CN106413967A - 水平对接接头高熔敷率焊接设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水平对接接头高熔敷率焊接设备和方法，在水平对接接头的自动焊接中，当为了焊接斜面侧而执行高熔敷率焊接时在产生根部的同时形成高熔敷率焊接部分，以便能够进行在焊接部的内侧和表面上不具有缺陷的高熔敷率焊接，从而降低焊接焊道的数量。此外，本发明提供了所述水平对接接头高熔敷率焊接设备和方法，其中所述设备设置在移动机构单元中以便沿焊嘴的焊接方向定位，由此沿焊接进行的向前方向移动并且防止熔融金属流动，便于设备抓握，降低设备重量并且通过从下部填充熔融金属而完全形成表面焊缝。

Description

水平对接接头高熔敷率焊接设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种水平对接接头焊接，尤其涉及一种水平对接接头高熔敷率焊接设备及其方法，能够通过包括根部焊接的高熔敷率焊接来焊接接头。

背景技术

总之，对接接头焊接是焊接面向彼此的母材以将彼此连接，这在连接铁板时被频繁使用。

图1是示出在常规自动焊接时在根焊之后的焊接状态的视图。

在图1中，部分S是截面图，部分P是局部剖视图。在下文中，在本发明的说明书以及附图中，部分S指示截面图，部分P指示局部剖视图。

如图1所示，在纵向面向彼此的两个母材1a和1b水平地对接焊接的情况下，上母材1a和下母材1b面向彼此，并且焊接接头变成斜面。而且，在上母材1a的斜面向上倾斜以及下母材1b以直角从平面倾斜的状态下，上母材1a和下母材1b被焊接。

如上所述，在使用自动机器相对于水平对接接头施加管状焊条电弧焊的情况下，如图1所示，根据生产率，上母材1a和下母材1b布置成具有不同的间隙3，当间隙3被填充时形成根部2，首先在执行焊接的一侧的背面执行根部焊道。在形成根部2的斜面内部执行高熔敷率焊接的情况下，由于熔融金属的低黏性以及作用在熔融金属上的重力熔融金属在焊弧中居前，使得电弧形成在熔融金属上。因为形成在熔融金属上的电弧难以使母材充分焊透，所以其经常引起缺陷，诸如焊接金属不完全的熔化以及夹渣。

而且，在低电弧力的情况下，上母材形成未焊接的宏观截面53(见图1)。

电弧力指的是推动熔池的力量，通常，与电流的平方以及电压的双倍成比例而增加。在电弧力较弱的情况下，也即，在使用低电流和低电压的情况下，因为电弧半径51变得较小，所以形成的熔融金属52较小。此外，因为推动熔融金属52的力也变得较小，所以薄的金属渗透形成在母材的底表面上，以及因为熔融金属未被向上推动至上母材1a的斜面，所以仅下母材1b焊接在焊接接头的截面上，使得上母材1a被焊接，同时形成未焊接的宏观截面53。

此外，因为普通焊嘴30的端部31大约为8mm，如果其在较小以及较窄空间中执行摆动，则焊嘴30的端部31接触斜面，这频繁引起短路。图2是示出常规焊嘴30的视图。为了精确地焊接斜面的内部，需要五个至七个焊道。此外，在完成斜面内部的焊接之后，如果执行表面部分的焊接，因为由于熔融金属的低黏性以及作用至熔融金属的重力的影响而频繁发生焊缝偏差，如果可能的话，顶部焊缝具有四个或者五个焊道以精确地焊接。

图3是焊接部分#1至#6的截面图，使用多个焊道通过常规焊接设备焊接厚度为23mm的母材。在常规焊接方法的情况下，如图3所示，厚度为15mm的母材要求八个焊道，厚度为23mm的母材需要10至15个焊道。因此，当通过常规焊接设备焊接厚度为23mm的母材时，形成具有上母材的未焊接侧的宏观截面53(图3中焊接截面的附图标记1、3、5、8和9的区域)，因此，必须焊接多个焊道。

换句话说，在常规焊接设备中，通过对间隙3执行根焊而形成根部2，间隙3由母材的厚度确定，以及在根部2形成之后执行斜面内部的熔敷焊接。但是，甚至在根据母材的厚度执行熔敷焊接的情况下，与附图示出的焊接部分#1至#6的截面一样，必须通过小熔敷量焊接多层焊道(10至15个焊道)，因此，在通过降低焊道的数量来改善生产率方面存在限制。

发明内容

因此，本发明是鉴于发生在现有技术中的上述提到的问题而进行的，本发明的目的是提供水平对接接头的自动焊接，尤其提供用于高熔敷率焊接水平对接接头的设备和方法，当在自动焊接水平对接接头的情况下相对于斜面执行高熔敷率焊接时，能够形成高熔敷率焊接部分同时形成根部，从而实现高熔敷率焊接而无任何焊接截面内部以及表面的缺陷，并且降低焊接焊道的数量。

本发明的另一目的是提供一种水平对接接头高熔敷率焊接设备，其沿焊嘴的焊接方向安装在行进装置部分上，以便沿焊接进行的向前方向移动，以及提供一种水平对接接头高熔敷率焊接方法，从而防止熔融金属向下流动，允许用户易于握住设备，降低重量，以及由于下部分填充有熔融金属而完成表面焊缝。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种水平对接接头高熔敷率焊接设备，其包括：行进装置部分，其用于周期性地重复摆动运动以及沿预定方向相对于上母材和下母材传送焊嘴；焊炬，其具有焊嘴并且安装在行进装置部分上；铜滑块装置，其安装在行进装置部分上以沿焊嘴的焊接方向定位；以及控制单元，其用于考虑水平焊接接头的斜面形式、根据焊炬的摆动位置来控制焊接条件，其中，控制单元传送行进装置部分以沿着多个节点执行摆动行进，以及控制焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、节点之间的移动段的行进速度、在节点的停止时间、摆动速度以及摆动宽度中的一种以对斜面实施高熔敷率焊接。

在本发明中，铜滑块装置包括向前喷气部，其用于沿焊接进行方向喷射气体以防止熔融金属向下流动。

在本发明中，根据上母材和下母材之间的间隙G以及母材的厚度来设定初始值，以及通过上母材和下母材之间的间隙G来对焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、节点之间的移动段的行进速度、在节点的停止时间、摆动速度以及摆动宽度中的一者进行控制以实时改变。

如果用于生产无缺陷焊缝的整体停止时间为T1，那么在实施所述斜面内部的焊接的后焊缝B的节点处的停止时间和在所述后焊缝B和表面焊缝F之间的节点处的停止时间为0.2*T1并且误差范围在大约±10％内，在所述表面焊缝F的节点处的停止时间为0.8*T1并且误差范围在大约±10％内。

计算所述焊丝供给速度以通过所述间隙G设定在用于形成所述后焊缝B的节点处的初始值，并且计算所述焊丝供给速度以与所述斜面的截面的垂直宽度成比例地、在位于用于形成所述后焊缝B和所述表面焊缝F的节点之间的所述节点处增加而大于所述初始值。

控制单元控制焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、节点之间的移动段的行进速度、在节点的停止时间、摆动速度以及摆动宽度中的一种，以使用电流检测传感器或者电压检测传感器的电流值和电压值中的至少一者来维持每单位体积的均匀熔敷量。

铜滑块装置包括：流线型凹部，其形成在铜滑块装置的一侧并且头尾不对称；以及接收凹槽，其形成在凹部的下部处以由熔融金属填充。

铜滑块装置形成为板式以接触母材的表面，所述凹部凹状地形成在与母材的表面接触的一侧以沿头尾方向覆盖母材的斜面。凹部沿行进装置部分的传送方向延伸，形成在凹部的下部中的接收凹槽形成为从凹部起为中空的阶梯式形状以接收熔融金属。

水平对接接头高熔敷率焊接设备进一步包括：焊炬x轴滑动组件，其结合至行进装置部分的行进轴线部分；焊炬z轴滑动组件，其连接至焊炬x轴滑动组件以沿垂直方向滑动。铜滑块装置连接至焊炬z轴滑动组件以沿行进装置部分的传送方向、沿母材的垂直方向以及沿与母材接触的方向移动。

在本发明的另一方案中，本发明提供了一种使用水平对接接头高熔敷率焊接设备的水平对接接头高熔敷率焊接方法，水平对接接头高熔敷率焊接设备包括：行进装置部分，其用于周期性地重复摆动运动以及沿预定方向相对于上母材和下母材传送焊嘴；焊炬，其具有焊嘴以及被安装在行进装置部分上；铜滑块装置，安装在行进装置部分上以沿焊嘴的焊接方向定位，铜滑块装置沿焊接进行方向移动以防止熔融金属向下流动；以及控制单元，其用于考虑水平焊接接头的斜面形式、根据焊炬的摆动位置来控制焊接条件，焊接方法包括：焊接电流计算步骤或者焊接电压计算步骤，其用于通过控制单元计算在节点之间的移动段中的焊接电流或者焊接电压；停止时间计算步骤或者行进速度计算步骤，其用于通过控制单元计算在每个节点处的停止时间或者行进速度；以及熔敷焊接步骤，其通过根据在焊接电流和电压计算步骤中计算的在节点之间的每个移动段的所述焊接电流和所述焊接电压以及在停止时间计算步骤或者所述行进速度计算步骤中计算的在每个节点处的所述停止时间或者行进速度来控制焊接机器和所述行进装置部分，从而对所述斜面实施熔敷焊接而不实施根部焊道焊接。

在焊接电流计算步骤或者焊接电压计算步骤中计算的焊接电流和焊接电压的情况下，根据上母材和下母材之间的间隙G以及母材的厚度来设定初始值，以及通过所述上母材和所述下母材之间的所述间隙G来对焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、节点之间的移动段中的行进速度、在节点的停止时间、摆动速度以及摆动宽度中的一者进行控制以实时改变。

在所述停止时间计算步骤中计算在每个节点处的停止时间的情况下，如果用于生产无缺陷焊缝的整体停止时间为T1，那么在实施所述斜面内部的焊接的后焊缝B的节点处的停止时间和在所述后焊缝B和表面焊缝F之间的节点处的停止时间为0.2*T1并且误差范围在大约±10％内，在所述表面焊缝F的节点处的所述停止时间为0.8*T1并且误差范围在大约±10％内。

水平对接接头高熔敷率焊接方法进一步包括焊丝供给速度设定步骤，其计算焊丝供给速度，其为在每个节点处停止以及在节点之间移动的同时供给用于焊接的适当量焊丝的焊丝供给速度。在焊丝供给速度设定步骤中计算的焊丝供给速度的情况下，通过所述上母材和所述下母材之间的所述间隙G来设定在用于形成所述上母材和所述下母材之间的所述后焊缝B的节点处的初始值，计算所述焊丝供给速度以与所述斜面的截面的垂直宽度成比例地、在位于用于形成所述后焊缝B和所述表面焊缝F之间的节点处增加以大于所述初始值。

如上所述，根据本发明的水平对接接头高熔敷率焊接设备及其方法能够通过高熔敷率焊接一个或者两个焊道而完成水平对接焊接，不管母材的厚度，从而显著降低焊道的数量以及在很大程度上提高焊接作业的速度。

而且，根据本发明的水平对接接头高熔敷率焊接设备及其方法，通过在摆动焊接和对角行进焊接期间与斜面的截面宽度成比例地控制电流、电压、焊丝供给速度以及停止时间，能够对焊接截面的内部和表面实施高熔敷率焊接而无缺陷，从而显著提高焊接质量。

此外，根据本发明的水平对接接头高熔敷率焊接设备及其方法能够通过铜滑块装置沿焊接方向的向前方向向熔融金属喷射气体，从而防止熔融金属向下流动，相比于常规反向气体喷射结构，允许用户易于握住设备，降低了重量，以及由于在铜滑块装置的表面上形成有不对称下凹部，通过利用熔融金属填充下部分而完成表面焊缝。

附图说明

连同附图，本发明的上述以及其他目的、特征及优势将显而易见于以下本发明的优选实施例的详细描述，其中：

图1是示出在根焊之后在常规自动焊接时的焊接状态的视图；

图2是示出常规焊嘴的视图；

图3是常规焊接设备的焊接部分的截面图；

图4是根据本发明的优选实施例的水平对接接头焊接设备的分解立体图；

图5是根据本发明的优选实施例的水平对接接头焊接设备的平面图；

图6是根据本发明的优选实施例的水平对接接头焊接设备的右视图；

图7是根据本发明的优选实施例的铜滑块装置的立体图；

图8是图示出常规铜滑块装置的侧视截面图；

图9是图示出根据本发明的优选实施例的铜滑块装置的侧视截面图；

图10是根据本发明的优选实施例的焊炬的截面图；

图11是根据本发明的优选实施例的水平对接接头焊接设备的示意性方框图；

图12是示出根据本发明的优选实施例的水平对接接头高熔敷率焊接方法的流程图；

图13是示出根据本发明的优选实施例用于特定摆动图案的控制单元的移动控制状态的视图；

图14是示出根据本发明的优选实施例在特定摆动图案的节点的焊接条件的图；

图15是示出根据本发明的优选实施例通过正交摆动轴线部分的摆动运动的视图；

图16是示出沿行进方向的焊接运动以及根据本发明的优选实施例的焊丝的视图；

图17和图18是根据本发明的优选实施例通过水平对接接头高熔敷率焊接设备的焊接部分的截面图。

具体实施方式

下文，将参考附图详细描述根据本发明的优选实施例的水平对接接头高熔敷率焊接设备及其方法。

参考图4至图18，根据本发明的优选实施例的水平对接接头高熔敷率焊接设备100包括：行进装置部分9，其相对于上母材1a的斜面和下母材1b的斜面沿垂直和对角方向传送焊嘴32；焊炬8，其具有焊嘴32并且安装至行进装置部分9；铜滑块装置4，其安装在行进装置部分9上以沿焊嘴32的焊接方向定位；控制单元60，其通过水平对接接头的斜面的位置来控制焊接条件，以维持固定熔敷量从而防止宏观截面53(该宏观截面53上未形成焊接侧)形成在上母材1a上；显示器部分63，其用于显示焊接状态；设定部分64，其用于设定焊接参数；以及焊接机器68，其用于向焊炬8供给焊接电压以及电流。

在图4中，“垂直以及头尾方向”指的是x轴方向，“行进装置部分的可滑动承载方向”指的是y轴方向，“朝向焊接侧的方向”指的是z轴方向。为了方便描述，方向指示为x-y-z方向。

行进装置部分9包括行进轴线部分40，其沿着引导轨道R可滑动地连接。行进轴线部分40作为滑架以沿y轴方向运送焊炬8和铜滑块装置4。焊炬x轴滑动组件91结合至行进轴线部分40，以沿x轴方向操作焊炬8。焊炬y轴滑动组件88结合至焊炬x轴滑动组件91，以沿y轴方向操作焊炬8，焊炬z轴滑动组件89结合至焊炬y轴滑动组件88以沿z轴方向操作焊炬8。

此外，正交摆动轴线部分41结合至焊炬y轴滑动组件89，蜗杆滑动组件87结合至正交摆动轴线部分51。蜗杆滑动组件87连接至正交摆动轴线部分41，以沿y轴以及z轴方向滑动。角度滑动组件86连接至蜗杆滑动组件87，蜗杆滑动组件87改变其旋转方向以在图示于图6的角度轴865上旋转角度滑动组件86。当用户调节手柄以操作安装在角度滑动组件86内部的弹簧时，角度滑动组件86沿x轴以及y轴方向滑动。焊炬8结合至角度滑动组件86。此外，传感器部分61和控制箱85安装在行进轴线部分40上。

铜滑块装置4安装至行进装置部分9。更详细地，用于致动组件80的铜滑块装置结合至行进装置部分9的行进轴线部分40，铜滑块装置4连接至铜滑块装置致动组件80。铜滑块装置致动组件80包括铜滑块装置x轴滑动组件83以及铜滑块装置z轴滑动组件84。铜滑块装置x轴滑动组件83固定至行进轴线部分40，以沿y轴方向沿着引导轨道R滑动以及沿x轴方向使铜滑块装置4滑动。铜滑块装置z轴滑动组件84连接至铜滑块装置x轴滑动组件83以沿x轴方向滑动。铜滑块装置4连接至z轴滑动组件84。最终，铜滑块装置4沿y轴方向沿着引导轨道R被运送以能够沿x轴方向滑动，以及沿z轴方向移动以接触母材。

铜滑块装置4移动冷却水以防止熔融金属以及熔渣在焊接期间被排出。也即，虽然熔敷量增加，但是铜滑块装置4防止熔融金属向下流动至表面，因此，使得高熔敷率焊接是可行的以及在自动焊接期间利用少量的焊道完成焊接，从而防止焊接缺陷，提高焊接质量以及减少作业时间。用于沿焊接进行方向喷射向前气体的前喷气部21和气体出口21a形成在铜滑块装置4上。铜滑块装置4安装至焊接设备100以沿焊接进行方向喷射保护气体，与上母材1a和下母材1b相遇到一起的接触部分接触，以便防止使焊接部分的机械性能恶化的外部空气被引入熔融金属。位于焊炬8的端部的焊嘴具有的外径小于8mm，优选地，小于5mm。焊炬8包括绝缘涂层33，绝缘涂层33由陶瓷制成，形成在焊炬8的外周表面上。焊炬8的外径小并且具有形成在其表面上的绝缘涂层33，以便由于小焊嘴而在斜面的内部平滑地摆动，并且能够提供连续焊接，这是因为虽然焊嘴32接触斜面但是绝缘涂层33防止电路短路。

如上所述，行进装置部分9包括：行进轴线部分40，其用于沿着引导轨道R移动焊接设备100；正交摆动轴线部分41，其用于实施摆动运动以沿垂直于引导轨道R的焊接斜面的垂直方向运送焊炬8；以及传感器部分61，其用于检测焊接电流和焊接电压。行进电动机驱动部65，其布置在行进轴线部分40上，以及摆动电动机驱动部66，其布置在正交摆动轴线部分41上。而且，传感器部分61包括：焊接电流检测传感器61a，其用于检测焊接电流；以及焊接电压检测传感器61b，其用于检测焊接电压。

此外，焊接条件控制部69布置成基于焊接电流检测传感器61a和焊接电压检测传感器61b接收的检测值来接收从控制单元60发送的焊接条件控制信号，以及控制焊接机器68的焊接电流和焊接电压。

控制单元60控制由焊炬8产生的电弧的电压和电流、行进轴线部分的移动以及停止时间以及通过斜面的每个位置的焊丝供给速度，以便实施高熔敷率焊接以具有特定摆动图案7，从而通过第一焊道焊接而焊接多于整个斜面面积的50％，优选地，多于80％，而不相对于形成于两个母材1a和1b之间的间隙实施形成根部的根部焊道焊接。

使得在第一焊道焊接期间高熔敷率焊接可行的控制单元60通过焊接电流检测传感器61a和焊接电压检测传感器61b检测焊接输出电流和电压的改变，其是由对应于间隙的各种改变的焊丝突出长度12的焊丝电阻的差而产生。而且，控制单元60控制行进电动机驱动部分65和摆动电动机驱动部分66以改变焊接设备100的实际行进速度13以维持每单位体积的固定熔敷量。

在该情况下，通过电弧感测的实际行进速度的改变能够被设定部64选择。在以固定焊接条件执行焊接的情况下，诸如电流、电压以及焊接速度，当间隙增加，即当斜面单位体积增加时，增加的斜面单位体积未被固定焊接条件下的熔敷量充分地填充，使得形成点的焊弧和焊嘴的端部之间的距离即焊丝突出长度12增加。因此，发送至焊接电流检测传感器61a和焊接电流检测传感器61b的输出电流和电压值降低了-ΔA和-ΔV。控制部分60控制行进电动机驱动部分65和摆动电动机驱动部分66以降低行进装置部分9的行进速度，使得每单位体积的熔敷量增加。因此，焊丝突出长度12再次降低，因此，发送至焊接电流检测传感器61a和焊接电流检测传感器61b的输出电流和电压值增加了+ΔA和+ΔV。因此，能够维持每单位体积的固定熔敷量。

特别地，铜滑块装置4包括向前喷气部，其用于沿焊接进行方向喷射气体。也即，铜滑块装置4具有前喷气部21和气体出口21a，其用于沿焊接进行方向喷射向前气体，以便通过沿向前方向喷射气体同时沿焊接进行方向移动来防止熔融金属向下流动。

相比于沿相反方向喷射气体的结构，沿相反方向喷射气体的结构由于其要求三个气体连接线而在握住设备时不方便并且增加了重量，但是沿向前方向喷射气体的结构由于其仅要求一个气体连接线而易于握住设备并且降低了重量。

参考图5，铜滑块装置4包括：冷却水入口401，其用于引入冷却水；以及冷却水出口402，其用于排放冷却水。此外，流线型凹部215形成在铜滑块装置4的一侧，气体由此沿向前方向喷射。铜滑块装置4的形成有流线型凹部215的那一侧接触母材的表面。凹部215头尾不对称，接收凹槽217形成在凹槽215的下部处以填充熔融金属。换句话说，如图9所示，凹部215在其下部处具有以阶梯爪形式凹状地形成的接收凹槽217，以便头尾不对称。

更详细地，铜滑块装置4形成为大约矩形板式，以便接触母材的表面，凹部215凹状地形成在面向母材表面的一侧上以沿头尾方向覆盖母材的斜面。以阶梯形状形成在凹部215的下部的接收凹槽217从凹部215为更中空的以接收熔融金属。气体出口21a形成在凹部215上。凹部215沿行进装置部分的传送方向延伸。

相比于形成在图示于图8的常规铜滑块装置300中的凹部301，图示于图8的结构不能够完全形成表面焊缝，但是图示于图9的结构能够形成合格的表面焊缝，这是由于接收凹槽217被熔融金属填充。

同时，根据本发明的水平对接接头熔敷焊接方法使用水平对接接头高熔敷率焊接设备100实施水平对接接头焊接而不对上母材1a和下母材1b实施根部焊道焊接，上母材1a在底表面上具有斜面，下母材1b不具有斜面，水平对接接头高熔敷率焊接设备100包括：行进装置部分9，其具有正交摆动轴线部分41和行进轴线部分40；铜滑块装置4；焊炬8以及控制单元60。

水平对接接头高熔敷率焊接方法包括：形成多个节点的焊接电流和电压计算步骤，多个节点分隔行程以基于由两个母材的厚度确定的两个母材之间的间隙G来实施摆动焊接和对角焊接；计算在多个节点(即，第一至第五节点P1至P5)中的两个节点(即，在后焊缝B的形成位置处实施焊接的第一节点P1和第五节点P5)处的焊接电压和焊接电流的初始值，用于特定摆动图案焊接，利用在每个节点处的停止时间以及相对于在表面焊缝F的形成位置的节点(即，第三节点P3)以及在多个分隔节点处的初始值计算的焊接电压和焊接电流的值来实施停止焊接，所述多个分隔节点在后焊缝B的形成位置的第一节点P1和第五节点P5与表面焊缝F的形成位置的第三节点之间(即，第二节点P2和第四节点P4)，以及将计算出的值传递至焊接机器68；停止时间计算步骤，基于两个母材1a和1b之间的间隙G通过控制单元60计算在第一节点P1至第五节点P5的停止时间；以及高熔敷率焊接步骤，通过在每个节点的停止时间以及计算出的在节点之间的焊接电流和焊接电压，通过特定摆动图案来实施高熔敷率焊接。

改变通过焊接电流和电压计算步骤计算的焊接电流和焊接电压，以根据间隙G的宽度来设定初始值，以及在形成后焊缝B的第一节点P1和第五节点P5处与形成表面焊缝F的第三节点P3的斜面的截面的垂直宽度成比例地增加。

此外，关于在停止时间计算步骤期间计算的在每个节点的停止时间，在用于生产无缺陷焊缝以及用于形成后焊缝B的第一节点P1和第五节点P5处用于预加热的停止时间为T1的情况下，在用于形成后焊缝B(实施斜面内部的焊接)的两个节点P1和P5与用于形成表面焊缝F的节点之间的节点的停止时间T2和T4为0.2*T1，误差范围在大约±10％内，在用于形成表面焊缝F的节点的停止时间为0.8*T1，误差范围在大约±10％内。

而且，根据本发明的水平对接接头高熔敷率焊接方法进一步包括焊丝供给速度设定步骤：计算用于在每个节点处停止以及在节点之间移动的同时供给适当量焊丝以实施焊接的焊丝供给速度。

通过间隙G来设定在用于设定后焊缝B的节点处的初始值，在焊丝供给速度计算步骤中计算的焊丝供给速度被计算为与位于用于形成后焊缝B的节点和用于形成表面焊缝F的节点之间的节点处的斜面的截面的垂直宽度成比例地增加而大于初始值。

高熔敷率焊接步骤在焊接进行侧的斜面内部直接实施第一焊道的高熔敷率焊接而不进行根部焊道焊接，以消除在焊接进行侧的相反侧、上母材和下母材之间的阶梯差。

换句话说，在熔敷焊接步骤中，控制焊接以具有不同的停止时间、电压、电流以及在节点处的焊丝供给速度，并且控制节点之间的移动速度以具有根据间隙G的宽度变化的值。在每个节点或者焊接部分处的焊接条件的满足是通过由焊接电流检测传感器61a和焊接电压检测传感器61b检测的焊接电流和焊接电压检测确定的。此外，通过行进电动机驱动部65和摆动电动机驱动部66执行在每个节点处的停止时间以及在节点之间的移动。

此外，通过控制焊接机器68的控制单元60控制焊接电流、焊接电压和焊丝供给速度。

通过组合位于焊接设备100内部的正交摆动轴线部分41和行进轴线部分40而形成特定摆动图案7。特定摆动图案7在第一节点P1(是第一根部)→第二节点P2(是第一中间部分)→第三节点P3(是表面部分)的段中实施摆动行进，使得仅正交摆动轴线部分41沿Y轴方向移动，并且在第三节点P3(是表面部分)→第四节点P4(是第二中间部分)→第五节点P5(是第二根部)的段中实施对角行进，使得正交摆动轴线部分41和行进轴线部分40同时操作以沿对角方向摆动。

而且，在每个节点处停止的停止时间T产生固定熔敷量，节点之间的传送速度S具有与由母材的厚度确定的间隙G的宽度成比例的预定速度值，焊接电流和焊接电压在形成后焊缝B的第一节点P1和第五节点P5处具有最小值以及在形成表面焊缝F的第三节点P3处具有最大值。此外，位于用于形成后焊缝B的第一节点P1和第五节点P5与用于形成表面焊缝F的第三节点P3之间的节点具有的尺寸与斜面的截面的宽度成比例。

为了通过特定摆动图案7实施水平对接接头熔敷焊接，当倾斜平面形成在上母材1a的底表面上时，斜面作为下母材1b和上母材1a之间的焊接部分而形成。

下文将描述用于通过每个节点对厚度23mm的两个铁母材实施水平对接接头焊接的焊接条件的例子，使用具有五个节点P1至P5的特定摆动图案7。在用于形成后焊缝B的第一节点P1和第五节点P5处，存在一秒的停止时间，用于预加热。此外，在用于实施斜面内部焊接的第二节点P2和第四节点P4处，存在0.2秒的停止时间，以及在用于形成表面焊缝F的第三节点P3处，存在大约0.8秒的停止时间，用于预加热并且形成高容量的熔融金属。

此外，将第一节点P1和第五节点P5的焊接电流IR和焊接电压VR控制为263A和31.2V，误差范围在大约±10％内，将第二节点P2和第四节点P4的焊接电流IM和焊接电压VM控制为359A和33.2V，误差范围在大约±10％内，以及将第三节点P3的焊接电流IF和焊接电压VF控制为421A和35.7V，误差范围在大约±10％内。此外，节点P1至P5之间的移动速度被统一地维持在2cm/秒，并且与间隙G或者斜面的宽度成比例而增加至具有预定速度值。

而且，在第一节点P1和第二节点P2之间的焊丝供给速度WR为1028cm/min，误差范围在大约±10％内，在第二节点P2和第三节点P3之间的焊丝供给速度WM为1727cm/min，误差范围在大约±10％内，在第三节点P3和第四节点P4之间的焊丝供给速度WF为2139cm/min，误差范围在大约±10％内，在第四节点P4和第五节点P5之间的焊丝供给速度WM为1727cm/min，误差范围在大约±10％内。此外，从第一节点P1至第五节点P5滑车行进速度平均为大约10.6cm/min。

在上母材1a和下母材1b布置成形成间隙G(间隙G的宽度是根据母材1a和1b的厚度)之后，当基于形成的间隙G执行图10的焊接电流和电压计算步骤(S10)、停止时间计算步骤(S20)和焊丝供给速度计算步骤(S30)时，在每个焊接部分计算焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、特定摆动图案7的行进装置部分移动速度，然后执行熔敷焊接步骤(S100)。

在熔敷焊接步骤(S100)中，因为在用于形成后焊缝B的第一节点P1和第五节点P5的停止时间最长，所以当形成高容量的熔融金属时，能够形成具有无缺陷质量的后焊缝B而不实施根部焊道焊接。

当通过将焊接方法施加至水平对接接头熔敷焊接设备100而执行水平对接接头焊接时，在第一节点P1至第五节点P5中的每个节点处的停止时间中形成大熔融金属56。在该情况下，通过焊接电流和电压计算步骤根据上母材1a和下母材1b的厚度计算供给的焊接电流和电压。在焊接电流和电压计算步骤(S10)中，当计算焊接电流和焊接电压时，还计算每个节点的移动速度。

因为特定摆动图案7的性能使焊炬8的焊嘴32的直径最小化并且在外周表面上形成绝缘涂层33，这使得即使上母材1a或者下母材1b和焊嘴32彼此接触，焊嘴也自由摆动并且防止因绝缘而停止电弧生成。也即，在不应用本发明的焊炬8的情况下特定摆动图案7难以实施焊嘴32的摆动，并且由于在不绝缘的焊嘴32接触上母材1a和下母材1b的情况下电弧生成停止而不能够易于操作。

接下来，执行上述焊接步骤时，铜滑块装置4通过控制单元60的控制而将气体5喷射至熔融金属56。使用焊接电流和焊接电压的信息以及正交摆动轴线部分41和行进轴线部分40的行进控制信息、考虑控制单元60产生的熔融金属量，铜滑块装置4沿焊接进行方向的向前方向喷射气体。在形成熔融金属56之后，根据通过停止时间计算步骤计算的节点之间的停止时间和移动速度来控制正交摆动轴线部分41和行进轴线部分40的移动方向、速度以及停止时间。当根据在每个焊接位置处的焊接电流和焊接电压生成电弧时，通过特定摆动图案7在上母材1a和下母材1b之间执行焊接。

换句话说，在通过实施特定摆动图案7的焊接条件控制的水平对接接头熔敷焊接方法对两个母材执行水平对接接头焊接的情况下，通过将第一焊道焊接至焊接部分的焊接50％至100％而计算焊接电流、焊接电压、停止时间、焊丝供给速度和行进速度。因此，当执行初始熔敷焊接(是斜面内部的第一焊道焊接)而不执行根部焊道焊接时，如图17和图18所示，本发明能够执行熔敷焊接的50％至100％，通过单次焊接使后焊缝B和表面焊缝F具有良好的质量。因此，本发明能够通过一个或者两个焊道执行水平对接接头焊接，这是由于其仅实施剩余部分的焊接，即焊接部分的50％以0％，从而显著降低用于水平对接接头焊接的焊道的数量。

如上所述，尽管参考其示范实施例已经特定地示出了以及描述了本发明，但是，本领域普通技术人员将理解的是，本发明的上述实施例都是示例性的并且其中可以进行各种改变、修改以及等同物，而不改变其基本特性以及本发明的范围。因此，应该理解的是，本发明的技术和保护范围应该由以下权利要求的技术构思限定。

Claims (13)

1.一种水平对接接头高熔敷率焊接设备，包括：

行进装置部分，所述行进装置部分用于周期性地重复摆动运动以及相对于上母材和下母材沿预定方向传送焊嘴；

焊炬，所述焊炬具有焊嘴并且安装在所述行进装置部分上；

铜滑块装置，所述铜滑块装置安装在所述行进装置部分上以沿所述焊嘴的焊接方向定位；以及

控制单元，所述控制单元用于在考虑水平焊接接头的斜面形式的情况下根据所述焊炬的摆动位置来控制焊接条件，

其中，所述控制单元传送所述行进装置部分以沿着多个节点执行摆动行进，以及控制焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、在节点之间的移动段中的行进速度、在节点处的停止时间、摆动速度以及摆动宽度中的一者以对所述斜面实施高熔敷率焊接。

2.根据权利要求1所述的水平对接接头高熔敷率焊接设备，其中，所述铜滑块装置包括向前喷气部，所述向前喷气部用于沿焊接进行方向喷射气体以防止熔融金属向下流动。

3.根据权利要求1所述的水平对接接头高熔敷率焊接设备，其中，根据所述上母材和所述下母材之间的间隙(G)以及所述母材的厚度来设定初始值，以及通过所述上母材和所述下母材之间的所述间隙(G)来对焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、在节点之间的移动段中的行进速度、在节点处的停止时间、摆动速度以及摆动宽度中的一者进行控制以实时改变。

4.根据权利要求1所述的水平对接接头高熔敷率焊接设备，其中，如果用于生产无缺陷焊缝的整体停止时间为T1，那么在实施所述斜面的内部的焊接的后焊缝(B)的节点处的停止时间和在所述后焊缝(B)和表面焊缝(F)之间的节点处的停止时间为0.2*T1并且误差范围在大约±10％内，在所述表面焊缝(F)的节点处的停止时间为0.8*T1并且误差范围在大约±10％内。

5.根据权利要求1所述的水平对接接头高熔敷率焊接设备，其中，计算所述焊丝供给速度以通过所述间隙(G)设定在用于形成所述后焊缝(B)的节点处的初始值，并且计算所述焊丝供给速度以与所述斜面的截面的垂直宽度成比例地、在位于用于形成所述后焊缝(B)和所述表面焊缝(F)的节点之间的节点处增加以大于所述初始值。

6.根据权利要求1所述的水平对接接头高熔敷率焊接设备，其中，所述控制单元控制焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、在节点之间的移动段中的行进速度、在节点处的停止时间、摆动速度以及摆动宽度中的一者，以使用电流检测传感器的电流值和电压检测传感器的电压值中的至少一者来维持每单位体积的均匀熔敷量。

7.根据权利要求1所述的水平对接接头高熔敷率焊接设备，其中，所述铜滑块装置包括：流线型凹部，所述流线型凹部形成在所述铜滑块装置的一侧并且头尾不对称；以及接收凹槽，所述接收凹槽形成在所述凹部的下部以由熔融金属来填充。

8.根据权利要求7所述的水平对接接头高熔敷率焊接设备，其中，所述铜滑块装置形成为板式以接触所述母材的表面，所述凹部凹状地形成在与所述母材的表面接触的一侧以沿头尾方向覆盖所述母材的斜面，以及

其中，所述凹部沿所述行进装置部分的传送方向延伸，形成在所述凹部的下部的所述接收凹槽形成为从所述凹部起为中空的阶梯形状以接收熔融金属。

9.根据权利要求1所述的水平对接接头高熔敷率焊接设备，进一步包括：

焊炬x轴滑动组件，所述焊炬x轴滑动组件结合至所述行进装置部分的行进轴线部分；

焊炬z轴滑动组件，所述焊炬z轴滑动组件连接至所述焊炬x轴滑动组件以沿垂直方向滑动，

其中，所述铜滑块装置连接至所述焊炬z轴滑动组件以沿所述行进装置部分的传送方向、沿所述母材的垂直方向以及沿接触所述母材的方向移动。

10.一种使用水平对接接头高熔敷率焊接设备的水平对接接头高熔敷率焊接方法，所述水平对接接头高熔敷率焊接设备包括：行进装置部分，所述行进装置部分用于周期性地重复摆动运动以及相对于上母材和下母材沿预定方向传送焊嘴；焊炬，所述焊炬具有焊嘴并且安装在所述行进装置部分上；铜滑块装置，所述铜滑块装置安装在所述行进装置部分上以沿所述焊嘴的焊接方向定位，所述铜滑块装置沿焊接进行方向移动以防止熔融金属向下流动；以及控制单元，所述控制单元用于在考虑水平焊接接头的斜面形式的情况下根据所述焊炬的摆动位置来控制焊接条件，所述焊接方法包括：

焊接电流计算步骤或者焊接电压计算步骤，用于通过所述控制单元计算在节点之间的移动段中的焊接电流或者焊接电压；

停止时间计算步骤或者行进速度计算步骤，用于通过所述控制单元计算在每个节点处的停止时间或者行进速度；以及

熔敷焊接步骤，通过根据在焊接电流和电压计算步骤中计算的节点之间的每个移动段的所述焊接电流和所述焊接电压以及在停止时间计算步骤或者所述行进速度计算步骤中计算的在每个节点处的所述停止时间或者行进速度来控制焊接机器和所述行进装置部分，从而对所述斜面实施熔敷焊接而不实施根部焊道焊接。

11.根据权利要求10所述的焊接方法，其中，在所述焊接电流计算步骤或者焊接电压计算步骤中计算所述焊接电流和所述焊接电压的情况下，根据所述上母材和所述下母材之间的间隙(G)以及所述母材的厚度来设定初始值，以及通过所述上母材和所述下母材之间的所述间隙(G)来对焊接电流、焊接电压、焊丝供给速度、在节点之间的移动段中的行进速度、在节点处的停止时间、摆动速度以及摆动宽度中的一者进行控制以实时改变。

12.根据权利要求10所述的焊接方法，其中，在所述停止时间计算步骤中计算在每个节点处的停止时间的情况下，如果用于生产无缺陷焊缝的整体停止时间为T1，那么在实施所述斜面的内部的焊接的后焊缝(B)的节点处的停止时间和在所述后焊缝(B)与表面焊缝(F)之间的节点处的停止时间为0.2*T1并且误差范围在大约±10％内，在所述表面焊缝(F)的节点处的所述停止时间为0.8*T1并且误差范围在大约±10％内。

13.根据权利要求10所述的焊接方法，进一步包括：

焊丝供给速度设定步骤，用于计算焊丝供给速度以在每个节点处停止以及在节点之间移动的同时供给用于焊接的适当量焊丝，

其中，在焊丝供给速度设定步骤中计算所述焊丝供给速度的情况下，通过所述上母材和所述下母材之间的所述间隙(G)来设定在用于形成所述上母材和所述下母材之间的所述后焊缝(B)的节点处的初始值，以及

其中，计算所述焊丝供给速度以与所述斜面的截面的垂直宽度成比例地、在位于用于形成所述后焊缝(B)和所述表面焊缝(F)之间的节点处增加以大于所述初始值。