厚板V形坡口机器人填充焊接工艺研究

针对厚板V形坡口的焊缝宽、母材厚、焊接轨迹曲线与待焊工件焊缝中心线不一致等问题,设计了一套摆动焊接程序,在机器人离线编程软件中进行工作站建模、离线编程、运动轨迹仿真,仿真结果满足试验要求。使用六轴机器人、Fronius焊机等搭建试验系统,采用经典的单一变量控制理论,选择最优焊接参数。使用厚度为18 mm的低碳钢板,对V形坡口进行多次填充焊以及盖面焊。试验结果表明,焊接工艺良好,V形坡口两侧的母材熔合情况良好,未见焊缝塌陷、层间未熔合和咬边现象发生,焊缝两边无间隙,焊缝成形呈“鱼鳞纹”状。     

坡口偏差厚板机器人多道焊接方法

厚板构件在工程机械及重工行业等领域应用广泛,但许多工况的坡口因为加工和组对等原因存在较大偏差. 针对工件加工和组对出现的坡口间隙不一致、坡口角度偏差和错边等三种典型问题,分别给出了应对方法和修正措施. 通过焊接摆动参数调整补偿坡口间隙不一致时造成的偏差,采用焊接参数和摆动参数调节实施联合补偿坡口角度偏差带来的影响,以焊道数量调整和焊接电流周期变化补偿坡口组对错边情况. 采用这些措施,利用焊接机器人进行坡口偏差工况焊接试验. 焊后接头填充饱满,焊缝外观无明显缺陷. 焊缝截面观察焊道排列整齐有序,未出现内部缺陷. 结果表明,采用坡口偏差修正方法拓宽了机器人厚板焊接对坡口偏差的适应性,为机器人厚板焊接现场施工提供基础数据.     

机器人焊接大型接头多道焊填充策略

提出了一种可用于机器人焊接大型V形焊接接头多渠道焊填充策略。通过分析各种焊道截面形状,给出V形接头第一层敷设一道焊道,由第二层开始每增加一层也相应的增加一道焊接的敷设方法,在采用等截面积焊道的条件下,推导出从第二层开始以后有近似相等的层高,从而提出了设定多道焊焊接层数以及每层焊道数的规划方法,该填充策略具有各焊道截面积相等、所有焊道的焊接参数均相同、规划简单及适应性强的优点,克服了以往填充策略中焊接参数频率变化、焊接质量不易保证的不足,试验表明,应用这种填充策略可保证大型焊接接头的焊接质量。     

盾构机结构件机器人多层多道焊关键技术

盾构机作为先进的大型工程装备在隧道施工中得到广泛应用,其与普通工程机械有两个明显的不同之处,一是盾构机重要结构件属于超厚钢板,焊接工作量很大;二是为了更好地适应隧道地质条件,结构件均采用针对性的设计。这导致每个结构件的形状、尺寸、重量乃至结构形式都不相同,从而给机器人焊接的实施带来挑战。为了实现盾构机结构件超厚钢板多层多道机器人焊接,需要解决焊接变形与应力、焊缝传感与跟踪、离线编程示教,以及多机器人协同焊接等关键技术。对于盾构机结构件机器人焊接的未来发展而言,通过接头图形自动生成、坡口智能规划等技术加强计算机辅助焊接工艺功能、融合虚拟现实等多种技术手段提升焊接过程监测水平,以及大力开发针对具体应用的焊接工艺规范数据库等,将是重要方向。     

盾构机结构件机器人多层多道焊关键技术北大核心

盾构机作为先进的大型工程装备在隧道施工中得到广泛应用,其与普通工程机械有两个明显的不同之处,一是盾构机重要结构件属于超厚钢板,焊接工作量很大;二是为了更好地适应隧道地质条件,结构件均采用针对性的设计。这导致每个结构件的形状、尺寸、重量乃至结构形式都不相同,从而给机器人焊接的实施带来挑战。为了实现盾构机结构件超厚钢板多层多道机器人焊接,需要解决焊接变形与应力、焊缝传感与跟踪、离线编程示教,以及多机器人协同焊接等关键技术。对于盾构机结构件机器人焊接的未来发展而言,通过接头图形自动生成、坡口智能规划等技术加强计算机辅助焊接工艺功能、融合虚拟现实等多种技术手段提升焊接过程监测水平,以及大力开发针对具体应用的焊接工艺规范数据库等,将是重要方向。     

厚板多层多道焊角变形分析方法

角变形一直是厚板多层多道焊过程中的突出问题，然而有关这方面的研究报道并不多见。作者对多层多道焊角变形的预测方法进行了分析，对已有的有关多层多道焊角变形经验公式进行了总结。在此基础上，提出了一种多层多道焊角变形的分析方法。应用基本的力学公式，结合焊接变形产生的原因，分析并推导出计算多层多道焊角变形的公式。最后，对厚板低碳钢单面V形坡口多道焊以及厚板高强铝合金双面V形坡口多道焊的角变形进行了实例分析。     

机器人自动脉冲TIG焊J形坡口焊缝填充策略

核电压力容器封头由半球形封头和多个圆管相贯构成,连接的焊缝为J形坡口,轨迹是球管相贯的空间曲线,位于封头内部.由于该焊缝的特殊性,目前普遍采用手工焊接,质量与效率不佳.文中针对核电压力容器封头J形坡口的机器人自动焊接技术提出了一种多层多道焊填充策略.通过焊接结构分析,确定了J形坡口的焊接工艺分区,提出了设定焊接层数、道数的焊接轨迹规划方法,进而提出了焊接工艺参数的设定规则并据此对焊缝形状进行控制.结果表明,应用文中提出的焊缝填充策略及焊缝形状控制方法可获得良好的焊缝成形.     

多层多道焊焊接工艺数值模拟技术

利用ANSYS软件中的单元"生死"技术对厚板多层多道焊焊接过程进行模拟,经分析得到了厚板多层多道焊时不同取样点的热循环曲线。同时,利用红外热像仪对实际焊接过程中试件上相应位置进行测量,得到具体位置的实际热循环曲线,比较实测热循环曲线与模拟热循环曲线的结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合,证明所建数值模型是正确的,能够对实际焊接过程起到指导作用。     

厚板Invar钢多层多道焊与多层摆动焊效率与接头质量对比分析

对19 mm厚Invar钢板进行多层多道焊和多层摆动焊对接试验,计算分析了这两种工艺的功耗和效率,并通过观察和测量Invar钢焊件的金相组织和显微硬度以比较两种焊接方法的焊接接头质量。结果表明,在连接厚板Invar钢时,由于多层摆动焊焊道数少于多层多道焊焊道数,多层摆动焊所用焊接时间较少、效率更高、功耗更少;多层摆动焊的层间重熔区熔合良好,而多层多道焊接接头处观察到明显的未熔合缺陷;多层摆动焊的热影响区宽度远小于多层多道焊;多层摆动焊的平均晶粒尺寸及显微硬度均略大于多层多道焊。     

Adaptive control of back bead in V groove welding without backing plate

Abstract

The formation of stable back beads in the first layer weld during one side multilayer welding is important to achieve high quality welded metal joints. The authors thus employed the switch back welding method for welding V groove joints without using backing plates. Moreover, in the field work, there is misalignment of both metal plates during set-up. The suitability of the welding conditions for each root gap and the misalignment were verified by observation of the arc, molten pool and external appearance of back beads. Welding conditions, namely, welding current, wire feedrate, weaving width, forward/backward stroke of switch back motion and welding speed, were controlled continuously according to root gap variations. Stable back beads were obtained for root gaps between 4.9 and 2.3 mm and misalignments between 0.1 and 2.8 mm.     

焊接工艺对30mm厚Q690钢板焊接残余应力的影响

为了得到焊接工艺对30 mm厚Q690钢板焊后残余应力分布及大小的影响,实施了不同工艺条件下的焊接试验,并通过盲孔法对试板焊后应力进行测定,得到了不同工艺条件下的焊接残余应力。结果表明,在焊缝区,横向应力为压应力,最大为569 MPa,纵向应力为拉应力,最大为57 MPa;在热影响区,横向应力为拉应力,最大为143 MPa,纵向应力由压应力逐步变为拉应力,最大拉应力为75 MPa。焊材和焊接热输入对接头残余应力有一定影响,其中,焊接热输入增加,残余应力也逐步变大。采用"X"形坡口可以改善焊接接头残余应力分布,残余应力多为压应力,但残余压应力的存在会降低接头的局部稳定性,需进行焊后热处理,以减小其不利影响。在实际生产中优选药芯焊材和热输入为20.8 k J/cm的焊接工艺。     

Application of switch back welding to V groove MAG welding

The formation of stable back beads in a root pass weld during one side multi-layer welding is important to achieve high quality welded metal joints in MAG welding. The authors employed the switch back welding method for V groove joints without backing plates. In this switch back welding method, the torch moves forward and backward with an oscillation frequency of 2.5 Hz. In order to achieve this welding, personal computers control the conventional welding robot, the power source characteristic and the wire feeder unit. During the forward, the torch is weaving on the V groove gap without the weld pool. If the weaving width becomes wider than the proper width, the tip of the wire becomes high and a good back bead cannot be obtained. The weaving width is adjusted so as to get the proper width in the switch back welding. The suitability of the welding conditions for each root gap was verified by observation of the arc, the weld pool and the external appearance of back beads. A good back bead was obtained under V groove welding in 2–4 mm gap.     

基于人机交互技术的多功能数字化焊机集成系统设计

基于人机交互技术的多功能数字化焊机集成系统的设计,将多种焊接工艺参数收录,设计简单的操作界面,采用单片机(STC89C52)作为人机交互系统的芯片、HN58X24256为储存芯片,选用不同的通信协议完成焊机的数字化功能。通过模拟实验,验证了该系统具有反应快、运行稳、操作简单、记忆存储等优点。     

半自动切割钢板曲线端面焊接坡口的新工艺

1 工程简介 某水电站混流式41.67 MW水轮发电机机组制造安装要求特别严格.为保证水在蜗壳内流动均匀,减少水力损失,保证水轮机发电效率,提高使用寿命,对蜗壳的焊接质量提出了更高的要求,即蜗壳的每道焊缝都必须采用超声波探伤且合格.要保证蜗壳焊接质量,首先要保证焊接坡口的质量.该蜗壳共用26段大小不一的异形曲面组成,各段成型后在工厂预挂装,最后在现场挂装焊接,若不能保证坡口质量,在现场容易出现焊接质量问题.在各段对接时,工艺要求每节工件先加工坡口,再进行卷制成型.板厚为16 mm .     

Sensing and seam tracking of welding line in backingless V groove welding

Abstract

The formation of stable back beads in the first layer weld during one side multilayer welding is important to achieve high quality welded metal joints. The authors tried to apply the switch back welding method to butt welding to join discs with flat metal plates without backing plates. During the welding, the gap was detected by processing the weld pool image taken with a CCD camera. Moreover, the tip of the electrode wire is changing owing to a curve of its wire extension in accordance with a rotation of the torch axis. Even though teaching is achieved before the welding, the weaving centre is shifted from the gap centre. The controller of the seam tracking was designed to prevent any steady state error.     

建筑钢结构小坡口特殊喷嘴焊接工艺

通过对窄间隙焊接技术的分析、理解,进行其派生技术的研究;并通过计算机仿真,研制特殊的焊接喷嘴,进行了板厚为90mm钢板开25°+8°坡口横焊时接工艺性试验,获得了外观成形良好的焊缝.焊接接头宏观金相表明焊接接头中未见气孔、裂纹、夹渣、来熔合等缺陷:抗拉强度与母材的相当,冲击韧性和焊缝组织良好,通过分析知底部焊缝热裂纹倾向较小.此项研究为建筑钢结构大厚度钢板开小坡口对接焊在建筑钢结构中的应用奠定了强力的技术支撑.     

中厚板变坡口焊缝填充自适应控制系统

针对中厚板变坡口机器人焊接焊缝填充的问题,利用激光传感器扫描坡口拟合出坡口截面积变化规律. 设计焊接数据库,存储不同焊接参数下对应的焊缝截面积,使用最小二乘法推理出焊缝截面积与焊接速度的函数关系. 根据坡口截面积变化规律,自适应控制焊接速度的变化,从而使得工件坡口刚好填满,解决了变坡口焊接参数调整的难题. 可用数据库语言对知识库进行规范管理,不断完善焊接数据库. 以厚度为12 mm的变坡口中厚板为例进行试验. 结果表明,该系统焊接效果良好,坡口金属填充量误差较小.     

特大型罐底板的拼焊工艺实践

通过长江某港Q9油罐工程初中实践，论述了特大型罐底板的拼装焊接工艺方法，解决了焊接应力与变形以及控制收缩量等焊接问题，为特大型板材的焊接积累了新经验。