CN112191989A - 一种机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法 - Google Patents

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朱红波
赵旭
李福永
兰志宇
吴瑞芳
郭玉坤
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潘磊
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Abstract

本发明提供了一种机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，包括以下步骤：步骤S1、将液压支架的底板和立板拼装成角焊缝；步骤S2、对焊接机器人进行离线编程或现场编程示教；步骤S3、开启所述焊接机器人的大熔深功能，调整所述焊接机器人的焊枪与所述底板呈30°‑40°夹角，进行压缩电弧大熔深打底焊接；步骤S4、调整所述焊枪与所述底板呈45°的夹角，进行填充盖面焊接。该机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法具有焊接效率高、角焊缝根部融合度好、焊接质量高、焊接成本低的优点。

Description

一种机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，具体的说，涉及了一种机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法。
背景技术
液压支架作为煤矿综采设备中主要的支护设备，具有自身体积和重量大、服役条件恶劣、箱型焊接结构多、焊缝复杂、焊接量大等特点。液压支架各部件均为由中厚板组成的箱型结构，一般的箱体由底板、立板和盖板等组成，其中底板与立板之间的焊缝多数为角焊缝，焊角尺寸较大。目前角焊缝的焊接方式为气体保护焊进行多层多道焊接，焊接量大，熔深较浅，焊接效率相对低下。随着技术的进步，焊接机器人已经批量应用在了液压支架的焊接过程中，为了保证成型质量，机器人焊接角焊缝时焊枪需要平分焊角（即焊枪与底板和立板之间的角度均为45°），这导致底板与立板之间焊缝的有效熔深过小，强度校核时，焊缝的受力面积等同于焊缝的焊角最小截面积，为了满足强度要求，只能通过增大焊角的方式，然而增大焊角将直接导致焊接工作量成倍增加，综合效率低下。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种焊接效率高、角焊缝根部融合度好、焊接质量高、焊接成本低的机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，包括以下步骤：步骤S1、将液压支架的底板和立板拼装成角焊缝；步骤S2、对焊接机器人进行离线编程或现场编程示教；步骤S3、开启所述焊接机器人的大熔深功能，调整所述焊接机器人的焊枪与所述底板呈30°-40°夹角，进行压缩电弧大熔深打底焊接，焊接参数为：焊接电流380-420A，电弧电压27-32V，焊接速度35-45cm/min，焊丝干伸长15-25mm，焊丝端部摆动幅度2-4mm，在有保护气的情况下进行焊接；步骤S4、调整所述焊枪与所述底板呈45°的夹角，进行填充盖面焊接，焊接参数为：焊接电流400-440A，电压30-36V，焊接速度40-60cm/min，焊丝干伸长15-25mm，焊丝端部摆动幅度1-4mm，在有保护气的情况下进行焊接。
基于上述，所述步骤S1中包括以下子步骤：（1）清理对接面的步骤，清除所述底板和所述立板位于角焊缝两侧30-50mm范围内的铁锈、油污、浮渣等杂质，用角磨机打磨坡口至出现金属光泽；（2）角焊缝拼接的步骤，将所述底板和所述立板拼接成角焊缝；（3）点固焊接固定的步骤，对拼装好的角焊缝进行点固焊接，点固焊缝的高度小于5mm、长度为40-60mm、间隔为300-500mm，点固焊缝均布焊道。
基于上述，步骤S3中进行打底焊接时，采用右焊法施焊，焊枪轴线与角焊缝的法线夹角为10-20°。
基于上述，步骤S3中进行打底焊接时，焊丝端部与角焊缝根部的间距小于1mm设置。
基于上述，所述焊接机器人焊接所用的焊丝直径为1.6mm。
基于上述，步骤S3和步骤S4中使用的保护气体为Ar和CO2的混合气体，保护气流量20-30L/min。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明采用焊接机器人的大熔深功能，将所述焊枪与所述底板角度调整30°-40°，利用高能量压缩电弧技术，通过长期试验摸索出匹配的焊接参数，采用压缩电弧，获得了具有较强穿透力的电弧，能够直接作用于所述角焊缝的根部，保证所述角焊缝根部充分熔合，避免焊接过程中留下空隙，打底焊接完成后，再利用设定参数进行填充盖面焊，保证各道焊缝很好地熔合，从而得到性能优异的液压支架角焊缝；经过试验可知，与传统方法相比，由于压缩电弧体积更小，对角焊缝宽度要求可以更窄，减少焊道数量，进而使角焊缝的整体焊接效率也会提升20-60%！
进一步地，打底焊接时，将焊丝端部与角焊缝根部的间距设置为小于1mm，使得焊接时，压缩电弧能够直接作用于所述角焊缝根部，使熔合效果更好； 更进一步地，由于本发明方法采用的电弧形态被压缩，使得在使用直径较粗的φ1.6mm焊丝时，熔池能够进入到所述角焊缝根部，能够将焊缝根部很好的熔合；经过试验，这样本专利方法使用φ1.6mm焊丝与传统方式采用φ1.2mm焊丝在焊接所述角焊缝时相比，焊缝的根部熔合更好，熔深更加均匀一致，质量得到了明显提升；平均焊接效率可提升40%以上；每吨焊丝综合焊接成本可节约1500元以上，非常有利于机器人自动焊接。
附图说明
图1是本发明打底焊中焊枪姿态示意图。
图2是本发明方法焊接的角焊缝根部熔深示意图。
图3是传统焊法焊接的角焊缝根部熔深示意图。
图中：1. 底板；2. 立板；3. 焊枪；4. 角焊缝。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1-3所示，一种机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，包括以下步骤：
第一步、清除底板1和立板2位于角焊缝4两侧30-50mm范围内的铁锈、油污、浮渣等杂质，用角磨机打磨坡口至出现金属光泽；
第二步、将所述底板1和所述立板2拼接成角焊缝4；
第三步、对拼装好的角焊缝4进行点固焊接，点固焊缝的高度小于5mm、长度为40-60mm、间隔为300-500mm，点固焊缝均布焊道；
第四步、对焊接机器人进行离线编程或现场编程示教；
第五步、开启所述焊接机器人的大熔深功能，调整所述焊接机器人的焊枪3与所述底板1呈30°-40°夹角，进行压缩电弧大熔深打底焊接，打底焊接时，采用右焊法施焊，焊枪3轴线与角焊缝4的法线夹角为10-20°，焊丝端部与角焊缝4根部的间距小于1mm，焊接参数为：焊接电流380-420A，电弧电压27-32V，焊接速度35-45cm/min，焊丝干伸长15-25mm，焊丝端部摆动幅度2-4mm，保护气采用Ar和CO2的混合气体，保护气流量20-30L/min；
第六步、调整所述焊枪3与所述底板1呈45°的夹角，进行填充盖面焊接，焊接参数为：焊接电流400-440A，电压30-36V，焊接速度40-60cm/min，焊丝干伸长15-25mm，焊丝端部摆动幅度1-4mm，保护气采用Ar和CO2的混合气体，保护气流量20-30L/min；
其中，所述焊接机器人焊接所用的焊丝直径具体为1.6mm。
经过试验验证，上述方法在保证了焊缝成型及焊接质量的前提下，将所述角焊缝4的打底焊道的有效熔深又提高到了5mm以上，从而可使角焊缝的焊角尺寸能够减小2-4mm；下表为本发明方法将焊角减小2mm时可节约的焊丝比例：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从上表可以看出，与传统方法相比，采用本发明的焊接方法，即使焊角尺寸减小最小的2mm，焊缝的整体焊接效率也会提升20-30%！当焊角尺寸减小4mm时，焊缝的整体焊接效率则会提升40-60%，大大提高了焊接效率。同时，压缩电弧具体较强的穿透力，能够直接作用于所述角焊缝4的根部，保证所述角焊缝4根部充分熔合，避免焊接过程中留下空隙，打底焊接完成后，再利用设定参数进行填充盖面焊，保证各道焊缝很好地熔合，能够得到角焊缝4性能优异的液压支架。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将液压支架的底板和立板拼装成角焊缝；
步骤S2、对焊接机器人进行离线编程或现场编程示教；
步骤S3、开启所述焊接机器人的大熔深功能，调整所述焊接机器人的焊枪与所述底板呈30°-40°夹角，进行压缩电弧大熔深打底焊接，焊接参数为：焊接电流380-420A，电弧电压27-32V，焊接速度35-45cm/min，焊丝干伸长15-25mm，焊丝端部摆动幅度2-4mm，在有保护气的情况下进行焊接；
步骤S4、调整所述焊枪与所述底板呈45°的夹角，进行填充盖面焊接，焊接参数为：焊接电流400-440A，电压30-36V，焊接速度40-60cm/min，焊丝干伸长15-25mm，焊丝端部摆动幅度1-4mm，在有保护气的情况下进行焊接。
2.根据权利要求1所述的机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，其特征在于，所述步骤S1中包括以下子步骤：
（1）清理对接面的步骤，清除所述底板和所述立板位于角焊缝两侧30-50mm范围内的铁锈、油污、浮渣等杂质，用角磨机打磨坡口至出现金属光泽；
（2）角焊缝拼接的步骤，将所述底板和所述立板拼接成角焊缝；
（3）点固焊接固定的步骤，对拼装好的角焊缝进行点固焊接，点固焊缝的高度小于5mm、长度为40-60mm、间隔为300-500mm，点固焊缝均布焊道。
3.根据权利要求2所述的机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，其特征在于：步骤S3中进行打底焊接时，采用右焊法施焊，焊枪轴线与角焊缝的法线夹角为10-20°。
4.根据权利要求1-3任一项所述的机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，其特征在于：步骤S3中进行打底焊接时，焊丝端部与角焊缝根部的间距小于1mm设置。
5.根据权利要求4所述的机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，其特征在于：所述焊接机器人焊接所用的焊丝直径为1.6mm。
6.根据权利要求1、2、3和5任一项所述的机器人大熔深焊接液压支架角焊缝的方法，其特征在于：步骤S3和步骤S4中使用的保护气体为Ar和CO2的混合气体，保护气流量20-30L/min。
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