CN108213661B - 一种机器人双丝垂直立焊高强钢构件的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人双丝垂直立焊高强钢构件的焊接方法，具体步骤如下，首先将焊接坡口加工为X型坡口，将待焊件点焊固定后用双丝脉冲熔化极气体保护焊对待焊件进行打底层、填充层及盖面层的焊接，其中焊接打底层时两根焊丝沿焊接方向呈前后排列，焊接填充层与盖面层时两根焊丝沿焊接方向呈并列排列。本发明同时给出了获得合格焊缝的包含电弧电压及电流焊接等规范。该方法能在较低成本下获得没有熔池下淌、熔透度良好的合格焊缝，并能显著提高焊接效率。

Description

一种机器人双丝垂直立焊高强钢构件的焊接方法
技术领域
本发明涉及高强钢构件板焊接技术领域，特别涉及一种机器人双丝垂直立焊高强钢构件的焊接方法。
背景技术
焊接作为船舶行业中的一项重要的关键技术，焊接工时和焊本成本占船体建造工时与成本的30％-50％，焊接质量和效率直接影响着船舶制造的质量、周期和成本。双丝脉冲GMAW由于具有显著提高焊接速度和焊接熔敷率的优点已经成为高效化焊接领域应用最多的焊接工艺，也是目前重点向各个领域推广的高效化焊接工艺之一。
陆汉忠等.双丝间距对Q690E高强钢双丝MAG焊低温韧性的影响[J].造船技术,2015(5).文中研究了双丝间距对焊缝接头低温韧性的影响。王克鸿等.高强合金钢中厚板双丝焊接接头组织性能[J].焊接学报,2009,30(6).文中对高强合金钢中厚板的双丝焊接进行了研究，获得良好的中厚板高合金焊接接头并对其组织及力学性能进行了分析。杨嘉佳等.基于熔池视觉特征的铝合金双丝焊熔透识别[J].焊接学报,2017,38(3).文中对双丝平焊的熔透识别进行了研究。周晓晓等.电压近似熵-SVM铝合金双丝PMIG焊过程稳定性评价[J].焊接学报,2017,38(3).针对弧压信号对双丝平焊过程稳定性进行了评价.杨秀芝等.基于ANSYS有限元对双丝焊焊接的三维温度场模拟[J].电焊机,2016,46(7).其对双丝平焊进行了温度场仿真模拟，对焊件残余应力与变形进行了预测。张辉等.低碳钢双丝气体保护焊工艺设计[J].焊接技术,2016(10).文中对低碳钢双丝气体保护焊工艺进行了研究。邱继强等.双弧焊接工艺研究现状及进展[J].建筑工程技术与设计,2016(8).文中对双弧焊工艺研究进展做了综述。以上，众多学者对双丝平焊做了大量研究，但鲜有对其垂直立焊的成果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双丝脉冲GWAM垂直立焊高强钢构件的工艺，根据该工艺对高强钢构件进行焊接，焊接强度高，满足拉伸和冲击试验要求。
一种机器人双丝垂直立焊高强钢构件的焊接方法，包括以下步骤：
步骤1：将两块高强钢构件板的焊接坡口加工为X型坡口；
步骤2：通过熔化极气体保护焊对待焊件的两端均进行点焊固定，使两块待焊件坡口的钝边对齐，且两待焊件的间隙保持在1-2mm；
步骤3：用双丝脉冲熔化极气体保护焊对待焊件进行打底层焊接，两根焊丝沿焊接方向呈前后排列，焊接方向自下而上；
步骤4：用双丝脉冲熔化极气体保护焊对待焊件进填充层焊接，两根焊丝沿焊接方向呈并列排列，焊接方向自下而上；
步骤5：用双丝脉冲熔化极气体保护焊对待焊件进行盖面层焊接，两根焊丝沿焊接方向呈并列排列，焊接方向自下而上，完成焊接。
进一步地，步骤1中，加工坡口角度为60°，钝边2-4mm。
进一步地，所用焊丝直径为1.2mm。
进一步地，步骤3中，所用保护气为Ar与CO2混合气体，气体流量20-25L/min。
进一步地，步骤3中，双丝焊枪与竖直方向呈30-40°，双丝干伸长15-25mm，双丝间距10-5mm。
进一步地，焊接打底层时，机器人摆动幅度为3-5mm，周期为0.5s；焊接填充层时，机器人摆动幅度为3-5mm，周期为0.5s；焊接盖面层时，机器人摆动幅度为4-8mm，周期为0.5s。
进一步地，步骤3中，焊接工作参数如下，焊接速度6.0-10.0mm/s，送丝速度5.0-8.0m/min,电流165A-210A，电压17.0-26.0V。
本发明相对于现有技术相比，具有显著优点如下：
1、本发明实施例的高强钢构件双丝脉冲气体保护立焊工艺方法能够解决高强钢构件立焊中出现的熔池易下淌、焊缝未熔合缺陷
2、本发明在打底层的焊接过程中，由于两板之间间隙小而深，已发生焊偏和未焊透的状况，本发明通过将双丝前后排列对打底层进行焊接，有效的避免了焊接过程中未焊透的现象，减小了熔池的宽度，在保证焊透的同时，使熔池稳定的上移，而不发生流淌的现象。
3、本发明在填充层和盖面层的焊接时，待焊位置的宽度相对较大，本发明改用双丝并列的模式，加上合适的参数调节以及摆弧动作，在增大了金属熔敷效率，也避免了熔池流淌的现象。
4，本发明保证了焊接质量，提高了焊接效率，同时抗拉强度与母材相近，为695-720MPa。
附图说明
图1是本发明的试板坡口示意图；
图2是本发明双丝脉冲熔化极气体保护立焊双丝前后位置示意图；
图3是本发明双丝脉冲熔化极气体保护立焊双丝并列位置示意图；
图4是本发明双丝脉冲熔化极气体保护立焊打底层宏观图；
图5是本发明双丝脉冲熔化极气体保护立焊盖面层宏观图。
具体实施方式
本发明技术方法不局限于以下所列举的实施例，还包括各实施例之间的任意组合。
实施例1
本实施例中对高强钢构件双丝脉冲GMAW立焊方法按以下步骤进行：
待焊件先经铣削加工出X型焊接坡口，坡口角度为60°，钝边2-4mm，对所述坡口及其内外壁两侧30mm范围进行清理，直至露出金属光泽。待焊件为高强钢构件，其质量百分比组成为：C：0.09％-0.14％、Si：0.17％-0.37％、Mn:0.20％-0.60％、S：≤0.030％、P：≤0.035％、Cr：0.09％-1.20％、Ni：2.60％-3.00％、Mo：0.20％-0.27％、V:0.04％-0.10％，所用焊丝型号为wm960，直径1.2mm。用GMAW对待焊件进行点焊固定，两板间隙为1-2mm。将待焊件竖直放置并用夹具固定。使用双丝脉冲GMAW方法进行打底层、填充层及盖面层的焊接，所用保护气为Ar与CO2混合气体，气体流量25L/min，双丝焊枪与竖直方向呈30°，双丝干伸长17mm，双丝间距8mm，焊接打底层时，两根焊丝沿焊接方向呈前后排列，焊接填充层与盖面层时两根焊丝沿焊接方向呈并列排列，其中焊接方向自下而上，焊接工作参数如下，焊接速度8.0mm/s，送丝速度5.0m/min,电流172.0A，电压19.4V,焊接打底层时，机器人摆动幅度为3mm，周期为0.5s；焊接填充层时，机器人摆动幅度为3mm，周期为0.5s；焊接盖面层时，机器人摆动幅度为4mm，周期为0.5s。
所得高强钢构件板接头强度达到695MPa。
实施例2
本实施例中对高强钢构件双丝脉冲GMAW立焊方法按以下步骤进行：
待焊件先经铣削加工出X型焊接坡口，坡口角度为60°，钝边2-4mm，对所述坡口及其内外壁两侧30mm范围进行清理，直至露出金属光泽。待焊件高强钢构件，其质量百分比组成为：C：0.09％-0.14％、Si：0.17％-0.37％、Mn:0.20％-0.60％、S：≤0.030％、P：≤0.035％、Cr：0.09％-1.20％、Ni：2.60％-3.00％、Mo：0.20％-0.27％、V:0.04％-0.10％，所用焊丝型号为碳钢焊丝，直径1.2mm。用GMAW对待焊件进行点焊固定，两板间隙为1-2mm。将待焊件竖直放置并用夹具固定。使用双丝脉冲GMAW方法进行打底层、填充层及盖面层的焊接，所用保护气为Ar与CO2混合气体，气体流量25L/min，双丝焊枪与竖直方向呈30°，双丝干伸长17mm，双丝间距8mm，焊接打底层时，两根焊丝沿焊接方向呈前后排列，焊接填充层与盖面层时两根焊丝沿焊接方向呈并列排列，其中焊接方向自下而上，焊接工作参数如下，焊接速度8.0mm/s，送丝速度6.5m/min,电流182.0A，电压20.6V,焊接打底层时，机器人摆动幅度为3mm，周期为0.5s；焊接填充层时，机器人摆动幅度为3mm，周期为0.5s；焊接盖面层时，机器人摆动幅度为4mm，周期为0.5s。
所得高强钢构件板接头强度达到712MPa。

Claims (4)

1.一种机器人双丝垂直立焊高强钢构件的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将两块高强钢构件板的焊接坡口加工为X型坡口；所述的高强钢构件成分为C：≤0.18％、Si：≤0.50％、Mn:≤1.60％、S：≤0.035％、P：≤0.035％、Cr：0.09％-1.20％、Ni：0.60％-3.00％、Mo：0.08％-0.27％、V:0.04％-0.10％；加工坡口角度为60°，钝边2-4mm；
步骤2：通过熔化极气体保护焊对待焊件的两端均进行点焊固定，使两块待焊件坡口的钝边对齐，且两待焊件的间隙保持在1-2mm；
步骤3：用双丝脉冲熔化极气体保护焊对待焊件进行打底层焊接，两根焊丝沿焊接方向呈前后排列，焊接方向自下而上；焊接打底层时，机器人摆动幅度为3-5mm，周期为0.5s；焊接填充层时，机器人摆动幅度为3-5mm，周期为0.5s；双丝焊枪与竖直方向呈30-40°，双丝干伸长15-25mm，双丝间距10-5mm；
步骤4：用双丝脉冲熔化极气体保护焊对待焊件进填充层焊接，两根焊丝沿焊接方向呈并列排列，焊接方向自下而上；
步骤5：用双丝脉冲熔化极气体保护焊对待焊件进行盖面层焊接，两根焊丝沿焊接方向呈并列排列，焊接方向自下而上，完成焊接；焊接盖面层时，机器人摆动幅度为4-8mm，周期为0.5s。
2.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，高强钢构件板的厚度小于25mm。
3.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，步骤3中，所用保护气为Ar与CO2混合气体，气体流量20-25L/min。
4.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，步骤3中，焊接工作参数如下，焊接速度6.0-10.0mm/s，送丝速度5.0-8.0m/min,电流165A-210A，电压17.0-26.0V。
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