CN109590577B - 包套直缝自动氩弧焊接设备及焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
包套直缝自动氩弧焊接设备，包括焊机框架、工件台、焊机、氩弧焊电源、控制装置，在工件台上安装有工件工装，在焊机框架上部安装三维直线模组，在Z向的直线模组下部设置有自动送丝机构和焊枪。包套直缝自动氩弧焊接工艺，在整个直缝长度上定义四个点A、B、C、D，在A点起弧并起弧保持一定时间，然后以速度V1匀速进行AB段的焊接，到达B点后提高速度，以速度V2进行BD段的焊接，到达D点后熄弧停留一定时间，然后再起弧以速度V3进行DC段的焊接，到达C点后熄弧停留一定时间，然后再二次起弧保留一定时间。本发明可有效保证焊接质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术，特别涉及包套直缝自动氩弧焊接设备及焊接工艺，属于焊接设备技术领域。
背景技术
包套是热等静压工艺中重要的部件，包套中填充粉末根据其容量和成分不同价值几万至几十万不等，若包套密封性不好，包套内填充粉末将全部报废，造成很大的物料浪费和损失，而包套焊缝质量直接影响包套的密封性。现包套多为卷边角接接头和卷边对接接头如图1的卷边焊，要求焊缝熔深一致，无气孔，无夹渣。
目前包套焊接主要问题有：
1、采用手工氩弧焊进行卷边焊接，效率低，工人劳动强度大和精神压力大，焊接质量不易保证，且焊接质量受到焊接工人技术水平的影响较大；
2、普通直线焊接设备可轻松实现两点间的直线焊接，但由于焊缝长度不一样，材质不同其热传导系数不同，导致焊缝在起弧段和息弧段的温度不同，起弧段和息弧段的长度不同，焊接速度应该不同，目前的直线焊接设备没有针对包套焊接的工艺科参考应用；
3、包套板材厚度一般2-3mm,薄板卷边焊接时起弧点和熄弧点质量极其重要，由于起弧段和熄弧段温度不同，焊缝成型质量不易保证，在起弧点工件温度较低，焊缝成型不够饱满，在熄弧点，工件受持续的高温热量输入，温度较高，焊接母材容易塌陷，焊缝容易焊流；
4、板材加工有一定误差，焊接两板之间容易错边，普通焊接设备会焊接不均匀，容易出现咬边现象，会严重影响包套的结构强度和密封性；
5、目前的氩弧焊自动焊接时，焊丝盘不随焊枪一起移动，导致送丝管很长，在送丝时造成阻力较大，还可能卡住。送丝流畅及时可控不易实现，不能适应包括焊接质量的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服目前的包套直缝氩弧焊接种存在的上述问题，提供一种包套直缝自动氩弧焊接设备及焊接工艺。
为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：包套直缝自动氩弧焊接设备，包括焊机框架、工件台、焊机、氩弧焊电源、控制装置，在工件台上安装有工件工装，在焊机框架上部安装有X向的直线模组，Y向的直线模组安装在X向的直线模组上，Z向的直线模组安装在Y向的直线模组上，上述各直线模组通过数控装置控制，在Z向的直线模组下部设置有自动送丝机构和焊枪，所述的自动送丝机构包括焊丝盘、送丝机、步进电机、第一送丝软管、第二送丝软管，焊丝从焊丝盘出来后经送第一丝软管喂入送丝机，送丝机出来的焊丝经第二送丝软管喂入送丝嘴，送丝机上的步进电机运行控制送丝速度，所述的焊丝盘、送丝机均固定连接在基座上，基座固定连接在在Z向的直线模组下部，步进电机连接在送丝机上，在基座上还固定连接有摆动电机，摆动电机的输出端连接有焊枪夹，焊枪夹紧在焊枪夹中，在焊枪夹上固定连接有手动三维调节滑台，送丝嘴固定连接在手动三维调节滑台的下部，送丝嘴的出口位于焊枪下端之下，所述的工件工装包括固定连接在工作台上的多个U形框，在U形框侧壁上的螺孔中旋接有螺杆，螺杆的内端固定连接有压板。
包套直缝自动氩弧焊接工艺，采用上述的焊接设备，在整个直缝长度上定义四个点，定义焊缝的起点为A点，焊缝的终点为C点，从A点到C点依次经过B点、D点，AB段为起弧段、BD段为中间段、DC段为熄弧段，焊接工艺包括以下：在A点起弧并起弧保持一定时间，然后以速度V1匀速进行AB段的焊接，到达B点后提高速度，以速度V2进行BD段的焊接，到达D点后熄弧停留一定时间，然后再起弧以速度V3进行DC段的焊接，到达C点后熄弧停留一定时间，然后再二次起弧保留一定时间。
进一步的；定义如下参数：在A点的起弧保持时间为t1、AB段的长度为L1、D点熄弧停留时间为t2、DC段的长度为L2、C点息弧后停留时间为t3、C点二次起弧保持时间为t4，对于不同的包套材质，其对应的焊接工艺参数如下：
（1）Q235碳钢：t1=1s; L1=10-20mm; V1=80mm/min；V2=90mm/min；t2=3s；L2=10-20mm；V3=100mm/min；t3=4s；t4=1.5s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1\V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2；
（2）304不锈钢：t1=1.5s; L1=20-30mm; V1=90mm/min；V2=100mm/min；t2=3s；L2=10-20mm；V3=110mm/min；t3=3s；t4=1s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1\V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2；
（3）铝材： t1=0.8s; L1=10-20mm; V1=160mm/min；V2=180mm/min；t4=3s；L2=20-40mm；V3=180mm/min；t3=5s；t4=1s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1\V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2。
进一步的；在焊接速度为V2时Q235碳钢、304不锈钢、铝材的送丝速度分别180mm/min、190mm/min、1200mm/min，送丝速度在焊接速度变化时同比例调整。
进一步的；在焊接速度为V2时Q235碳钢、304不锈钢、铝材焊枪摆动频率分别2Hz、2Hz、6Hz。
进一步的；所述的直缝长度为400-1200mm。
1、本发明的积极有益技术效果在于：本发明可快速实现包套卷边接头自动焊接，有效避免焊接处焊接成型不均匀和气孔夹渣的生成。从而提高包套的焊接质量和密封性，保证焊缝质量和产品的成品率，该设备在保证包套焊接质量的同时提高了包套的焊接效率，是人工焊接的3倍。可根据不同材质的包套采用相对应的焊接工艺，有效解决了焊缝起弧点和熄弧点的焊接难题，焊丝与焊枪相对静止且一起摆动，保证了焊缝质量，且焊枪摆动幅度和频率可调，允许焊缝处板材错边0-2mm而不影响焊接质量；焊丝盘随焊枪移动，减少了送丝距离，保证送丝顺畅及时可控；性工装可快速加持不同尺寸包套。
附图说明
图1是本设备的示意图。
图2自动送丝机构的示意图。
图3是工件台上工装的示意图。
图4是工件分段的示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
结合附图对本发明进行详细的说明，附图中各标记为：1：焊机框架；2：X向的直线模组；3：Y向的直线模组；4：Z向的直线模组；5：氩弧焊电源；6：控制装置；7：工件台；8：工件工装；9：包套；10：焊丝盘；11：第一送丝软管；12：焊枪；13：第二送丝软管；14：手动三维调节滑台；15：步进电机；16：送丝机；17：基座；18：送丝嘴；19：摆动电机；21：焊枪夹；21：U形框；22：螺杆；23：压板。
如附图所示，包套直缝自动氩弧焊接设备，包括焊机框架1、工件台7、焊机、氩弧焊电源5、控制装置6，在工件台上安装有工件工装8，在焊机框架上部安装有有X向的直线模组2，Y向的直线模组3安装在X向的直线模组上，Z向的直线模组4安装在Y向的直线模组上，上述各直线模组通过数控装置控制，数控装置可采用CNC数控卡与计算机连接实现，在Z向的直线模组下部设置有自动送丝机构和焊枪，所述的自动送丝机构包括包括焊丝盘10、送丝机16、步进电机15、第一送丝软管11、第二送丝软管13，焊丝从焊丝盘出来后经送第一丝软管11喂入送丝机，送丝机出来的焊丝经第二送丝软管13喂入送丝嘴18，所述的第二送丝软管长度为送丝机出口与送丝嘴之间距离的1倍至1.1倍，这样可保证第二送丝软管在使用中基本为直线状，降低送丝阻力，送丝机上的步进电机运行控制送丝速度，所述的焊丝盘、送丝机均固定连接在基座17上，基座17连接在Z向的直线模组的滑块上，步进电机连接在送丝机上，在基座上还固定连接有摆动电机19，摆动电机可采用57步进电机，通过控制其正反转实现绕电机的输出轴摆动，以实现焊枪的摆动，不需要摆动时不启动摆动电机，摆动电机的输出端连接有焊枪夹20，焊枪12夹紧在焊枪夹中，在焊枪夹上固定连接有手动三维调节滑台14，送丝嘴179固定连接在手动三维调节滑台的下部，送丝嘴的出口位于焊枪下端之下；本机构，跟随z轴滑道移动，本申请中的手动三维调节滑台为现有产品，例如可以采用斯博威焊接设备有限公司的手动三维调节滑台 ，所述的工件工装包括固定连接在工作台上的多个U形框，21所示为U形框，在U形框侧壁上的螺孔中旋接有螺杆22，螺杆的内端固定连接有压板23，螺杆外端连接手柄，通过旋转手柄可将包套9压紧。
包套直缝自动氩弧焊接工艺，所述的直缝长度为400-1200mm，在整个直缝长度上定义四个点，定义焊缝的起点为A点，焊缝的终点为C点，从A点到C点依次经过B点、D点，A、B、C、D如图4中所示，AB段为起弧段、BD段为中间段、DC段为熄弧段，焊接工艺包括以下：在A点起弧并起弧保持一定时间，然后以速度V1匀速进行AB段的焊接，到达B点后提高速度，以速度V2进行BD段的焊接，到达D点后熄弧停留一定时间，然后再起弧以速度V3进行DC段的焊接，到达C点后熄弧停留一定时间，然后再二次起弧保留一定时间。
进一步的；定义如下参数：在A点的起弧保持时间为t1、AB段的长度为L1、D点熄弧停留时间为t2、DC段的长度为L2、C点息弧后停留时间为t3、C点二次起弧保持时间为t4，对于不同的包套材质，其对应的焊接工艺参数如下：
（1）Q235碳钢：t1=1s; L1=10-20mm; V1=80mm/min；V2=90mm/min；t2=3s；L2=10-20mm；V3=100mm/min；t3=4s；t4=1.5s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1\V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2；
（2）304不锈钢：t1=1.5s; L1=20-30mm; V1=90mm/min；V2=100mm/min；t2=3s；L2=10-20mm；V3=110mm/min；t3=3s；t4=1s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1\V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2；
（3）铝材： t1=0.8s; L1=100-200mm; V1=160mm/min；V2=180mm/min；t4=3s；L2=20-40mm；V3=180mm/min；t3=5s；t4=1s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1\V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2；在焊接速度为V2时Q235碳钢、304不锈钢、铝材的送丝速度分别180mm/min、190mm/min、1200mm/min，送丝速度在焊接速度变化时同比例调整；在焊接速度为V2时Q235碳钢、304不锈钢、铝材焊枪摆动频率分别2Hz、2Hz、6Hz。在焊接时的电压电流上，Q235碳钢、304不锈钢、铝材采用的电压分别为：12V、14V、16V；电流分别为：77A、80A、100A。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。
Claims (2)
1.包套直缝自动氩弧焊接工艺，采用包套直缝自动氩弧焊接设备，其特征在于：所述的包套直缝自动氩弧焊接设备包括焊机框架、工件台、焊机、氩弧焊电源、控制装置，在工件台上安装有工件工装，在焊机框架上部安装有X向的直线模组，Y向的直线模组安装在X向的直线模组上，Z向的直线模组安装在Y向的直线模组上，上述各直线模组通过数控装置控制，其特征在于：在Z向的直线模组下部设置有自动送丝机构和焊枪，所述的自动送丝机构包括焊丝盘、送丝机、步进电机、第一送丝软管、第二送丝软管，焊丝从焊丝盘出来后经送第一丝软管喂入送丝机，送丝机出来的焊丝经第二送丝软管喂入送丝嘴，送丝机上的步进电机运行控制送丝速度，所述的焊丝盘、送丝机均固定连接在基座上，基座固定连接在在Z向的直线模组下部，步进电机连接在送丝机上，在基座上还固定连接有摆动电机，摆动电机的输出端连接有焊枪夹，焊枪夹紧在焊枪夹中，在焊枪夹上固定连接有手动三维调节滑台，送丝嘴固定连接在手动三维调节滑台的下部，送丝嘴的出口位于焊枪下端之下，所述的工件工装包括固定连接在工作台上的多个U形框，在U形框侧壁上的螺孔中旋接有螺杆，螺杆的内端固定连接有压板；
所述的焊接工艺为：在整个直缝长度上定义四个点，定义焊缝的起点为A点，焊缝的终点为C点，从A点到C点依次经过B点、D点，AB段为起弧段、BD段为中间段、DC段为熄弧段，焊接工艺包括以下：在A点起弧并起弧保持一定时间，然后以速度V1匀速进行AB段的焊接，到达B点后提高速度，以速度V2进行BD段的焊接，到达D点后熄弧停留一定时间，然后再起弧以速度V3进行DC段的焊接，到达C点后熄弧停留一定时间，然后再二次起弧保留一定时间；
定义如下参数：在A点的起弧保持时间为t1、AB段的长度为L1、D点熄弧停留时间为t2、DC段的长度为L2、C点息弧后停留时间为t3、C点二次起弧保持时间为t4，对于不同的包套材质，其对应的焊接工艺参数如下：
（1）Q235碳钢：t1=1s; L1=10-20mm; V1=80mm/min；V2=90mm/min；t2=3s；L2=10-20mm；V3=100mm/min；t3=4s；t4=1.5s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1、V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2；
（2）304不锈钢：t1=1.5s; L1=20-30mm; V1=90mm/min；V2=100mm/min；t2=3s；L2=10-20mm；V3=110mm/min；t3=3s；t4=1s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1、V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2；
（3）铝材： t1=0.8s; L1=10-20mm; V1=160mm/min；V2=180mm/min；t4=3s；L2=20-40mm；V3=180mm/min；t3=5s；t4=1s；在速度V2时对应的焊枪摆动频率为P，单位为Hz,速度为V1、V3时对应的焊枪摆动频率分别为PV1/V2、PV3/V2；
在焊接速度为V2时Q235碳钢、304不锈钢、铝材的送丝速度分别180mm/min、190mm/min、1200mm/min，送丝速度在焊接速度变化时同比例调整；
在焊接速度为V2时Q235碳钢、304不锈钢、铝材摆动频率分别2Hz、2Hz、6Hz。
2.根据权利要求1所述的包套直缝自动氩弧焊接工艺，其特征在于：所述的直缝长度为400-1200mm。
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