CN104801876B - 横向焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种横向焊接方法，用于对上母材和下母材之间形成的坡口进行横向焊接，焊枪沿着预设轨迹沿所述上、下母材的表面方向上下摆动，并沿所述坡口的延伸方向往复前进，完成所述坡口的横向焊接。上述横向焊接方法，通过对焊接预设轨道的设置，实现了焊接的回撤往复，确保了焊接的稳定性，并且能够获得没有咬边、焊透度良好且健全的焊接部。

Description

横向焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种横向焊道的焊接方法。
背景技术
通常，横向位置单面焊接法对由上母材和下母材形成的焊接坡口，在其里侧代接铜搭板或固体陶瓷材料以固定，并且在母材和内搭材料所包围的坡口内供给保护气体的同时馈送焊条进行焊接。横焊的位置容易由于重力发生焊接金属垂落，因此，容易在焊道上发生咬边或产生焊透度不良等焊接缺陷。
一般情况下，对坡口的焊接采取锯齿形的焊接轨迹，但是这种方法往往焊接不牢固，容易产生虚焊。手动焊接的话，一般情况下，焊接工人会根据经验会进行一定的回撤，以及手动填补虚焊部位，以保证焊接的牢固。但是这种情况容易发生咬边，并且焊接不稳定。
发明内容
基于此，有必要针对上述横向焊道的焊接稳定性及牢固性，提供一种横向焊接方法。
一种横向焊接方法，用于对上母材和下母材之间形成的坡口进行横向焊接，焊枪沿着预设轨迹沿所述上、下母材的表面方向上下摆动，并沿所述坡口的延伸方向往复前进，完成所述坡口的横向焊接。
在其中一个实施例中，还包括设置所述预设轨迹的步骤：
确定所述焊枪的起始坐标Ps(Xs，Ys，Zs)和终止坐标Pf(Xf，Yf，Zf)；
设置步长L、摆宽W；
根据所述Ps、所述终止坐标Pf、、所述步长L，计算循环周期N；
根据所述起始坐标、所述终止坐标以及所述循环周期N，计算步长坐标Sp；
根据所述步长坐标和所述摆宽W依次确定每个周期内的第一焊接点坐标Pxi、第二焊接点坐标Pyi、第三焊接点坐标Pzi以及第四焊接点坐标Pti，其中i＝0、1、2…N-1；
根据所述循环周期N，完成所有焊接点坐标的设置。
在其中一个实施例中，所述各个焊接点所在的坐标轴的X轴为所述坡口的延伸方向，所述坐标轴的Y轴为垂直于所述上母材和所述下母材表面的方向，所述坐标轴的Z轴为位于所述上母材和所述下母材上垂直于所述坡口的方向。
在其中一个实施例中，所述焊枪从所述起始坐标Ps处开始焊接，依次沿着所述每个周期i内的第一焊接点坐标Pxi、所述第二焊接点坐标Pyi，所述第三焊接点坐标Pzi、所述第四焊接点坐标Pti进行焊接，直至所述终止坐标Pf，完成焊接，其中其中i＝0、1、2…N-1。
在其中一个实施例中，所述循环周期N由以下公式确定：N＝(Xf-Xs)/L，其中N取整数。
在其中一个实施例中，所述步长坐标Sp由以下公式确定：
Sp＝(Pf-Ps)/N。
在其中一个实施例中，所述每个周期内的所述第一焊接点坐标Pxi、所述第二焊接点坐标Pyi、所述第三焊接点坐标Pzi以及所述第四焊接点坐标Pti的确定还包括第一系数a，第二系数b和第三系数c，并且所述第一焊接点坐标Pxi、所述第二焊接点坐标Pyi、所述第三焊接点坐标Pzi以及所述第四焊接点坐标Pti由以下公式确定：
Pxi＝Ps+i×Sp；
Pyi＝Ps+i×Sp+a×Sp+(0,0,W/2)；
Pzi＝Ps+i×Sp+b×Sp+(0,0,-W/2)；
Pti＝Ps+i×Sp+c×Sp+(0,0,-W/2)；
其中i＝0、1、2….N-1。
在其中一个实施例中，所述第一系数a为0.25，所述第二系数b为0.7，所述第三系数c为0.5。
在其中一个实施例中，述步长L为5mm～15mm。
在其中一个实施例中，所述摆宽W为3mm～10mm。
上述横向焊接方法，通过对焊接预设轨道的设置，实现了焊接的回撤往复，确保了焊接的稳定性，并且能够获得没有咬边、焊透度良好且健全的焊接部。
附图说明
图1为一实施例的横向焊接方法的焊接示意图；
图2为一实施例的横向焊接方法的设置预设轨迹的流程图；
图3为一实施例的横向焊接方法的预设轨迹的示意图；
图4为图3所示的横向焊接方法的预设轨迹的XY坐标平面的示意图；
图5为图3所示的横向焊接方法的预设轨迹的YZ坐标平面下的示意图；
图6为图3所示的横向焊接方法的预设轨迹的XYZ坐标系下的立体示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1为本发明一实施例的横向焊接方法的示意图。如图所示，上母材110和下母材120之间形成横向坡口130，在上母材110和下母材120所形成的坡口130的里侧可搭接固体衬材，以固定上母材110和下母材120，便于焊接。然后用焊接电流按大小电流周期循环进行焊接的电流变化焊接法焊接，焊枪沿着预设轨迹140沿上、下母材的表面方向上下摆动，并沿坡口130的延伸方向往复前进，完成对坡口130的横向焊接。从图中可见，该预设轨迹140有沿坡口130的方向回撤往复的部分。这样通过对焊接预设轨道的设置，实现了焊接的回撤往复，克服了手动回撤的不稳定性，并且通过回撤往复，使得焊缝的焊接更加牢固，获得没有咬边、焊透度良好且健全的焊接部。
在其中一个实施例中，上述焊接点所参考的坐标系为空间直角坐标系，坐标轴的X轴为坡口130的延伸方向，坐标轴的Y轴为垂直于上母材110和下母材120表面的方向，坐标轴的Z轴为位于上母材110和下母材120上垂直于坡口130的方向，可参见图1中的坐标系示意图200。
参见图2至图6，其中图2为本发明一实施例的横向焊接方法的设置预设轨迹的流程图，图3～图6为一实施例的横向焊接方法的预设轨迹的示意图以及各坐标平面示意图。
该预设轨迹的设置包括如下步骤：
S1：确定焊枪的起始坐标Ps(Xs，Ys，Zs)和终止坐标Pf(Xf，Yf，Zf)。该起始坐标Ps和终止坐标Pf一般位于横向坡口130高度的中间。
S2：设置步长L和摆宽W。该步长L为每一个周期内焊枪沿X轴方向的移动距离。摆宽W为焊枪沿Z轴方向的摆动幅度。
S3：根据所述起始坐标Ps(Xs，Ys，Zs)、终止坐标Pf(Xf，Yf，Zf)、步长L，计算循环周期N。其中循环周期N可通过以下公式确定，N＝(Xf-Xs)/L，其中N取整数。
S4：根据起始坐标Ps、终止坐标Pf以及循环周期N，计算步长坐标Sp(Xp，Yp，Zp)。以确定每个周期内的焊接位移。该步长坐标Sp可以通过以下公式确定，Sp＝(Pf-Ps)/N。
S5：根据步长坐标Sp和摆宽W依次确定每个周期内的第一焊接点坐标Pxi、第二焊接点坐标Pyi、第三焊接点坐标Pzi以及第四焊接点坐标Pti。其中每个周期i内的第一焊接点坐标Pxi、第二焊接点坐标Pyi、第三焊接点坐标Pzi以及第四焊接点坐标Pti的确定可以包括第一系数a，第二系数b和第三系数c，并且第一焊接点坐标Pxi、第二焊接点坐标Pyi、第三焊接点坐标Pzi以及第四焊接点坐标Pti由以下公式确定：
Pxi＝Ps+i×Sp；
Pyi＝Ps+i×Sp+a×Sp+(0,0,W/2)；
Pzi＝Ps+i×Sp+b×Sp+(0,0,-W/2)；
Pti＝Ps+i×Sp+c×Sp+(0,0,-W/2)；
其中i＝0、1、2….N-1。
由于回撤焊接可以在下母材上也可以在上母材上，从而预设轨迹也可以由以下公式确定：
Pxi＝Ps+i×Sp；
Pyi＝Ps+i×Sp+a×Sp+(0,0,-W/2)；
Pzi＝Ps+i×Sp+b×Sp+(0,0,W/2)；
Pti＝Ps+i×Sp+c×Sp+(0,0,W/2)；
其中i＝0、1、2….N-1。
其中，优选地，第一系数a为0.25，第二系数b为0.7，第三系数c为0.5。这样，焊接的效果较好，较为稳定。
S6：根据循环周期N，完成所有焊接点坐标的设置。
通过这种方法设置的焊接预设轨迹，能够确保焊接的稳定性，并且可以根据实际情况，对相关系数进行调整，以达到较好的焊接效果以及工艺要求，灵活方便。
优选地，焊接时，焊枪从起始坐标Ps处开始焊接，依次沿着Px0、Py0，Pz0、Pt0、Px1、Py1，Pz1、Pt1……PxN-1、PyN-1、PzN-1、PtN-1进行行焊接，直至终止坐标Pf，完成焊接，这样的焊接路径明确，没有遗漏，确保了焊接的稳定性和牢固性。
在其中一个实施例中，步长L可以根据实际焊接需求进行设置，如若希望焊接的密一点，可以将步长L设置得短一点；反之，则将步长L设置得长一些。或者如果对焊接密度要求没那么高，希望能够在保证焊接质量的情况下提高焊接速度，则可以将步长L设置得长一些，这样，在焊接长度一定的情况下，焊接的循环周期N将减小。优选地，步长L可以为5mm～15mm。
在其中一个实施例中，摆宽W的设置也可以根据坡口130的上下高度以及对焊接工艺的要求而设置。一般摆宽W可以设置为略大于坡口130的高度。优选地，摆宽W可以为3mm～10mm。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种横向焊接方法，用于对上母材和下母材之间形成的坡口进行横向焊接，其特征在于，焊枪沿着预设轨迹沿所述上、下母材的表面方向上下摆动，并沿所述坡口的延伸方向往复前进，完成所述坡口的横向焊接；
所述方法还包括设置所述预设轨迹的步骤：
确定所述焊枪的起始坐标Ps(Xs，Ys，Zs)和终止坐标Pf(Xf，Yf，Zf)；所述起始坐标Ps(Xs，Ys，Zs)和终止坐标Pf(Xf，Yf，Zf)位于所述坡口高度的中间；
设置步长L、摆宽W；
根据所述Ps、所述终止坐标Pf、、所述步长L，计算循环周期N；
根据所述起始坐标、所述终止坐标以及所述循环周期N，计算步长坐标Sp；
根据所述步长坐标和所述摆宽W依次确定每个周期内的第一焊接点坐标Pxi、第二焊接点坐标Pyi、第三焊接点坐标Pzi以及第四焊接点坐标Pti，其中i＝0、1、2…N-1；
根据所述循环周期N，完成所有焊接点坐标的设置；
所述各个焊接点所在的坐标轴的X轴为所述坡口的延伸方向，所述坐标轴的Y轴为垂直于所述上母材和所述下母材表面的方向，所述坐标轴的Z轴为位于所述上母材和所述下母材上垂直于所述坡口的方向；
所述循环周期N由以下公式确定：N＝(Xf-Xs)/L，其中N取整数；
所述步长坐标Sp由以下公式确定：
Sp＝(Pf-Ps)/N；
所述每个周期内的所述第一焊接点坐标Pxi、所述第二焊接点坐标Pyi、所述第三焊接点坐标Pzi以及所述第四焊接点坐标Pti的确定还包括第一系数a，第二系数b和第三系数c，并且所述第一焊接点坐标Pxi、所述第二焊接点坐标Pyi、所述第三焊接点坐标Pzi以及所述第四焊接点坐标Pti由以下公式确定：
Pxi＝Ps+i×Sp；
Pyi＝Ps+i×Sp+a×Sp+(0,0,W/2)；
Pzi＝Ps+i×Sp+b×Sp+(0,0,-W/2)；
Pti＝Ps+i×Sp+c×Sp+(0,0,-W/2)；
其中i＝0、1、2….N-1。
2.根据权利要求1所述的横向焊接方法，其特征在于，所述第一系数a为0.25，所述第二系数b为0.7，所述第三系数c为0.5。
3.根据权利要求1或2所述横向焊接方法，其特征在于，所述步长L为5mm～15mm。
4.根据权利要求1或2所述的横向焊接方法，其特征在于，所述摆宽W为3mm～10mm。
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