CN105081595A - 中厚板k型坡口不清根的角焊缝焊接结构及其焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接结构及其焊接工艺，其特征在于：腹板的双边开有对称的坡口，腹板与底板焊接组对时紧密贴合，腹板与底板焊接组对时不留间隙。腹板坡口采用铣床加工，不留钝边，坡口内两端长度间等分点固并修磨；利用焊接机器人对“船型焊”位置的焊道进行稳定施焊，双面交替、多层多道焊接，反面不清根，道间不清渣；组对时利用反变形原理、焊接中采用双面交替焊以抑制变形，该技术能确保中厚板K型坡口下的角焊缝全熔透、焊接质量提升，同时又显著提高焊接自动化率及生产效率、改善焊工施工环境。

Description

中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接结构及其焊接工艺

技术领域

本发明涉及焊接工艺的技术领域，具体地说是一种中厚板角焊缝全熔透的焊接工艺，尤其涉及一种K型坡口不清根角焊缝全熔透自动气体保护焊接工艺。

背景技术

国内大多数厂家在面临中厚板角焊缝全熔透问题时，往往采用反面气刨清根法的施工工艺，即在焊接反面焊缝之前，要清理焊接坡口直至见到正面焊缝为止，工作效率很低，成本较高且造成施工作业环境污染严重。现今已出现若干关于解决此类问题的相关工艺及专利，但大多以引用埋弧焊来增加焊接电流或角焊缝两侧同时施焊（气保焊或埋弧焊）来达到不清根而使得根部全熔透的目的，对试板首尾组对精度、间隙与钝边一致性要求较高，应用范围受限且埋弧焊无法直接引用在全自动焊接设备上，例如焊接机器人。生产现场上的厚板通常采用火焰切割来加工坡口，坡口质量差且直线度不高，钢板组对点固后难以保证间隙均匀，若不留间隙与钝边即能满足焊接工艺要求，生产效率会相应提高。

作为专门从事焊接的机器人生产单元，焊接机器人具有柔性化程度高、生产效率高、焊接质量稳定等诸多优点，在提高生产效率、提升焊接质量、降低工人劳动强度等方面具有显著的意义。焊接机器人自投入到工业生产以来，以气体保护焊应用较为广泛，且焊接机器人实际生产多结合变位机使用，可使得工件上任意一道焊缝变位至理想焊接位置，焊接质量得以进一步提升，生产自动化率也相应提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接结构及其焊接工艺，它可克服现有技术中要清理焊接坡口直到见到正面焊缝为止，工作效率很低，成本较高且造成施工作业环境污染严重的一些不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接结构，它主要包括腹板和底板，其特征在于：腹板的双边开有对称的坡口，腹板与底板焊接组对时紧密贴合、不留间隙。

中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接工艺，其特征在于：所述的焊接工艺包括如下步骤：a、在腹板的双边通过铣床加工出左右对称的坡口、不留钝边；b、腹板与底板进行组对焊接，组对时除两端定位点焊外，坡口内两端长度间进行等分点固，然后用修磨机修磨定位焊缝；c、将组对点固好的腹板和底板放在变位机或胎架上，使焊道置于“船型焊”位置；选取实芯焊丝、保护气体CO2，利用焊接机器人对“船型焊”位置下的焊道进行稳定施焊，焊接交替过程中无需清根处理；d、焊接过程中进行双面交替、多层多道焊接，各道焊接均保持“船型焊”，焊道之间不清渣。

使用时本发明的中厚板K型坡口不清根角焊缝全熔透自动气体保护焊接工艺，1）腹板双边开坡口50-60°，焊前打磨光滑，不留钝边；2）腹板与底板组对时不留间隙；3）保护气体选用CO2，机器人焊接。腹板坡口采用铣床加工，坡口内两端长度间等分点固并修磨；利用焊接机器人对“船型焊”位置下的焊道进行稳定施焊，双面交替、多层多道焊接，反面不清根，道间不清渣；组对时利用反变形原理、焊接中采用双面交替焊以抑制变形，该技术能确保中厚板K型坡口下的角焊缝全熔透、焊接质量提升，同时又显著提高焊接自动化率及生产效率、改善焊工施工环境。

附图说明

图1是本发明一实施例中腹板和底板焊接处的结构示意图。

图2是本发明一实施例中腹板和底板焊接时角焊缝接头处的焊道布置示意图。

图3是本发明一实施例中腹板和底板在变位机上焊接的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

各附图中各标号表示如下：1腹板、2底板、3两轴变位机、4焊道、5附着焊枪的机器人手臂。

本发明所述的中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接结构，它主要包括腹板和底板，其与现有技术的区别在于：腹板的双边开有对称的坡口，腹板与底板焊接组对时紧密贴合、不留间隙。所述的坡口的角度范围为50°-60°。这里的中厚板指厚度在16-32mm范围内的钢板。

中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接工艺，其与现有技术的区别在于：所述的焊接工艺包括如下步骤：a、在腹板的双边通过铣床加工出左右对称的坡口；b、腹板与底板进行组对焊接，组对时除两端定位点焊外，坡口内两端长度间进行等分点固，然后用修磨机修磨定位焊缝；c、将组对点固好的腹板和底板放在变位机或胎架上，使焊道置于“船型焊”位置，“船型焊”位置即将平角焊通过变位机向上转动45°而到达的位置，以达到使焊脚尺寸对称均匀目地；选取实芯焊丝、保护气体CO2，利用焊接机器人对“船型焊”位置下的焊道进行稳定施焊，焊接交替过程中无需清根处理；d、焊接过程中进行双面交替、多层多道焊接，各道焊接均保持“船型焊”位置，焊道之间不清渣。多层多道焊接中的具体焊道数、角焊缝的焊脚尺寸等工艺参数依据钢板厚度及生产要求而定。通常多层多道焊接中的前两层或三层焊道，即打底焊层与填充焊部分的前一层或两层，采用单层单道熔敷方式；而之后各填充层与盖面层的焊道，则采用单层多道熔敷方式，直至焊接完毕。多层多道焊接中除打底焊层采用不摆动方式进行焊接外，其余各层各道均进行摆动施焊。

a步骤中，腹板双边开坡口的角度范围为50°-60°，焊前打磨光滑，不留钝边，确保坡口面质量及整体直线度。b步骤中，腹板与底板进行组对时紧密贴合、不留间隙；等分点固时选取的等分点为1-4个，定位焊缝时焊缝厚度≤2mm。c步骤中，焊接时，焊丝干伸长保持在13mm-15mm之间，焊丝处于各焊道中心位置并确保对准，焊丝端头距离引弧点2-3mm。d步骤中，所述的双面交替焊接，是指在步骤a中双边坡口内进行交替、多层多道焊接，多层多道焊接中的具体焊道数、角焊缝的焊脚尺寸等工艺参数依据钢板厚度及生产要求而定。所述的多层多道焊接是指每一次焊道覆盖上一次焊道，焊道的覆盖层数为3-5层，多层多道焊接中分为打底焊层与填充焊部分，对于多层多道焊接中的前两层或三层焊道，即打底焊层与填充焊部分的前一层或两层，采用单层单道熔敷方式；而之后各填充层之间，则采用单层多道熔敷方式（即2-3道互相搭盖的方式），直至焊接完毕。多层多道焊接中除打底层采用不摆动方式进行焊接外，其余各层各道均采用摆动施焊。多层多道焊接使得焊接过程中反面不清根，道间不清渣，即能达到根部全熔透的目的，由于工艺过程中不需要清根，大大改善了工人的施工环境，同时节省了工序和时间，提高了生产效率。

下面对本发明予以详尽描述，如图1所示，中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接结构及其焊接工艺，所述的腹板和底板焊接，腹板厚度为24mm：

1）腹板双边开坡口60°，焊前打磨光滑，不留钝边；

2）腹板与底板组对不留间隙，使得装配更为快速、便捷；

3）保护气体选用CO2，机器人焊接，自动化率较高。

腹板坡口采用铣床加工，坡口内两端长度间等分点固并修磨；利用焊接机器人对“船型焊”位置下的焊道进行稳定施焊，多层多道、双面交替焊接，反面不清根，道间不清渣；组对时利用反变形原理、焊接中采用双面交替焊以抑制变形，该技术能确保中厚板K型坡口下的角焊缝全熔透、焊接质量提升，同时又显著提高生产效率、改善焊工施工环境。

图2和图3所示，包括所述腹板和底板的焊接步骤：

1）腹板所需坡口采用铣床加工，确保坡口面质量及整体直线度；

2）腹板与底板组对时，除两端定位点焊外，坡口内两端长度间进行等分点固，点少为宜；然后用修磨机修磨定位焊缝，保证定位焊缝厚度≤2mm；

3）将组对点固好的工件放在变位机或胎架上，使焊道置于“船型焊”位置；选取实芯焊丝、保护气体CO2，利用焊接机器人对“船型焊”位置下的焊道进行稳定施焊，打底焊接交替过程中无需清根处理；

4）焊接过程中进行多层多道、双面交替焊接，各道焊接均保持“船型焊”位置，焊道之间不清渣。

5）如图2所示，将组对点固后的腹板和底板放置在两轴变位机上，随即采用焊接机器人对焊道进行“船型焊”位置下的CO2气体保护焊接，焊接过程中采用双面交替、多层多道焊接，图2中各个焊道上的数字表示焊接先后顺序。具体腹板和底板焊接时角焊缝接头处的焊道布置如图2所示，各焊道工艺参数如下表所示：

机器人焊接过程中，操作人员调用事先编写好的程序或者通过示教编写新的程序，程序编写调试完成后进行预约程序设置，通过启动装置控制焊接机器人的运行。焊接过程稳定、自动化率高，现场工况环境良好。

处于“船型焊”位置下的坡口内各焊道，通过焊前坡口的精细加工、预先反变形控制，结合CO2气体保护焊工艺参数的有效选取，最终确保在背面不清根、层间不清渣的情况下，角焊缝接头根部全熔透、坡口内各焊道成型优良，简化了焊接流程，有效提高了焊接质量及生产效率。

腹板坡口采用铣床加工，从源头上提升了接头质量，为优异的角焊缝接头质量获取打下坚实基础；腹板与底板的组装点固中，腹板不留钝边、不留间隙，有效简化了装配流程。

以上具体实施例展示了本发明的主要特征及技术优势。熟悉本行业的技术人员应该了解，本发明并不受上述实施例的限制，上述说明书和实施例中只是对本发明的相关原理加以描述，在不脱离本发明精神和范畴的前提下，本发明后续还会有各种调整和改进，这些调整和改进都落入要求保护的本发明范围内。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均属于本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接结构，它主要包括腹板和底板，其特征在于：腹板的双边开有对称的坡口，腹板与底板焊接组对时紧密贴合，腹板与底板焊接组对时不留间隙。

2.根据权利要求1所述的中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接结构，其特征在于：所述的坡口的角度范围为50°-60°其中16-23mm板厚范围内的钢板所适宜的坡口范围为50-55°，而24-32mm板厚范围内的钢板所适宜的坡口范围为56-60°。

3.中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接工艺，其特征在于：所述的焊接工艺包括如下步骤：a、在腹板的双边通过铣床加工出左右对称的坡口；b、腹板与底板进行组对焊接，组对时除两端定位点焊外，坡口内两端长度间进行等分点固，然后用修磨机修磨定位焊缝；c、将组对点固好的腹板和底板放在变位机或胎架上，使焊道置于“船型焊”位置，“船型焊”位置即将平角焊通过变位机向上转动45°而到达的焊接位置，以达到使提升根部熔透、焊脚尺寸均匀的目地；选取实芯焊丝、保护气体CO2，利用焊接机器人对“船型焊”位置的焊道进行稳定施焊，焊接交替过程中无需清根处理；d、焊接过程中进行双面交替、多层多道焊接，各道焊接均保持“船型焊”位置，焊道之间不清渣。

4.根据权利要求3所述的中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接工艺，其特征在于：a步骤中，腹板双边开坡口的角度范围为50°-60°，焊前打磨光滑，不留钝边，确保坡口面质量及整体直线度。

5.根据权利要求3所述的中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接工艺，其特征在于：b步骤中，腹板与底板进行组对时紧密贴合、不留间隙；等分点固时选取的等分点为1-4个，定位焊缝时焊缝厚度≤2mm。

6.根据权利要求3所述的中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接工艺，其特征在于：c步骤中，焊接时，焊丝干伸长保持在13mm-15mm之间，焊丝处于各焊道中心位置并确保对准，焊丝端头距离引弧点2-3mm。

7.根据权利要求3所述的中厚板K型坡口不清根的角焊缝焊接工艺，其特征在于：d步骤中，所述的双面交替焊接，是指在步骤a中双边坡口内多层多道、交替施焊，所述的多层多道焊接是指每一次焊道覆盖上一次焊道，焊道的覆盖层数为3-5层。