板對接縫全熔透焊接方法，其特征在于，所述探傷處理是在焊縫完成冷卻后作第一次探傷；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種厚板對接縫全熔透焊接方法，所述焊接方法包括下列工藝步驟：步驟1.將厚度≥100mm的工件一和工件二對接在一起，在對接處形成坡口角度≤5°的窄間隙焊接坡口；步驟2.以臨時固定馬板將步驟1的工件一和工件二在不干擾窄間隙焊接坡口處進(jìn)行點焊固定；步驟3.以人工焊接方式，在窄間隙焊接坡口的相背側(cè)進(jìn)行打底焊；步驟4.采用焊接機(jī)器人對步驟3的窄間隙焊接坡口進(jìn)行自動焊接；焊接機(jī)器人的焊槍厚度≤6mm。本發(fā)明以對厚板焊接坡口的控制來適應(yīng)于焊接機(jī)器人的工作特性，使焊接機(jī)器人可靠地適應(yīng)于厚板的全熔透焊接作業(yè)，能夠可靠地滿足于高性能焊接式索鞍的技術(shù)需求。

技術(shù)研發(fā)人員：石紅昌,黃安明,黃輝,楊芙蓉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：德陽天元重工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22