CN111822817B - 一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法 - Google Patents

一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，针对需要堆焊的球阀，在新型紧凑型装备上输入不同区域的尺寸进行编程设置，球参数设置好之后，用装备上的焊枪对工件进行校圆，保证球阀与堆焊装备上的焊枪处于同圆心位置。本发明堆焊过程中装备可自动避开球通道，起弧熄弧整齐平整，降低焊接缺陷，提高堆焊效率。

Description

一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法
技术领域
本发明涉及堆焊领域，尤其涉及一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法。
背景技术
在堆焊行业中，针对球阀工件的堆焊作业，就国内现有的设备而言，球面无法实现自动化焊接，因为工件需要按照标准来设计并加工成型，球阀内有贯穿通道，堆焊球面时需要操作工手动控制起弧和熄弧；手动起弧和熄弧会造成焊接缺陷，球面靠近通道口一圈区域高低不平，且球面堆焊层数越多，造成焊接缺陷的可能性越大。堆焊效率低，设备操作工操作复杂。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，堆焊过程中装备可自动避开球通道，起弧熄弧整齐平整，降低焊接缺陷，提高堆焊效率。
技术方案：本发明的一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)将球阀摆放至新型堆焊装备的转台上；
2)打开总电源、焊接电源、焊接保护气体，设备开机运行稳定后在遥控器上进入工件堆焊模式界面，并选择球阀堆焊模式；
3)通过遥控器控制移动横梁，将焊枪移至球阀阀体的连接端平面上对点，旋转转台进行焊枪与阀体的校圆，保证焊枪与阀体处于同圆心位置；
4)遥控器点击工件模式界面，选择堆焊工件模式为球阀堆焊；并输入具体的工件数据包括球阀高度、球面直径、主通道直径、主通道总长度；
5)将焊枪移动至阀体的主通道的左侧点位处，遥控器界面点到标定界面，在变位机标定中点击变位机标定一，让设备记录左侧点位的位置；将焊枪移动至阀体的主通道的右侧点位处，在变位机标定中点击变位机标定二；
6)将焊枪移动至球阀工件连接端平面，遥控器点击到标定界面，点击竖梁位置标定，并输入球阀总高度的一半数值；
7)标定位置后，遥控器回到自动界面，输入焊接参数包括焊接速度28cm/min～30cm/min，送丝速度1.8m/min～2.0m/min，焊接电压12V～15V，热丝电流40A～60A，热丝电压5V～6V，脉冲频率2.5Hz，占空比60％，弧压跟踪精度0.5V，弧压调节增量0.1V，焊后回退2.0mm；
8)开始焊接，起弧位置在球阀球面中间段弧形堆焊区处，采用120％的起弧电流，先形成熔池，起弧后按照焊接参数正常堆焊焊接；当球面堆焊至主通道端口时，设备会停止焊接，并自动旋转至另一侧，再自动起弧堆焊；直至堆焊区域已经越过主通道，设备便开始整个环形堆焊区的堆焊，直至完成堆焊。
其中，所述的步骤(1)中球阀在焊接前打磨清理待焊接区域表面，去除工件表面杂质与氧化物；使用电动角磨机装百叶片打磨，打磨后使用丙酮浸泡过的抹布进行打磨区域的擦拭，去除打磨的残留杂质。
其中，所述的步骤(3)中焊枪的枪头选用喷嘴内径为12mm，钨针为
Figure GDA0003455920550000021
铈钨，气体为Ar气，气流量12L/min～15L/min，送丝方式为前送丝。
其中，所述的新型堆焊装备包括底座部分、划架部分、焊接部分与装备控制系统部分；所述底座部分包括底板并在底板底部设有若干个水平调节支架；所述划架部分包括固定柱、相互活动连接的横梁与竖梁；所述焊接部分包括焊接电源、送丝机、高频发生装置、焊枪与固定支架；所述装备控制系统部分包括转台、控制柜与遥控器。
其中，所述的竖梁位于固定柱上方且竖梁与横梁之间通过固定板上的凹槽嵌合连接，竖梁上设有竖向齿条并通过竖梁上的第二伺服电机来配合竖向齿条的啮合转动实现横梁的上下移动；所述横梁上设有横向齿条并通过横梁上的第一伺服电机来配合横向齿条啮合转动实现横梁的左右移动。
其中，所述的焊接电源位于底板上方且焊接电源与送丝机、高频发生装置分别通过数据线连接；所述固定支架与横梁连接并在固定支架上设有送丝盘；所述焊枪通过固定扣与固定支架连接且焊枪端部与送丝机连接；所述固定扣与焊枪位于同一中心线。
其中，所述的控制柜设有电源总开关、屏幕、紧急停止按钮与状态指示灯且控制柜与遥控器通过数据线连接，控制柜与第一伺服电机、第二伺服电机分别通过数据线连接；所述转台位于底板上方且转台内部设有碳刷与电机，电机与控制柜通过电源线连接，碳刷与焊接电源的地线连接；所述转台与焊枪位于同一中心线。
其中，所述的高频发生装置与固定支架之间通过第一连接板固定连接；所述的送丝机与固定支架之间通过第二连接板固定连接。
其中，新型堆焊装备使用时，包括下述步骤：
1)焊接配置选用FRONIUS TT5000 DC TIG焊接电源，焊接电源为TT5000恒压电源，焊接电弧恒压≤0.5V，额定电流400A～500A；水箱配比FRONIUS FK4000原配水箱，水流量6L/min～7L/min；送丝机配比FRONIUS KD1500D-11，额定送丝速度0～22M/min，附加TT2200热丝电源；
2)行程设备为堆焊使用新型紧凑型装备，伺服立柱，垂直升降行程1200mm～1500mm，伺服横梁，水平伸缩行程1200mm～1300mm；转台承重≤5000Kg，转台台面直径φ1200mm～φ1400mm，转速0.039rpm～3.9rpm；
3)PLC控制系统由Simens PLC逻辑编程、Profinet总线通讯接口、AVC弧长控制功能组成；
4)打开控制柜上的电源总开关，将工件摆放至转台上，通过遥控器控制横梁移动至工件位置；
5)用焊枪在工件上寻找点位，再转动转台进行校圆，直至工件与转台、焊枪在同一圆心；遥控器设置具体对应工件的参数，进行堆焊。
其中，所述的阀体两端端部设有连接端并在阀体中部设有贯穿阀体的主通道，阀体外表面设有环形堆焊区与弧形堆焊区；所述环形堆焊区位于主通道与连接端之间且弧形堆焊区位于主通道侧部；所述环形堆焊区设有若干个环形的焊缝且焊缝的截面直径为1mm～3mm；所述弧形堆焊区设有若干个弧形的焊缝且焊缝的截面直径为1mm～3mm；所述主通道的左右两端设有左侧点位与右侧点位。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明针对需要堆焊的球阀，在新型紧凑型装备上输入不同区域的尺寸进行编程设置，球参数设置好之后，用装备上的焊枪对工件进行校圆，保证球阀与堆焊装备上的焊枪处于同圆心位置。设置好后堆焊过程中装备可自动避开球通道，起弧熄弧整齐平整，降低焊接缺陷，提高堆焊效率。
附图说明
图1为本发明的新型堆焊装备的结构示意图；
图2为本发明的新型堆焊装备的左视结构示意图；
图3为本发明的球阀主通道的结构示意图；
图4为本发明的球阀堆焊效果示意图；
图中1为转台、2为控制柜、3为屏幕、4为紧急停止按钮、5为状态指示灯、6为固定柱、7为横梁、8为第一伺服电机、9为送丝盘、10为送丝机、11为固定支架、12为固定扣、13为焊枪、14为竖向齿条、15为竖梁、16为遥控器、17为底板、18为水平调节支架、19为高频发生装置、20为第二伺服电机、21为横向齿条、22为焊接电源、23为固定板、24为第一连接板、25为电源总开关、26为第二连接板、27为左侧点位、28为右侧点位、29为阀体、30为连接端、31为环形堆焊区、32为弧形堆焊区、33为主通道。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。
本发明的一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，包括下述步骤：
1)将球阀摆放至新型堆焊装备的转台1上；
2)打开总电源、焊接电源22、焊接保护气体，设备开机运行稳定后在遥控器16上进入工件堆焊模式界面，并选择球阀堆焊模式；
3)通过遥控器16控制移动横梁7，将焊枪13移至球阀阀体29的连接端30平面上对点，旋转转台1进行焊枪13与阀体29的校圆，保证焊枪13与阀体29处于同圆心位置；
4)遥控器16点击工件模式界面，选择堆焊工件模式为球阀堆焊；并输入具体的工件数据包括球阀高度、球面直径、主通道直径、主通道总长度；
5)将焊枪13移动至阀体29的主通道33的左侧点位27处，遥控器16界面点到标定界面，在变位机标定中点击变位机标定一，让设备记录左侧点位27的位置；将焊枪13移动至阀体29的主通道33的右侧点位28处，在变位机标定中点击变位机标定二；
6)将焊枪13移动至球阀工件连接端30平面，遥控器16点击到标定界面，点击竖梁15位置标定，并输入球阀总高度的一半数值；
7)标定位置后，遥控器16回到自动界面，输入焊接参数包括焊接速度28cm/min～30cm/min，送丝速度1.8m/min～2.0m/min，焊接电压12V～15V，热丝电流40A～60A，热丝电压5V～6V，脉冲频率2.5Hz，占空比60％，弧压跟踪精度0.5V，弧压调节增量0.1V，焊后回退2.0mm；
8)开始焊接，起弧位置在球阀球面中间段弧形堆焊区32处，采用120％的起弧电流，先形成熔池，起弧后按照焊接参数正常堆焊焊接；当球面堆焊至主通道33端口时，设备会停止焊接，并自动旋转至另一侧，再自动起弧堆焊；直至堆焊区域已经越过主通道，设备便开始整个环形堆焊区31的堆焊，直至完成堆焊。
其中，步骤(1)中球阀在焊接前打磨清理待焊接区域表面，去除工件表面杂质与氧化物；使用电动角磨机装百叶片打磨，打磨后使用丙酮浸泡过的抹布进行打磨区域的擦拭，去除打磨的残留杂质。其中，步骤(3)中焊枪13的枪头选用喷嘴内径为12mm，钨针为
Figure GDA0003455920550000051
铈钨，气体为Ar气，气流量12L/min～15L/min，送丝方式为前送丝。
其中，新型堆焊装备包括底座部分、划架部分、焊接部分与装备控制系统部分；底座部分包括底板17并在底板17底部设有若干个水平调节支架18；划架部分包括固定柱6、相互活动连接的横梁7与竖梁15；焊接部分包括焊接电源22、送丝机10、高频发生装置19、焊枪13与固定支架11；装备控制系统部分包括转台1、控制柜2与遥控器16。其中，竖梁15位于固定柱6上方且竖梁15与横梁7之间通过固定板23上的凹槽嵌合连接，竖梁15上设有竖向齿条14并通过竖梁15上的第二伺服电机20来配合竖向齿条14的啮合转动实现横梁7的上下移动；横梁7上设有横向齿条21并通过横梁7上的第一伺服电机8来配合横向齿条21啮合转动实现横梁7的左右移动。其中，焊接电源22位于底板17上方且焊接电源22与送丝机10、高频发生装置19分别通过数据线连接；固定支架11与横梁7连接并在固定支架11上设有送丝盘9；焊枪13通过固定扣12与固定支架11连接且焊枪13端部与送丝机10连接；固定扣12与焊枪13位于同一中心线。其中，控制柜2设有电源总开关25、屏幕3、紧急停止按钮4与状态指示灯5且控制柜2与遥控器16通过数据线连接，控制柜2与第一伺服电机8、第二伺服电机20分别通过数据线连接；转台1位于底板17上方且转台1内部设有碳刷与电机，电机与控制柜2通过电源线连接，碳刷与焊接电源22的地线连接；转台1与焊枪13位于同一中心线。其中，高频发生装置19与固定支架11之间通过第一连接板24固定连接；送丝机10与固定支架11之间通过第二连接板26固定连接。
其中，新型堆焊装备使用时，包括下述步骤：
1)焊接配置选用FRONIUS TT5000 DC TIG焊接电源22，焊接电源22为TT5000恒压电源，焊接电弧恒压≤0.5V，额定电流400A～500A；水箱配比FRONIUS FK4000原配水箱，水流量6L/min～7L/min；送丝机10配比FRONIUS KD1500D-11，额定送丝速度0～22M/min，附加TT2200热丝电源；
2)行程设备为堆焊使用新型紧凑型装备，伺服立柱，垂直升降行程1200mm～1500mm，伺服横梁，水平伸缩行程1200mm～1300mm；转台1承重≤5000Kg，转台1台面直径φ1200mm～φ1400mm，转速0.039rpm～3.9rpm；
3)PLC控制系统由Simens PLC逻辑编程、Profinet总线通讯接口、AVC弧长控制功能组成；
4)打开控制柜2上的电源总开关25，将工件摆放至转台1上，通过遥控器16控制横梁7移动至工件位置；
5)用焊枪13在工件上寻找点位，再转动转台1进行校圆，直至工件与转台1、焊枪13在同一圆心；遥控器16设置具体对应工件的参数，进行堆焊。
其中，阀体29两端端部设有连接端30并在阀体29中部设有贯穿阀体29的主通道33，阀体29外表面设有环形堆焊区31与弧形堆焊区32；环形堆焊区31位于主通道33与连接端30之间且弧形堆焊区32位于主通道33侧部；环形堆焊区31设有若干个环形的焊缝且焊缝的截面直径为1mm～3mm；弧形堆焊区32设有若干个弧形的焊缝且焊缝的截面直径为1mm～3mm；主通道33的左右两端设有左侧点位27与右侧点位28。
阀体29为球形且连接端30为圆柱形，连接端30与主通道33连通。主通道33为圆柱形且主通道33与连接端30垂直设置。环形堆焊区31的焊缝的截面直径为1mm～3mm且弧形堆焊区32的焊缝的截面直径为1mm～3mm。环形堆焊区31的焊缝并排平行设置或并排叠加设置。弧形堆焊区32的焊缝并排平行设置或并排叠加设置。环形堆焊区31的焊缝为625镍合金焊缝。弧形堆焊区32的焊缝为625镍合金焊缝。
本发明提供一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，针对需要堆焊的球阀，在新型紧凑型装备上输入不同区域的尺寸进行编程设置，球参数设置好之后，用装备上的焊枪13对工件进行校圆，保证球阀与堆焊装备上的焊枪13处于同圆心位置。设置好后堆焊过程中装备可自动避开球通道，起弧熄弧整齐平整，降低焊接缺陷，提高堆焊效率。

Claims (5)

1.一种使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)将球阀摆放至新型堆焊装备的转台(1)上；所述的新型堆焊装备包括底座部分、划架部分、焊接部分与装备控制系统部分；所述底座部分包括底板(17)并在底板(17)底部设有若干个水平调节支架(18)；所述划架部分包括固定柱(6)、相互活动连接的横梁(7)与竖梁(15)；所述焊接部分包括焊接电源(22)、送丝机(10)、高频发生装置(19)、焊枪(13)与固定支架(11)；所述装备控制系统部分包括转台(1)、控制柜(2)与遥控器(16)；所述的竖梁(15)位于固定柱(6)上方且竖梁(15)与横梁(7)之间通过固定板(23)上的凹槽嵌合连接，竖梁(15)上设有竖向齿条(14)并通过竖梁(15)上的第二伺服电机(20)来配合竖向齿条(14)的啮合转动实现横梁(7)的上下移动；所述横梁(7)上设有横向齿条(21)并通过横梁(7)上的第一伺服电机(8)来配合横向齿条(21)啮合转动实现横梁(7)的左右移动；所述的焊接电源(22)位于底板(17)上方且焊接电源(22)与送丝机(10)、高频发生装置(19)分别通过数据线连接；所述固定支架(11)与横梁(7)连接并在固定支架(11)上设有送丝盘(9)；所述焊枪(13)通过固定扣(12)与固定支架(11)连接且焊枪(13)端部与送丝机(10)连接；所述固定扣(12)与焊枪(13)位于同一中心线；所述的控制柜(2)设有电源总开关(25)、屏幕(3)、紧急停止按钮(4)与状态指示灯(5)且控制柜(2)与遥控器(16)通过数据线连接，控制柜(2)与第一伺服电机(8)、第二伺服电机(20)分别通过数据线连接；所述转台(1)位于底板(17)上方且转台(1)内部设有碳刷与电机，电机与控制柜(2)通过电源线连接，碳刷与焊接电源(22)的地线连接；所述转台(1)与焊枪(13)位于同一中心线；
2)打开总电源、焊接电源(22)、焊接保护气体，设备开机运行稳定后在遥控器(16)上进入工件堆焊模式界面，并选择球阀堆焊模式；
3)通过遥控器(16)控制移动横梁(7)，将焊枪(13)移至球阀阀体(29)的连接端(30)平面上对点，旋转转台(1)进行焊枪(13)与阀体(29)的校圆，保证焊枪(13)与阀体(29)处于同圆心位置；
4)遥控器(16)点击工件模式界面，选择堆焊工件模式为球阀堆焊；并输入具体的工件数据包括球阀高度、球面直径、主通道直径、主通道总长度；
5)将焊枪(13)移动至阀体(29)的主通道(33)的左侧点位(27)处，遥控器(16)界面点到标定界面，在变位机标定中点击变位机标定一，让设备记录左侧点位(27) 的位置；将焊枪(13)移动至阀体(29)的主通道(33)的右侧点位(28)处，在变位机标定中点击变位机标定二；
6)将焊枪(13)移动至球阀工件连接端(30)平面，遥控器(16)点击到标定界面，点击竖梁(15)位置标定，并输入球阀总高度的一半数值；
7)标定位置后，遥控器(16)回到自动界面，输入焊接参数包括焊接速度28cm/min～30cm/min，送丝速度1.8m/min～2.0m/min，焊接电压12V～15V，热丝电流40A～60A，热丝电压5V～6V，脉冲频率2.5Hz，占空比60％，弧压跟踪精度0.5V，弧压调节增量0.1V，焊后回退2.0mm；
8)开始焊接，起弧位置在球阀球面中间段弧形堆焊区(32)处，采用120％的起弧电流，先形成熔池，起弧后按照焊接参数正常堆焊焊接；当球面堆焊至主通道(33)端口时，设备会停止焊接，并自动旋转至另一侧，再自动起弧堆焊；直至堆焊区域已经越过主通道，设备便开始整个环形堆焊区(31)的堆焊，直至完成堆焊；
获得的阀体(29)两端端部设有连接端(30)并在阀体(29)中部设有贯穿阀体(29)的主通道(33)，阀体(29)外表面设有环形堆焊区(31)与弧形堆焊区(32)；所述环形堆焊区(31)位于主通道(33)与连接端(30)之间且弧形堆焊区(32)位于主通道(33)侧部；所述环形堆焊区(31)设有若干个环形的焊缝且焊缝的截面直径为1mm～3mm；所述弧形堆焊区(32)设有若干个弧形的焊缝且焊缝的截面直径为1mm～3mm；所述主通道(33)的左右两端设有左侧点位(27)与右侧点位(28)。
2.根据权利要求1所述的使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，其特征在于：所述的步骤1)中球阀在焊接前打磨清理待焊接区域表面，去除工件表面杂质与氧化物；使用电动角磨机装百叶片打磨，打磨后使用丙酮浸泡过的抹布进行打磨区域的擦拭，去除打磨的残留杂质。
3.根据权利要求1所述的使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，其特征在于：所述的步骤3)中焊枪(13)的枪头选用喷嘴内径为12mm，钨针为
Figure FDA0003455920540000021
铈钨，气体为Ar气，气流量12L/min～15L/min，送丝方式为前送丝。
4.根据权利要求1所述的使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，其特征在于：所述的高频发生装置(19)与固定支架(11)之间通过第一连接板(24)固定连接；所述的送丝机(10)与固定支架(11)之间通过第二连接板(26)固定连接。
5.根据权利要求1所述的使用新型堆焊装备实现自动堆焊球阀的方法，其特征在于：所述的新型堆焊装备使用时，包括下述步骤：
1)焊接配置选用FRONIUS TT5000 DC TIG焊接电源(22)，焊接电源(22)为TT5000恒压电源，焊接电弧恒压≤0.5V，额定电流400A～500A；水箱配比FRONIUS FK4000原配水箱，水流量6L/min～7L/min；送丝机(10)配比FRONIUS KD1500D-11，额定送丝速度0～22M/min，附加TT2200热丝电源；
2)行程设备为堆焊使用新型紧凑型装备，伺服立柱，垂直升降行程1200mm～1500mm，伺服横梁，水平伸缩行程1200mm～1300mm；转台(1)承重≤5000Kg，转台(1)台面直径φ1200mm～φ1400mm，转速0.039rpm～3.9rpm；
3)PLC控制系统由Simens PLC逻辑编程、Profinet总线通讯接口、AVC弧长控制功能组成；
4)打开控制柜(2)上的电源总开关(25)，将工件摆放至转台(1)上，通过遥控器(16)控制横梁(7)移动至工件位置；
5)用焊枪(13)在工件上寻找点位，再转动转台(1)进行校圆，直至工件与转台(1)、焊枪(13)在同一圆心；遥控器(16)设置具体对应工件的参数，进行堆焊。
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