CN108161297B - 一种适用于中厚板焊接的焊枪系统及焊接方法 - Google Patents

一种适用于中厚板焊接的焊枪系统及焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于中厚板焊接的焊枪系统，其包括：焊枪组件，其具有多个焊枪，且被构成为在焊枪夹具调整到一定空间位置时能够同时对中厚板结构件进行多层单道焊接；焊枪夹具，其被构成为能够带动所述焊枪组件调整焊接时的空间位置的夹具结构，其具有夹具基座以及多个在所述夹具基座上所分别形成的焊枪空间位置调整组件，各所述焊枪空间位置调整组件能够各自带动与其固接的所述焊枪组件调整焊接时的空间位置。本发明通过采用多把焊枪同时进行焊接，改善了中厚板结构件传统焊接方法中的诸多缺点；同时其具有成本较低、焊缝成型美观和焊接性能高的特点且焊接速度高，焊接熔敷量大，极大地提高了中厚板工件的焊接效率。

Description

一种适用于中厚板焊接的焊枪系统及焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体的说是涉及一种适用于中厚板焊接的焊枪系统及焊接方法。
背景技术
一直以来，中厚板结构件在大型工程，如船舶制造业、容器制造、矿山机械、建筑工程，桥梁制造等领域广泛应用，这就造成了焊接工作量的大幅增加，再加上焊接生产劳动力成本的增加，因此对焊接生产效率提出了越来越高的要求，高效焊接设备及技术的发展动态已成为目前制造业密切关注的焦点之一。
目前，中厚板结构件的焊接一般采用传统手工电弧焊，埋弧焊、电渣焊或FCB焊接等多层多道焊，但这些焊接方法都有其局限性。例如，手工电弧焊随意性强，过于依赖焊接工人的技术及熟练度，焊接性能差；埋弧焊因多采用颗粒状焊剂，因而容易产生气孔、裂纹、夹渣等焊接缺陷；电渣焊容易出现局部未熔合、间断性漏焊、漏渣漏铁水等焊接缺陷；FCB焊接容易出现反面成形、裂纹、气孔等焊接缺陷。而且，这些焊接方法都存在焊接效率低的缺陷。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种适用于中厚板焊接的焊枪系统，以显著提高中厚板工件焊接的焊接效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
一种适用于中厚板焊接的焊枪系统，其特征在于，包括：
焊枪组件，其具有多个焊枪，且被构成为在焊枪夹具调整到一定空间位置时能够同时对中厚板结构件进行多层单道焊接；
焊枪夹具，其被构成为能够带动所述焊枪组件调整焊接时的空间位置的夹具结构，所述夹具结构具有夹具基座以及多个在所述夹具基座上所分别形成的焊枪空间位置调整组件，各所述焊枪空间位置调整组件能够各自带动与其固接的所述焊枪组件调整焊接时的空间位置。
基于上述方案，进一步的，
所述焊枪组件还具有：
多个焊枪座，其用以分别将各所述焊枪固定于所述夹具结构上。
基于上述方案，进一步的，
所述焊枪为双丝焊枪，其具有：
两根焊枪管；
固定夹具，其用以固定所述焊枪管的位姿；
以及两个焊枪头。
基于上述方案，进一步的，
所述夹具基座具有第一固定板；
以及与第一固定板垂直相连的座板，所述座板上形成有多个相互平行的轨道滑槽。
基于上述方案，进一步的，
所述焊枪空间位置调整组件具有
升降丝杆，其穿过第一固定板与焊枪连接体连接；
第一手轮，其通过压盘固定在升降丝杆的一端以实现转动该第一手轮控制焊枪连接体进行上下移动；
滑座，其被装配在所述座板的某一轨道滑槽中且具有滑座轨道滑槽；
第二手轮，其穿过所述轨道滑槽与所述滑座固连以实现转动该第二手轮控制所述滑座进行左右移动；
以及焊枪连接体，其被装配在所述滑座轨道滑槽中。
基于上述方案，进一步的，
所述焊枪连接体通过柱销与所述焊枪连接，并使得所述焊枪以所述柱销能够为轴转动一定角度。
基于上述方案，进一步的，
所述夹具结构还具有与所述座板固定的法兰连接体。
本发明的另一目的是要提供一种使用上述任意方案所述的焊枪系统的焊接方法，该方法包括如下步骤：
S1、通过第二手轮依次调节各焊枪之间的水平间距；
S2、通过转动第一手轮调节各焊枪之间的垂直间距；
S3、通过调节各焊枪的角度，使其保持在各焊枪同一条水平线上，并使得各焊枪的焊枪头与焊接工件表面保持垂直状态；
S4、调节各焊枪中焊丝的干伸长度；
S5、通过调节焊接机器人的位姿状态，使其带动焊枪系统进行位姿变换，以使各焊枪处于焊接工件的焊缝正中心，通过机器人的离线编程技术规划焊接路径，并按照预设的焊接路径实施焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供适用于中厚板焊接的高效焊枪系统及焊接方法；通过采用多把焊枪同时进行焊接，以实现中厚板的多层单道焊接，改善了中厚板结构件传统焊接方法中的诸多缺点；同时其具有成本较低、焊缝成型美观和焊接性能高的特点，另，其突出优点在于焊接速度高，可达600mm/min，焊接熔敷量大，是传统双丝焊接熔敷量的三倍，极大地提高了中厚板工件的焊接效率。
附图说明
图1是本发明双丝焊枪结构示意例图；
图2是本发明焊枪夹具结构示意例图；
图3是本发明焊枪系统结构示意例图。
图中：1、焊枪组件，11、焊枪座，12、固定夹具、13、焊枪管，14、焊枪头，2、焊枪夹具，21、第一固定板，22、座板，23、滑座，24、焊枪连接体，25、升降丝杆，26、压盘，27、第一手轮，28、法兰连接体，29、第二手轮。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种适用于中厚板焊接的焊枪系统，其特征在于，包括：
焊枪组件，其具有多个焊枪，且被构成为在焊枪夹具调整到一定空间位置时能够同时对中厚板结构件进行多层单道焊接；
焊枪夹具，其被构成为能够带动所述焊枪组件调整焊接时的空间位置的夹具结构，所述夹具结构具有夹具基座以及多个在所述夹具基座上所分别形成的焊枪空间位置调整组件，各所述焊枪空间位置调整组件能够各自带动与其固接的所述焊枪组件调整焊接时的空间位置。
基于上述方案，进一步的，
所述焊枪组件还具有：
多个焊枪座，其用以分别将各所述焊枪固定于所述夹具结构上。
基于上述方案，进一步的，
所述焊枪为双丝焊枪，其具有：
两根焊枪管；
固定夹具，其用以固定所述焊枪管的位姿；
以及两个焊枪头；
其中，所述双丝焊枪的焊枪座与两根焊枪管相连，所述双丝焊枪的固定夹具固装在两根焊枪管上，起到固定焊枪管位姿的作用；所述双丝焊枪的焊枪头与两根焊枪管的末端相连。
基于上述方案，进一步的，
所述夹具基座具有第一固定板；
以及与第一固定板垂直相连的座板，所述座板上形成有多个相互平行的轨道滑槽。
基于上述方案，进一步的，
所述焊枪空间位置调整组件具有
升降丝杆，其穿过第一固定板与焊枪连接体连接；
第一手轮，其通过压盘固定在升降丝杆的一端以实现转动该第一手轮控制焊枪连接体进行上下移动；
滑座，其被装配在所述座板的某一轨道滑槽中且具有滑座轨道滑槽；
第二手轮，其穿过所述轨道滑槽与所述滑座固连以实现转动该第二手轮控制所述滑座进行左右移动；
以及焊枪连接体，其被装配在所述滑座轨道滑槽中。
基于上述方案，进一步的，
所述焊枪连接体通过柱销与所述焊枪连接，并使得所述焊枪以所述柱销能够为轴转动一定角度。
基于上述方案，进一步的，
所述夹具结构还具有与所述座板固定的法兰连接体，所述法兰连接体固定在座板的中心位置，通过所述的法兰连接体将焊枪系统连接到机器人上。
本发明的另一目的是要提供一种使用上述任意方案所述的焊枪系统的焊接方法，该方法包括如下步骤：
S1、通过第二手轮依次调节各双丝焊枪之间的水平间距，各个双丝焊枪之间水平间距的可调范围在50-250mm，以三把双丝焊枪为例；
S2、通过转动第一手轮调节各双丝焊枪之间的垂直间距，第一把双丝焊枪和第三把双丝焊枪上下可调距离的范围在0-100mm；
S3、通过调节各双丝焊枪的角度，使其保持在各双丝焊枪同一条水平线上，并使得各双丝焊枪的焊枪头与焊接工件表面保持垂直状态，各双丝焊枪前后转动角度的可调节范围为0-120°；
S4、调节各双丝焊枪中焊丝的干伸长度，各双丝焊枪中焊丝干伸长度的可调节范围为0-40mm；
S5、通过调节焊接机器人的位姿状态，使其带动焊枪系统进行位姿变换，以使各双丝焊枪处于焊接工件的焊缝正中心，通过机器人的离线编程技术规划焊接路径，并按照预设的焊接路径实施焊接。
下面以具体实例对上述方案做进一步说明：
实施例1：本实施例提供一种适用于中厚板焊接的高效焊枪系统，该系统包括双丝焊枪组件11和焊枪夹具2。
请参见图1，上述双丝型的焊枪组件1，其包括焊枪座11、固定夹具12、焊枪管13和焊枪头14；
请参见图2，上述焊枪夹具2的第一固定板21、座板22、滑座23、焊枪连接体24、升降丝杆25、压盘26、第一手轮27、法兰连接体28以及第二手轮29；具体的，所述焊枪夹具2的第一固定板21与座板22垂直相连，所述焊枪夹具2的滑座23装配在座板22的轨道滑槽中，所述焊枪夹具2的第二手轮29穿过座板22的轨道滑槽孔与滑座23进行固连，可以控制滑座23左右位移；所述焊枪夹具2的焊枪连接体24装配在滑座23的滑座轨道滑槽中，所述焊枪夹具2的升降丝杆25穿过上固定板21的槽孔与焊枪连接体24进行螺纹连接，所述第一手轮27固定在升降丝杆25的顶端，所述焊枪夹具2的压盘26放置于上固定板21与第一手轮27之间，通过转动手轮27可以控制焊枪连接体24的上下位移；所述焊枪夹具2的法兰连接体28固定在座板22的中心位置，通过所述的法兰连接体28将焊枪系统连接到机器人上。
请参见图3，所述双丝焊枪1的焊枪座(图1中11)和所述焊枪夹具2的焊枪连接体(图2中24)通过柱销进行连接，所述的双丝焊枪1可以以柱销为轴进行一定角度的转动。
实施例2：使用高效焊枪系统对30mm厚钢板进行对接焊接的焊接方法。
本实施例提供一种焊接方法，使用实施例1所述的焊接系统实施所述的焊接方法，该方法包括如下步骤：
(1)通过滑动座板后方的第二手轮调节三把双丝焊枪之间的水平间距，相邻双丝焊枪之间的水平间距相等，且统一调节为200mm；
(2)通过转动第一固定板上方的第一手轮调节三把双丝焊枪之间的垂直间距，相邻双丝焊枪之间的垂直间距相等，且统一调节为10mm；
(3)通过调节三把双丝焊枪的角度，使其保持在一条水平线上，且三把双丝焊枪的焊枪头与焊接工件表面保持垂直状态；
(4)调节三把双丝焊枪中焊丝的干伸长度，各个双丝焊枪中焊丝干伸长度均调节为25mm，且焊丝选用直径1.2mm的ER50-6实心焊丝；
(5)试验前，先去除板材表面的氧化膜，再用丙酮清洗掉板材坡口表面的油污及灰尘。实验工件为30mm厚的Q235普通碳素结构钢板材，试件规格为500×100×30mm，开单边15°V形坡口，调整钢板的对接间隙为4mm，背面采用SC-A2型陶瓷衬垫强制成形；
(6)焊接电流统一为400A，保护气体为20％CO2和80％Ar混合气，气流量为25-30L/min，焊接速度为600mm/min；
(7)通过调节机器人的位姿状态，使其带动焊枪系统进行位姿变换，以使三把双丝焊枪处于焊接工件的焊缝正中心，且第一把双丝焊枪距钢板表面5mm，通过机器人的离线编程技术规划焊接路径，并按照预设的焊接路径实施焊接。
结果得到了表明光滑均匀一致,和母材结合良好，没有缺陷的焊缝。此焊接方法具有成本较低、焊缝成型美观和焊接性能高的特点，其突出优点在于焊接速度高，可达600mm/min，焊接熔敷量大，是传统双丝焊接熔敷量的三倍，极大地提高了中厚板工件的焊接效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于中厚板焊接的焊枪系统，其特征在于，包括：
焊枪组件，其具有多个焊枪，且被构成为在焊枪夹具调整到一定空间位置时能够同时对中厚板结构件进行多层单道焊接；
所述焊枪为双丝焊枪，其具有：
两根焊枪管；
固定夹具，其用以固定所述焊枪管的位姿；
以及两个焊枪头；
焊枪夹具，其被构成为能够带动所述焊枪组件调整焊接时的空间位置的夹具结构，所述夹具结构具有夹具基座以及多个在所述夹具基座上所分别形成的焊枪空间位置调整组件，各所述焊枪空间位置调整组件能够各自带动与其固接的所述焊枪组件调整焊接时的空间位置；
所述夹具基座具有第一固定板；
以及与第一固定板垂直相连的座板，所述座板上形成有多个相互平行的轨道滑槽；
所述焊枪空间位置调整组件具有
升降丝杆，其穿过第一固定板与焊枪连接体连接；
第一手轮，其通过压盘固定在升降丝杆的一端以实现转动该第一手轮控制焊枪连接体进行上下移动；
滑座，其被装配在所述座板的某一轨道滑槽中且具有滑座轨道滑槽；
第二手轮，其穿过所述轨道滑槽与所述滑座固连以实现转动该第二手轮控制所述滑座进行左右移动；
以及焊枪连接体，其被装配在所述滑座轨道滑槽中。
2.根据权利要求1所述的适用于中厚板焊接的焊枪系统，其特征在于：
所述焊枪连接体通过柱销与所述焊枪连接，并使得所述焊枪以所述柱销能够为轴进行一定角度的转动。
3.根据权利要求1所述的适用于中厚板焊接的焊枪系统，其特征在于：
所述焊枪组件还具有：
多个焊枪座，其用以分别将各所述焊枪固定于所述夹具结构上。
4.根据权利要求1所述的适用于中厚板焊接的焊枪系统，其特征在于：
所述夹具结构还具有与所述座板固定的法兰连接体。
5.一种使用上述权利要求1-4任意一项所述的焊枪系统的焊接方法，该方法包括如下步骤：
S1、通过第二手轮依次调节各焊枪之间的水平间距；
S2、通过转动第一手轮调节各焊枪之间的垂直间距；
S3、通过调节各焊枪的角度，使其保持在各焊枪同一条水平线上，并使得各焊枪的焊枪头与焊接工件表面保持垂直状态；
S4、调节各焊枪中焊丝的干伸长度；
S5、通过调节焊接机器人的位姿状态，使其带动焊枪系统进行位姿变换，以使各焊枪处于焊接工件的焊缝正中心，通过焊接机器人的离线编程技术规划焊接路径，并按照预设的焊接路径实施焊接。
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