CN112171024A - 一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，包括移动机架、导轨、焊枪、焊剂仓、焊剂拖送机构和机架行走机构，移动机架悬挂在导轨上且与导轨滑动连接；焊枪通过焊枪调节机构设置在移动机架上，焊枪调节机构用于调节焊枪的位置与角度；焊剂仓设置在移动机架上且其输出口位于焊枪的焊接端的上方；焊剂拖送机构设置在移动机架上且位于焊枪的焊接端的下方；机架行走机构设置在移动机架上且能驱动移动机架沿导轨移动；本发明还公开了一种应用该变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法。采用本发明具有能实现空间多角度焊接，适应于不同曲面母材以及变曲率焊道，焊接效率高，焊接质量佳，适用范围广，降低人工成本的优点。

Description

一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机及其焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机及其焊接方法。
背景技术
埋弧焊的电弧是被掩埋于颗粒状焊剂之下，在焊丝和母材之间封闭空间内燃烧，所以埋弧焊又称焊剂层下电弧焊，是一种高效的自动化焊接工艺，该工艺有着焊接效率高、焊接质量可靠等优点。
在船舶建造过程中，常用的埋弧自动焊机有焊车式、悬挂式、门架式、车床式、悬臂式等，对于船用钢板形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角大于或等于15度且小于或等于60度的船用钢板对接缝而言，目前市场上的埋弧焊设备均无法确保焊接质量及焊接效率，有的设备甚至该条件下无法使用。
因此目前针对横向与水平夹角大于或等于15度且小于或等于60度船用钢板对接缝的焊接，在确保焊接质量的前提下，只能采用传统的手工电弧焊进行焊接，传统手工电弧焊相对埋弧焊而言，其焊接效率非常低下，焊接质量受施工人员技术水平依赖性强，这些弱点严重制约着该型产品的焊接效率及生产工艺水平。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，提供一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机及其焊接方法，能够实现空间多角度焊接，适应于不同曲面母材以及变曲率焊道，焊接效率高，焊接质量佳，适用范围广，降低人工成本。
为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，包括移动机架、导轨、焊枪、焊剂仓、焊剂拖送机构和机架行走机构，所述导轨设于焊道的上侧，所述导轨的轨迹与焊道的轨迹形状一致且互为平行，所述移动机架悬挂在所述导轨上且与所述导轨滑动连接；
所述焊枪通过焊枪调节机构设置在所述移动机架上，所述焊枪调节机构用于调节所述焊枪的位置与角度；
所述焊剂仓设置在所述移动机架上且其输出口位于所述焊枪的焊接端的上方；
所述焊剂拖送机构设置在所述移动机架上且位于所述焊枪的焊接端的下方；
所述机架行走机构设置在所述移动机架上且能驱动所述移动机架沿所述导轨移动。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述焊枪调节机构包括竖向调节器、纵向调节器、横向调节器和角度调节器，所述竖向调节器的固定部固定在所述移动机架上，所述竖向调节器的调节部与所述纵向调节器的固定部连接，所述纵向调节器的调节部与所述角度调节器的固定部连接，所述角度调节器的调节部与所述横向调节器的固定部连接，所述横向调节器的调节部与所述焊枪连接。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述焊枪的导电嘴上设有弹簧支撑滑套和焊丝限位器，所述焊丝限位器通过螺栓固定在所述弹簧支撑滑套上。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述导轨上设有多个能将导轨吸附在母材上的第一磁铁。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述机架行走机构包括车体、行走轮和第一电机，所述车体固定在所述移动机架上，所述车体的上下两侧分别设有两个所述行走轮，所述行走轮由所述第一电机驱动转动，所述车体内设有能将行走轮贴靠于母材的第二磁铁。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述移动机架的顶部设有至少两个导向轮，所述导向轮与所述导轨滑动连接。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述焊剂拖送机构为呈水平布置的履带传送机构，所述履带传送机构上设有能将履带贴靠于母材的第三磁铁。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，还包括焊剂自循环机构，所述焊剂自循环机构包括第一回料管和第一回料阀门，所述第一回料管的一端设有吸嘴，所述吸嘴设于所述焊剂拖送机构的输送方向的末端，所述第一回料管的另一端与所述焊剂仓连通，所述第一回料阀门设置在所述第一回料管上。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，还包括焊剂外循环机构，所述焊剂外循环机构包括接料盘、第二回料管和第二回料阀门，所述接料盘设置在所述移动机架上且位于所述焊剂拖送机构的输送方向的末端下方，所述第二回料管的一端与所述接料盘的底部连通，所述第二回料管的另一端与所述焊剂仓连通，所述第二回料阀门设置在所述第二回料管上。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述焊枪上设有激光定位器。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述焊剂拖送机构还包括第二电机，所述第二电机固定在所述移动机架上且位于所述焊枪朝向所述焊剂拖送机构的输送方向的末端一侧，所述第二电机的输出端处设有刷头。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的优选方案，所述焊剂仓包括料斗、出料管和出料阀门，所述料斗的出料口与所述出料管的一端连接，所述出料管的另一端位于所述焊枪的焊接端的上方，所述出料阀门设置在所述出料管上。
本发明的另一方面提供了一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，根据焊道的轨迹形状，设置导轨的轨迹与焊道的轨迹形状一致且互为平行，并将导轨固定在焊道上侧的母材上，再将埋弧横焊机安装在导轨上；
步骤二，根据焊道的位置和角度，通过焊枪调节机构调节焊枪的位置和角度，使焊枪的焊丝对准焊道并与焊道保持15mm以内的距离；
步骤三，焊剂仓输出焊剂落在焊剂拖送机构的履带上并完全没过焊丝；其中，焊剂拖送机构的履带位于焊道的下方；
步骤四，开启焊枪进行焊接，同时通过机架行走机构驱动整机沿导轨移动，从而带动焊枪从焊道的始端移动至焊道的末端，完成一道埋弧焊；其中，整机移动过程中，焊剂始终没过焊丝；
步骤五，重复步骤四，完成多道埋弧焊，直至焊道焊接完全。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，所述步骤四中，还包括以下步骤：通过焊剂自循环机构将焊剂拖送机构的履带上剩余的焊剂送回至焊剂仓。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，所述步骤四中，还包括以下步骤：通过焊剂外循环机构将从焊剂拖送机构的履带上掉落至接料盘的焊剂送回至焊剂仓。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材的厚度为6mm－8mm时；使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底、填充及盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培，焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为35cm/min－40cm/min。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材的厚度大于8mm时；使用直径为2.0mm焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的电流为220安培－250安培、电压为30伏－31伏、速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度为6mm－8mm时；使用焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底，填充及盖面焊接；其中，打底焊接时使用直径为3.2mm的焊丝，且焊接电流为110安培－130安培、焊接电压为22伏－23伏，填充及盖面焊接时使用直径2.0mm焊丝，且焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为30cm/min－40cm/min。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度大于8mm时；使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材厚度为6mm－8mm时；使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底、填充及盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压均为30伏－31伏，打底焊接的焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充及盖面焊接的焊接速度为45cm/min－55cm/min。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材厚度大于8mm时；使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度为6mm－8mm时；使用焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接时使用直径为3.2mm的焊丝，且焊接电流为110安培－130安培、焊接电压为22伏－23伏，填充及盖面焊接时使用直径为2.0mm的焊丝，且焊接电流为220安培－250安培，焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为30cm/min－40cm/min。
作为本发明的一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法的优选方案，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度大于8mm时；使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
实施本发明的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机及其焊接方法，与现有技术相比较，具有如下有益效果：
本发明能够通过焊枪调节机构调节焊枪的位置与角度，实现焊枪空间多角度调节，同时通过导轨和机架行走机构的设计，机架行走机构驱动整机在导轨上移动，能够使设备适用于不同曲面的母材以及变曲率焊道，即使针对母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角大于或等于15度且小于或等于60度的船用钢板对接缝(焊道)的焊接，也能确保焊接质量；可见，本发明能够实现空间多角度焊接，适应于不同曲面母材以及变曲率焊道，焊接效率高，焊接质量佳，适用范围广，降低人工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明提供的埋弧横焊机的结构示意图；
图2是本发明提供的埋弧横焊机另一视角的结构示意图；
图3是焊枪调节机构的结构示意图。
图中：1、移动机架，2、导轨，3、焊枪，4、焊剂仓，5、焊枪调节机构，51、竖向调节器，52、纵向调节器，53、横向调节器，54、角度调节器，55、角度指示器，31、焊丝限位器，32、弹簧，33、滑套，6、第一磁铁，7、车体，8、行走轮，9、导向轮，10、第三磁铁，11、履带，12、主动轮，13、从动轮，14、第一回料管，15、吸嘴，16、接料盘，17、第二电机，18、料斗，19、出料管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1至图3所示，本发明的优选实施例，一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，包括移动机架1、导轨2、焊枪3、焊剂仓4、焊剂拖送机构和机架行走机构，所述导轨2设于焊道的上侧，所述导轨2的轨迹与焊道的轨迹形状一致且互为平行，所述移动机架1悬挂在所述导轨2上且与所述导轨2滑动连接；所述焊枪3通过焊枪调节机构5设置在所述移动机架1上，所述焊枪调节机构5用于调节所述焊枪3的位置与角度；所述焊剂仓4设置在所述移动机架1上且其输出口位于所述焊枪3的焊接端的上方；所述焊剂拖送机构设置在所述移动机架1上且位于所述焊枪3的焊接端的下方；所述机架行走机构设置在所述移动机架1上且能驱动所述移动机架1沿所述导轨2移动。
由此，本发明能够通过焊枪调节机构调节焊枪3的位置与角度，实现焊枪3空间多角度调节，同时通过导轨2和机架行走机构的设计，机架行走机构驱动整机在导轨2上移动，能够使设备适用于不同曲面的母材以及变曲率焊道，即使针对母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角大于或等于15度且小于或等于60度的船用钢板对接缝(焊道)的焊接，也能确保焊接质量；可见，本发明能够实现空间多角度焊接，适应于不同曲面母材以及变曲率焊道，焊接效率高，焊接质量佳，适用范围广，降低人工成本。
示例性的，所述焊枪调节机构5包括竖向调节器51、纵向调节器52、横向调节器53和角度调节器54，所述竖向调节器51的固定部固定在所述移动机架1上，所述竖向调节器51的调节部与所述纵向调节器52的固定部连接，所述纵向调节器52的调节部与所述角度调节器54的固定部连接，所述角度调节器54的调节部与所述横向调节器53的固定部连接，所述横向调节器53的调节部与所述焊枪3连接。这样的设计，能够对焊枪3进行多方位位置及角度的调节，能够使焊枪3的枪口适应不用角度下的焊道位置，实现空间多角度焊接，使用灵活，适用范围广。进一步地，所述角度调节器54上设有角度指示器55，以方便工作人员直观地调节焊枪3的角度。
示例性的，所述焊枪3的导电嘴上设有弹簧支撑滑套和焊丝限位器31，所述焊丝限位器31通过螺栓固定在所述弹簧支撑滑套上。具体的，所述弹簧支撑滑套由弹簧32和滑套33组成。在焊枪3进行焊接时，焊丝限位器31抵在焊道的左右两侧，并在弹簧支撑滑套的弹性作用下，能够使焊枪3适应于母材表面的凹凸起伏，保证焊枪3的焊丝与焊道始终保持15mm以内的距离，从而保证焊道的焊接质量。
示例性的，所述导轨2上设有多个能将导轨2吸附在母材上的第一磁铁6。具体的，所述第一磁铁6的一侧与所述导轨2固定连接，所述第一磁铁6的另一侧能与所述母材相互吸附；由此，通过第一磁铁6将导轨2固定在母材上，安装方便，且不会对母材造成损坏。
示例性的，所述机架行走机构包括车体7、行走轮8和第一电机，所述车体7固定在所述移动机架1上，所述车体7的上下两侧分别设有两个所述行走轮8，所述行走轮8由所述第一电机驱动转动，所述车体7内设有能将行走轮8贴靠于母材的第二磁铁。当第一电机驱动行走轮8转动时，由于第二磁铁与母材产生相互的吸附力，使得行走轮8贴靠在母材上，从而驱动车体行走，带动移动机架1在导轨2上移动，并且第二磁铁能够分担埋弧横焊机对导轨2的负载，保证设备运行稳定。
示例性的，所述移动机架1的顶部设有至少两个导向轮9，所述导向轮9与所述导轨2滑动连接。导向轮9能够减少移动机架1与导轨2之间的摩擦，保证移动机架1滑行顺畅，同时有效减少对导轨2的损坏。
示例性的，所述焊剂拖送机构为呈水平布置的履带传送机构，所述履带传送机构上设有能将履带11贴靠于母材的第三磁铁10。具体的，所述履带传送机构由履带11、主动轮12、从动轮13和电机组成，所述第三磁铁10的位置靠近上侧履带11；由此，第三磁铁10与母材相互吸附，能够使上侧履带11始终贴靠在母材上，即使针对母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角较小的船用钢板对接缝的焊接，埋弧横焊机的底部也能稳定地随焊缝移动，并且还能保证焊剂始终在履带11上而不会从履带11与母材之间的缝隙中掉落，避免浪费焊剂，能充分利用焊剂，节能环保。
示例性的，所述埋弧横焊机还包括焊剂自循环机构，所述焊剂自循环机构包括第一回料管14和第一回料阀门，所述第一回料管14的一端设有吸嘴15，所述吸嘴15设于所述焊剂拖送机构的输送方向的末端，所述第一回料管14的另一端与所述焊剂仓4连通，所述第一回料阀门设置在所述第一回料管14上。工作时，吸嘴15将剩余的焊剂吸附，并通过第一回料管14将焊剂回收至焊剂仓4，从而能够避免浪费焊剂，能充分利用焊剂，确保焊剂高回收率，也能防止焊剂掉落后造成环境污染，节能环保。
还需要说明的是，焊剂自循环机构的各部件相互连接后运用文丘里效应的原理，通过外接0.6MPa－0.8MPa压缩空气完成焊剂的敷设、回收、过滤、再敷设、再过滤、再回收的自动循环过程。
示例性的，所述埋弧横焊机还包括焊剂外循环机构，所述焊剂外循环机构包括接料盘16、第二回料管和第二回料阀门，所述接料盘16设置在所述移动机架1上且位于所述焊剂拖送机构的输送方向的末端下方，所述第二回料管的一端与所述接料盘16的底部连通，所述第二回料管的另一端与所述焊剂仓4连通，所述第二回料阀门设置在所述第二回料管上。本实施例中，所述接料盘16设有两个，两个所述接料盘16均设置在所述移动机架1上且分别位于所述焊剂拖送机构的输送方向的两端下方，两个所述接料盘16均通过调节杆与所述移动机架1转动连接。优选的，接料盘16与水平面呈45度夹角。工作时，接料盘16能够承接从焊剂自循环机构前后两端掉落的焊剂，并通过第二回料管将焊剂回收至焊剂仓4，从而避免浪费焊剂，能充分利用焊剂，确保焊剂高回收率，也能防止焊剂掉落后造成环境污染，节能环保。
示例性的，为了保证焊枪3的焊丝对准焊道，实现精确定位，所述焊枪3上设有激光定位器。
示例性的，所述焊剂拖送机构还包括第二电机17，所述第二电机17固定在所述移动机架1上且位于所述焊枪3朝向所述焊剂拖送机构的输送方向的末端一侧，所述第二电机17的输出端处设有刷头。这样的设计，第二电机17能够及时清扫堆积的焊剂，防止焊剂过多而影响焊接效果。
示例性的，所述焊剂仓4包括料斗18、出料管19和出料阀门，所述料斗18的出料口与所述出料管19的一端连接，所述出料管19的另一端位于所述焊枪3的焊接端的上方，所述出料阀门设置在所述出料管19上。这样的设计，能够方便工作人员控制焊剂的出料速度与数量，使焊接过程更加可控且合理。
此外，基于上述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，本发明还提供了一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法，其包括以下步骤：
步骤一，根据焊道的轨迹形状，设置导轨2的轨迹与焊道的轨迹形状一致且互为平行，并将导轨2固定在焊道上侧的母材上，再将埋弧横焊机安装在导轨2上。
步骤二，根据焊道的位置和角度，通过焊枪调节机构5调节焊枪3的位置和角度，使焊枪3的焊丝对准焊道并与焊道保持15mm以内的距离。
步骤三，焊剂仓4输出焊剂落在焊剂拖送机构的履带11上并完全没过焊丝；其中，焊剂拖送机构的履带11位于焊道的下方15mm－20mm。
步骤四，开启焊枪3进行焊接，同时通过机架行走机构驱动整机沿导轨2移动，从而带动焊枪3从焊道的始端移动至焊道的末端，完成一道埋弧焊；其中，整机移动过程中，焊剂始终没过焊丝。
步骤五，重复步骤四，完成多道埋弧焊，直至焊道焊接完全。
由此，本发明能够通过焊枪调节机构调节焊枪3的位置与角度，实现焊枪3空间多角度调节，同时通过导轨2和机架行走机构的设计，机架行走机构驱动整机在导轨2上移动，能够使设备适用于不同曲面的母材以及变曲率焊道，即使针对母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角大于或等于15度且小于或等于60度的船用钢板对接缝(焊道)的焊接，也能确保焊接质量；可见，本发明能够实现空间多角度焊接，适应于不同曲面母材以及变曲率焊道，焊接效率高，焊接质量佳，适用范围广，降低人工成本。
示例性的，所述步骤四中，还包括以下步骤：通过焊剂自循环机构将焊剂拖送机构的履带11上剩余的焊剂送回至焊剂仓4，通过焊剂外循环机构将从焊剂拖送机构的履带11上掉落至接料盘16的焊剂送回至焊剂仓4。焊剂自循环机构和焊剂外循环机构的设计，能够避免浪费焊剂，能充分利用焊剂，确保焊剂高回收率，也能防止焊剂掉落后造成环境污染，节能环保。
示例性的，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材的厚度为6mm－8mm时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底、填充及盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培，焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为35cm/min－40cm/min；
示例性的，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材的厚度大于8mm时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口，使用直径为2.0mm焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的电流为220安培－250安培、电压为30伏－31伏、速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
示例性的，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度为6mm－8mm时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口，使用焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底，填充及盖面焊接；其中，打底焊接时使用直径为3.2mm的焊丝，且焊接电流为110安培－130安培、焊接电压为22伏－23伏，填充及盖面焊接时使用直径2.0mm焊丝，且焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为30cm/min－40cm/min。
示例性的，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度大于8mm时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
示例性的，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材厚度为6mm－8mm时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底、填充及盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压均为30伏－31伏，打底焊接的焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充及盖面焊接的焊接速度为45cm/min－55cm/min。
示例性的，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材厚度大于8mm时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
示例性的，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度为6mm－8mm时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口，使用焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接时使用直径为3.2mm的焊丝，且焊接电流为110安培－130安培、焊接电压为22伏－23伏，填充及盖面焊接时使用直径为2.0mm的焊丝，且焊接电流为220安培－250安培，焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为30cm/min－40cm/min。
示例性的，当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度大于8mm时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
示例性的，所述坡口面焊接完毕后，针对坡口背面的封底焊碳刨清根后坡口表面应光顺，无缺陷；其中，封底焊碳刨清根后坡口在运用埋弧横焊焊接时，电流均为220安培－250安培，电压均为30伏－31伏，焊接速度为38cm/min－39cm/min。
示例性的，多层多道焊时每道焊道的接头错开，每道埋弧横焊错开距离不小于100mm，多道焊的每道间温度不高于150摄氏度。
示例性的，焊接时需在引熄弧板上起弧或熄弧；当焊接过程发生中断时，需对收弧位置打磨处理，再起弧时搭接长度需不小于50mm。
示例性的，母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角大于或等于60度，埋弧横焊最后一道焊缝焊接时，焊枪3角度向下倾斜5度至10度；埋弧横焊盖面倒数第二道焊缝焊丝端部距上坡口边缘4mm－7mm。
在本发明的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (13)

1.一种变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，包括移动机架、导轨、焊枪、焊剂仓、焊剂拖送机构和机架行走机构，所述导轨设于焊道的上侧，所述导轨的轨迹与焊道的轨迹形状一致且互为平行，所述移动机架悬挂在所述导轨上且与所述导轨滑动连接；所述焊枪通过焊枪调节机构设置在所述移动机架上，所述焊枪调节机构用于调节所述焊枪的位置与角度；所述焊剂仓设置在所述移动机架上且其输出口位于所述焊枪的焊接端的上方；所述焊剂拖送机构设置在所述移动机架上且位于所述焊枪的焊接端的下方；所述机架行走机构设置在所述移动机架上且能驱动所述移动机架沿所述导轨移动。
2.根据权利要求1所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，所述焊枪调节机构包括竖向调节器、纵向调节器、横向调节器和角度调节器，所述竖向调节器的固定部固定在所述移动机架上，所述竖向调节器的调节部与所述纵向调节器的固定部连接，所述纵向调节器的调节部与所述角度调节器的固定部连接，所述角度调节器的调节部与所述横向调节器的固定部连接，所述横向调节器的调节部与所述焊枪连接。
3.根据权利要求1所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，所述焊枪的导电嘴上设有弹簧支撑滑套和焊丝限位器，所述焊丝限位器通过螺栓固定在所述弹簧支撑滑套上。
4.根据权利要求1所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，所述导轨上设有多个能将导轨吸附在母材上的第一磁铁。
5.根据权利要求1所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，所述机架行走机构包括车体、行走轮和第一电机，所述车体固定在所述移动机架上，所述车体的上下两侧分别设有两个所述行走轮，所述行走轮由所述第一电机驱动转动，所述车体内设有能将行走轮贴靠于母材的第二磁铁。
6.根据权利要求1所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，所述移动机架的顶部设有至少两个导向轮，所述导向轮与所述导轨滑动连接。
7.根据权利要求1所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，所述焊剂拖送机构为呈水平布置的履带传送机构，所述履带传送机构上设有能将履带贴靠于母材的第三磁铁。
8.根据权利要求1所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，还包括焊剂自循环机构和焊剂外循环机构，所述焊剂自循环机构包括第一回料管和第一回料阀门，所述第一回料管的一端设有吸嘴，所述吸嘴设于所述焊剂拖送机构的输送方向的末端，所述第一回料管的另一端与所述焊剂仓连通，所述第一回料阀门设置在所述第一回料管上；所述焊剂外循环机构包括接料盘、第二回料管和第二回料阀门，所述接料盘设置在所述移动机架上且位于所述焊剂拖送机构的输送方向的末端下方，所述第二回料管的一端与所述接料盘的底部连通，所述第二回料管的另一端与所述焊剂仓连通，所述第二回料阀门设置在所述第二回料管上。
9.根据权利要求1所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机，其特征在于，所述焊剂拖送机构还包括第二电机，所述第二电机固定在所述移动机架上且位于所述焊枪朝向所述焊剂拖送机构的输送方向的末端一侧，所述第二电机的输出端处设有刷头。
10.一种应用如权利要求1－9任一项所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，根据焊道的轨迹形状，设置导轨的轨迹与焊道的轨迹形状一致且互为平行，并将导轨固定在焊道上侧的母材上，再将埋弧横焊机安装在导轨上；
步骤二，根据焊道的位置和角度，通过焊枪调节机构调节焊枪的位置和角度，使焊枪的焊丝对准焊道并与焊道保持15mm以内的距离；
步骤三，焊剂仓输出焊剂落在焊剂拖送机构的履带上并完全没过焊丝；其中，焊剂拖送机构的履带位于焊道的下方；
步骤四，开启焊枪进行焊接，同时通过机架行走机构驱动整机沿导轨移动，从而带动焊枪从焊道的始端移动至焊道的末端，完成一道埋弧焊；其中，整机移动过程中，焊剂始终没过焊丝；
步骤五，重复步骤四，完成多道埋弧焊，直至焊道焊接完全。
11.根据权利要求10所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法，其特征在于，所述步骤四中，还包括以下步骤：通过焊剂自循环机构将焊剂拖送机构的履带上剩余的焊剂送回至焊剂仓，通过焊剂外循环机构将从焊剂拖送机构的履带上掉落至接料盘的焊剂送回至焊剂仓。
12.根据权利要求10所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法，其特征在于，
当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材的厚度为6mm－8mm时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底、填充及盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培，焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为35cm/min－40cm/min；
当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材的厚度大于8mm时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口，使用直径为2.0mm焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的电流为220安培－250安培、电压为30伏－31伏、速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min；
当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度为6mm－8mm时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口，使用焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底，填充及盖面焊接；其中，打底焊接时使用直径为3.2mm的焊丝，且焊接电流为110安培－130安培、焊接电压为22伏－23伏，填充及盖面焊接时使用直径2.0mm焊丝，且焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为30cm/min－40cm/min；
当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为15度－60度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度大于8mm时，形成焊道的母材端部均开设25度－35度的坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
13.根据权利要求10所述的变曲率曲面空间多角度埋弧横焊机的焊接方法，其特征在于，
当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材厚度为6mm－8mm时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底、填充及盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压均为30伏－31伏，打底焊接的焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充及盖面焊接的焊接速度为45cm/min－55cm/min；
当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙为0mm－1mm，母材厚度大于8mm时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min；
当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度为6mm－8mm时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口，使用焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接时使用直径为3.2mm的焊丝，且焊接电流为110安培－130安培、焊接电压为22伏－23伏，填充及盖面焊接时使用直径为2.0mm的焊丝，且焊接电流为220安培－250安培，焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为30cm/min－40cm/min；
当母材形成焊道一侧的边部与水平面相交的夹角为60度－90度，焊道的间隙大于1mm，母材厚度大于8mm时，形成焊道的母材端部均开设40度－50度坡口，使用直径为2.0mm的焊丝在坡口面上进行埋弧横焊打底、填充及盖面焊接；其中，打底焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏，焊接速度为35cm/min－40cm/min，填充焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为25cm/min－30cm/min，盖面焊接的焊接电流为220安培－250安培、焊接电压为30伏－31伏、焊接速度为45cm/min－50cm/min。
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Application publication date: 20210105

Assignee: GUANGZHOU WENCHUAN HEAVY INDUSTRY Co.,Ltd.

Assignor: CSSC HUANGPU WENCHONG SHIPBUILDING Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022440000324

Denomination of invention: A space multi angle submerged arc transverse welding machine with variable curvature and its welding method

Granted publication date: 20211228

License type: Common License

Record date: 20221216

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