CN103949755A - 一种hg785d钢板机器人单面焊双面成型法 - Google Patents

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吴海丽
王锐敏
孙涛
马超
申运洲
张宇龙
李文静
李鹏义
申晨
武增荣
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长治清华机械厂
中国运载火箭技术研究院
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/16Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Abstract

本发明一种HG785D钢板机器人单面焊双面成型法,属于载重车辆底盘车、吊机起落臂以及各类高强度承重梁的焊接技术领域;解决的技术问题是提供了一种旨在提高产品焊缝成型质量的HG785D钢板机器人单面焊双面成型法,利用该方法提高了焊接合格率,减轻工人劳动强度,提升企业先进制造水平,解决该技术问题采用的技术方案为:从实现单面焊双面成型的关键所在及实际作业入手,分析了焊接电流、焊接速度、对接间隙等对焊接质量的影响,通过采取确定焊接电流、焊接速度、对接间隙等方法,解决了单面焊双面成型焊接合格率低问题;本发明可广泛应用于单面焊双面成型领域。

Description

一种HG785D钢板机器人单面焊双面成型法

技术领域

[0001] 本发明一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,属于载重车辆底盘车、吊机起落臂以及各类高强度承重梁的焊接技术领域。

背景技术

[0002] HG78®钢板是国内自主研制的一种焊接结构用高强度低合金钢板,该材料机械性能优越,品种规格多,焊接性能优良,适合使用在高强度焊接结构件中,常用于载重车辆底盘车、吊机起落臂以及各类高强度承重梁等高强度承力件。目前常用的焊接方法为焊条电弧焊、手工气保焊等。

[0003] 传统上基于工艺、设备的限制,对于结构上要求熔透的焊缝,为了保证焊接质量,普遍采用清跟后双面焊接的方法。但目前的产品中有很多无法实现双面焊的结构,只能采用单面焊双面成型的方法,这对焊接参数、对接间隙以及焊工的操作技能要求都很严格,而且焊缝成型质量差,合格率较低。

[0004] 近年来,航空航天、交通运输、海洋工程、电子电器等制造业的发展,极大地推动了焊接技术的发展,焊接机器人因具有焊接过程可控、焊接参数稳定、焊接速度高、生产易于实现柔性自动化、改善工人劳动条件等特点,显示出了极强的生命力,并作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段,成为衡量一个国家、一个企业制造水平和科技水平的重要标志之一。

[0005]目前机器人焊接应用,主要用于普板的焊接,其接头形式主要为角焊缝,焊接位置为平焊。对于高强度钢板的焊接尚缺乏研究,尤其是单面焊双面成型的方法。

发明内容

[0006] 本发明克服了现有技术存在的不足,提供了一种旨在提高产品焊缝成型质量的HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,利用该方法提高了焊接合格率,减轻工人劳动强度,提升企业先进制造水平。

[0007] 为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,按以下步骤进行操作,

[0008] 第一步:选择焊接设备;

[0009] 选择功率匹配的机器人、焊接电源和变位机;

[0010] 第二步:选择坡口形式尺寸;

[0011] 选定厚度为M的对接接头;

[0012] 第三步:分析并确定焊接工艺参数;

[0013] 采用焊接变形较小的脉冲焊进行焊接,根据焊缝背面成形状况,剔除掉无法单面焊双面成形的相应焊接工艺参数,选定焊接电流、焊接速度、对接间隙三因素,通过正交试验设计确定三者的最佳参数组合;

[0014] 第四步:检查对接间隙;[0015] 检查对接间隙是否在公差要求范围内;

[0016] 第五步:焊接;

[0017] 按所述第三步确定的焊接工艺参数进行焊接;

[0018] 第六步:校形。

[0019] 所述机器人的主要参数为:自由度为6,重复定位精度±0.05mm,活动半径1725mm,活动范围:第I轴为:_180 °〜+150 °、第2轴为:-125 °〜+30 °、第3轴为:-120°〜+150°、第4轴为:±180°、第5轴为:±123°、第6轴为±360° ,最大负载6kg ;

[0020] 所述焊接电源的主要参数:型号PH0ENIX500,采用MAG焊时电流5〜500A、电压14.2〜39.0V范围内连续可调,电流为390A时暂载率可达100% ;

[0021] 所述变位机的主要参数为:直径800_,翻转角度115°、旋转角度370°,最大承载 1.U。

[0022] 所述第五步焊接时的焊丝选用80kg级。

[0023] 所述第五步焊接时保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体,其配比为:80%Ar+20%C02。

[0024] 所述第五步焊接的前后均不进行热处理。

[0025] 所述第二步中的M=8mm时,焊接的最佳参数:焊接电流为170〜190A、电弧电压为20〜21V,焊接速度为0.36m/min,对接间隙为I〜1.5mm。

[0026] 本发明与现有技术相比具有的有益效果是:本发明得到的产品合格率高,而且可以得知焊接电流、焊接速度、对接间隙是影响单面焊双面成型焊缝成型质量的几个主要因素;其中焊接电流是影响焊缝成型质量的首要因素,本发明提高了焊缝成型质量,提高了焊接合格率。

具体实施方式

[0027] 本发明一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,按以下步骤进行操作,

[0028] 第一步:选择焊接设备;

[0029] 选择功率匹配的机器人、焊接电源和变位机;

[0030] 第二步:选择坡口形式尺寸;

[0031 ] 选定厚度为M的对接接头;

[0032] 第三步:分析并确定焊接工艺参数;

[0033] 采用焊接变形较小的脉冲焊进行焊接,根据焊缝背面成形状况,剔除掉无法单面焊双面成形的相应焊接工艺参数,选定焊接电流、焊接速度、对接间隙三因素,通过正交试验设计确定三者的最佳参数组合;

[0034] 第四步:检查对接间隙;

[0035] 检查对接间隙是否在公差要求范围内;

[0036] 第五步:焊接;

[0037] 按所述第三步确定的焊接工艺参数进行焊接;

[0038] 第六步:校形。

[0039] 本发明中焊接设备选择:[0040] 试验用设备由REIS机器人、EWM焊接电源、REIS变位机等组成,变位机的旋转和翻转受控于机器人,作为机器人的外部控制轴,通过机器人控制器可实现机器人与变位机的联动。设备主要参数如下:

[0041] 机器人本体:自由度为6,重复定位精度±0.05mm,活动半径1725mm,活动范围:第I轴为:_180。~+150。、第2轴为:-125。~+30。、第3轴为:_120。~+150。、第4轴为:±180°、第5轴为:±123°、第6轴为±360° ,最大负载6kg。

[0042] 变位机:直径800mm,翻转角度115°、旋转角度370°,最大承载1.U。

[0043] 焊接电源:型号PH0ENIX500,采用MAG焊时电流5-500A、电压14.2_39.0V范围内连续可调,电流为390A时暂载率可达100%。

[0044] 本发明中焊接材料选择及热处理要求:

[0045] HG78®钢化学成分、机械性能见表1、2。

[0046] 表1 HG785钢化学成分

[0047]

Figure CN103949755AD00051

[0048] 表2 HG785钢机械性能

[0049]

Figure CN103949755AD00052

[0050] 根据化学成分计算HG78®钢的冷、热裂纹敏感指数如下:

[0051] a、冷裂敏感性指数Pcm:

[0052] Pcm (%) =w (C) +w (Si) /30+w (Mn+Cu+Cr) /20+w (Ni) /60+w (Mo) /15+w (V)/10+5w(B)=0.363 ;

[0053] b、热裂纹敏感指数HCS:

[0054] HCS=W (C) X [w (S)+w (Si) /25+w (Ni) /100]/[3w (Mn) +w (Cr) +w (Mo) +w(V) ] X103=0.647 ;

[0055] 从计算结果可知:

[0056] a、该钢冷裂纹敏感指数Pcm小于0.4,且对冷裂影响较大的合金元素S、P含量均很低,说明该钢的冷裂敏感性很小;

[0057] b、热裂纹敏感指数HCS远小于2,而且焊接当中一般认为当Mn/S > 25时,不会产生热裂纹。该钢的Mn/S比为512,远大于25,说明该钢的热裂敏感性很小。

[0058] 根据结构等强匹配原则及HG78®机械性能指标,焊接时焊丝选用SOKg级,为武汉铁锚船厂生产的焊丝WH80-G直径1.2mm。

[0059] 保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体,其配比为:80%Ar+20%C02。

[0060] 根据钢的冷、热裂纹敏感指数计算结果,焊接前后不进行热处理。焊丝选用武汉铁锚船厂生产的焊丝WH80-G直径1.2mm。[0061] 保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体,其配比为:80%Ar+20%C02。

[0062] 该钢焊接该钢产生焊接冷、热裂纹的可能性均非常小,焊接前后不进行热处理。

[0063] 本发明中涉及到的正交试验:

[0064] 为了摸索出焊接电流、焊接速度及对接间隙的合理范围及二者的最优组合,进行了正交试验。焊接工艺参数及试验数据见表3。

[0065] 表3焊接工艺参数及试验数据

[0066]

Figure CN103949755AD00061

[0067] 为便于分析将表4焊缝成形状况描述采用预定目标,分级评定。设定成形优良焊缝为I级,依此类推,共将焊缝成形状况分成4级。试验结果分析见表4。

[0068] 表4试验结果分析

[0069]

Figure CN103949755AD00062

[0070] 根据试验结果,认为厚度为8mm的对接试板,采用焊接电流为170-190A、电弧电压为20-21V,焊接速度为0.36m/min,对接间隙为1-1.5mm的工艺参数实现单面焊双面成型为

[0071] 佳参数,而且焊接电流是影响焊缝成形的主要因素,为首要保证的条件。

[0072] 为了验证正交试验结论,进行了验证试验,焊接参数见表5,结果统计见表6。

[0073] 表5焊接工艺参数

[0074]

Figure CN103949755AD00071

[0075] 表6验证试验结果统计

[0076]

Figure CN103949755AD00072

[0077] 由表中可以看出,各试板焊缝背面成型良好,经X探伤,均达到I级要求,因而正交试验结论有效。

[0078] 上面对本发明的实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,其特征在于,按以下步骤进行操作, 第一步:选择焊接设备; 选择功率匹配的机器人、焊接电源和变位机; 第二步:选择坡口形式尺寸; 选定厚度为M的对接接头; 第三步:分析并确定焊接工艺参数; 采用焊接变形较小的脉冲焊进行焊接,根据焊缝背面成形状况,剔除掉无法单面焊双面成形的相应焊接工艺参数,选定焊接电流、焊接速度、对接间隙三因素,通过正交试验设计确定三者的最佳参数组合; 第四步:检查对接间隙; 检查对接间隙是否在公差要求范围内; 第五步:焊接; 按所述第三步确定的焊接工艺参数进行焊接; 第六步:校形。
2.根据权利要求1所述的一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,其特征在于,所述机器人的主要参数为:自由度为6,重复定位精度±0.05mm,活动半径1725mm,活动范围:第I轴为:_180。〜+150。、第2轴为:-125。〜+30。、第3轴为:_120。〜+150。、第4轴为:±180°、第5轴为:±123°、第6轴为±360°,最大负载6kg; 所述焊接电源的主要参数:型号PH0ENIX500,采用MAG焊时电流5〜500A、电压14.2〜39.0V范围内连续可调,电流为390A时暂载率可达100% ; 所述变位机的主要参数为:直径800mm,翻转角度115°、旋转角度370°,最大承载1.1t0
3.根据权利要求1所述的一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,其特征在于,所述第五步焊接时的焊丝选用80kg级。
4.根据权利要求1所述的一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,其特征在于,所述第五步焊接时保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体,其配比为:80%Ar+20%C02。
5.根据权利要求1所述的一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,其特征在于,所述第五步焊接的前后均不进行热处理。
6.根据权利要求1所述的一种HG78®钢板机器人单面焊双面成型法,其特征在于,所述第二步中的M=8mm时,焊接的最佳参数:焊接电流为170〜190A、电弧电压为20〜21V,焊接速度为0.36m/min,对接间隙为I〜1.5mm。
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