CN113798629A - 一种活门阀轴坡口结构、活门阀轴、焊接方法及焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活门阀轴坡口结构、活门阀轴、焊接方法及焊接系统，该活门阀轴坡口结构包括两个阀轴、一个活门，两个阀轴分别插装于活门的两端，活门与阀轴之间的焊接坡口包括相互连接的第一坡口与第二坡口，第一坡口相对于第二坡口更加远离活门外壁。本发明解决了现有技术存在的活门阀轴焊接量大，焊接制造周期长、焊接质量不稳定等问题。

Description

一种活门阀轴坡口结构、活门阀轴、焊接方法及焊接系统

技术领域

本发明涉及抽水蓄能水电机组大型球阀活门阀轴的生产制造技术领域，具体是一种活门阀轴坡口结构、活门阀轴、焊接方法及焊接系统。

背景技术

随着抽水蓄能电站机组容量的增加，水头的增大，高水头大型球阀的质量要求越来越高。球阀的性能对机组的安全稳定运行起着至关重要的作用。活门阀轴作为主受力部件，焊接结构厚度大，最大超过520mm，焊缝受力复杂，焊接难度大，焊缝质量要求高。

活门阀轴焊接结构复杂，阀轴为圆柱形，活门为带圆柱内腔的球形结构。传统焊接方法是开X型坡口，进行多层多道半自动焊，熔敷金属填充量大，焊接周期长。且焊接时需在半封闭空间进行操作，焊工在高温下的作业环境恶劣。焊接位置一般为横焊与立焊，焊接质量不稳定，返修量较大。

由于机器人焊接可大幅提高焊接质量的稳定性，弧焊机器人的应用也越来越广泛。但是对于厚板的焊接，开X型或K型坡口进行多层多道焊接时，随着钢板厚度的增加，坡口横截面积与厚度成平方关系增大，每层焊道数急剧增加，且道间清理时导致机器人焊接中断次数较多，机器人焊接效率优势无法体现。

这些因素极大地限制了机器人焊接技术在厚板、超厚板焊接中广泛的应用。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种活门阀轴坡口结构、活门阀轴、焊接方法及焊接系统，解决现有技术存在的活门阀轴焊接量大，焊接制造周期长、焊接质量不稳定等问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种活门阀轴坡口结构，包括两个阀轴、一个活门，两个阀轴分别插装于活门的两端，活门与阀轴之间的焊接坡口包括相互连接的第一坡口与第二坡口，第一坡口相对于第二坡口更加远离活门外壁。

本发明将两个阀轴分别插装于活门的两端，活门与阀轴之间的焊接坡口包括相互连接的第一坡口与第二坡口，便于采用分段装配和焊接，从而通过改变坡口结构，降低活门阀轴焊接量，减少焊接制造周期、保证了焊接质量稳定。

作为一种优选的技术方案，所述阀轴包括相连的第一圆柱体、第二圆柱体，所述第一圆柱体的直径大于所述第二圆柱体的直径，所述第一圆柱体相对于所述第二圆柱体更靠近活门内部空间。

这样的结构适应于广泛的球阀活门阀轴构造，便于插装，更方便采用分段装配和焊接。

作为一种优选的技术方案，所述第一坡口为I型窄间隙坡口结构，所述第二坡口为V型坡口结构。

常规焊接时，阀轴与活门之间统一开X型坡口，进行人工多层多道焊接。该结构坡口横截面积大，熔敷金属填充量大，焊接周期长。为缩短焊接周期，采用两个工位同时焊接，焊接位置包括横焊、立焊，焊接质量不易保证。以上结构第一坡口为I型窄间隙坡口结构采用一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率。第二坡口为V型坡口结构，该部分坡口为马鞍形，最小焊接深度趋近于0，焊接量较小，采用人工焊接。从而便于采用人机结合的方式完成复杂结构件的焊接。

作为一种优选的技术方案，还包括止口，所述第一坡口与所述第二坡口通过止口连接。

采用止口定位，便于控制阀轴与活门插装后的坡口精度。

作为一种优选的技术方案，所述第一坡口根部尺寸小于16mm，所述第一坡口上端尺寸小于20mm。

这进一步便于进行一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率。

作为一种优选的技术方案，所述第二坡口包括两段变角度结构。

这更加便于焊接，便于焊接角度的调整。

一种活门阀轴，包括所述的一种活门阀轴坡口结构。

一种活门阀轴的焊接方法，包括以下步骤：

S1，坡口加工，加工制作得到所述的活门阀轴焊接坡口结构；

S2，一次装配，将一根阀轴装配插装于活门的一端；

S3，一次焊接，焊接一次装配后的坡口结构；

S4，二次装配，将另一根阀轴装配插装于活门的另一端；

S5，二次焊接，焊接二次装配后的坡口结构。

与常规球阀活门阀轴焊接装配不同，本发明采用分步装配分布焊接，以上结构第一坡口为I型窄间隙坡口结构采用一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率。

本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本发明将两个阀轴分别插装于活门的两端，活门与阀轴之间的焊接坡口包括相互连接的第一坡口与第二坡口，便于采用分段装配和焊接，从而通过改变坡口结构，降低活门阀轴焊接量，减少焊接制造周期、保证了焊接质量稳定；

(2)适应于广泛的球阀活门阀轴构造，便于插装，更方便采用分段装配和焊接；

(3)第一坡口为I型窄间隙坡口结构采用一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率；第二坡口为V型坡口结构，该部分坡口为马鞍形，最小焊接深度趋近于，焊接量较小，采用人工焊接。从而进一步降低了焊接量，提高了焊接效率和焊接质量；

(4)采用止口定位，便于控制阀轴与活门插装后的坡口精度；

(5)进一步便于进行一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率；

(6)更加便于焊接，便于焊接角度的调整。

附图说明

图1为活门阀轴的装配结构示意图；

图2为阀轴与活门的常规焊接坡口的结构示意图；

图3为本发明阀轴与活门装配后的结构示意图；

图4为本发明所述坡口的结构示意图(图3的局部放大图)；

图5为图3的活门的结构示意图；

图6为图5中S区域的局部放大图；

图7为图3的阀轴的结构示意图；

图8为图7中T区域的局部放大图；

图9为本发明所述焊接系统的结构示意图；

图10为本发明所述焊枪的结构示意图；

图11为本发明所述焊接系统的使用状态示意图之一；

图12为本发明所述焊接系统的使用状态示意图之二。

附图中标记及相应的零部件名称：1—阀轴；2—活门；3—计算机控制系统；4—焊接送丝机构；5—数字脉冲焊接电源；6—机器人本体；7—焊枪；8—机器人升降架；9—焊接工装；10—转台；11—焊枪本体；12—偏心导电嘴；13—主导电杆；14—主导电杆旋转控制器；15—二次保护罩；16—二次保护罩升降杆；17—二次保护罩升降旋钮；18—力学跟踪器；19—力学跟踪器升降杆；20—力学跟踪器升降旋钮；31—第一坡口；32—第二坡口；40—止口；111—第一圆柱体；112—第二圆柱体；L1—第一坡口长度；L2—第二坡口长度。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1至图12所示，一种活门阀轴坡口结构，包括两个阀轴1、一个活门2，两个阀轴1分别插装于活门2的两端，活门2与阀轴1之间的焊接坡口包括相互连接的第一坡口31与第二坡口32，第一坡口31相对于第二坡口32更加远离活门2外壁。

本发明将两个阀轴1分别插装于活门2的两端，活门2与阀轴1之间的焊接坡口包括相互连接的第一坡口31与第二坡口32，便于采用分段装配和焊接，从而通过改变坡口结构，降低活门阀轴焊接量，减少焊接制造周期、保证了焊接质量稳定。

作为一种优选的技术方案，所述阀轴1包括相连的第一圆柱体111、第二圆柱体112，所述第一圆柱体111的直径大于所述第二圆柱体112的直径，所述第一圆柱体111相对于所述第二圆柱体112更靠近活门2内部空间。

这样的结构适应于广泛的球阀活门阀轴构造，便于插装，更方便采用分段装配和焊接。

作为一种优选的技术方案，所述第一坡口31为I型窄间隙坡口结构，所述第二坡口32为V型坡口结构。

常规焊接时，阀轴1与活门2之间统一开X型坡口，进行人工多层多道焊接。该结构坡口横截面积大，熔敷金属填充量大，焊接周期长。为缩短焊接周期，采用两个工位同时焊接，焊接位置包括横焊、立焊，焊接质量不易保证。以上结构第一坡口31为I型窄间隙坡口结构采用一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率。第二坡口32为V型坡口结构，该部分坡口为马鞍形，最小焊接深度趋近于0，焊接量较小，采用人工焊接。从而便于采用人机结合的方式完成复杂结构件的焊接。

作为一种优选的技术方案，还包括止口40，所述第一坡口31与所述第二坡口32通过止口40连接。

采用止口40定位，便于控制阀轴1与活门2插装后的坡口精度。

作为一种优选的技术方案，所述第一坡口31根部尺寸小于16mm，所述第一坡口31上端尺寸小于20mm。

这进一步便于进行一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率。

作为一种优选的技术方案，所述第二坡口32包括两段变角度结构。

这更加便于焊接，便于焊接角度的调整。

一种活门阀轴，包括所述的一种活门阀轴坡口结构。

实施例2

如图1至图12所示，作为实施例1的进一步优化，本实施例包含了实施例1的全部技术特征，除此之外，本实施例还包括以下技术特征：

一种活门阀轴的焊接方法，包括以下步骤：

S1，坡口加工，加工制作得到所述的活门阀轴焊接坡口结构；

S2，一次装配，将一根阀轴1装配插装于活门2的一端；

S3，一次焊接，焊接一次装配后的坡口结构；

S4，二次装配，将另一根阀轴1装配插装于活门2的另一端；

S5，二次焊接，焊接二次装配后的坡口结构。

与常规球阀活门阀轴焊接装配不同，本发明采用分步装配分布焊接，以上结构第一坡口31为I型窄间隙坡口结构采用一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率。

实施例3

如图1至图12所示，本实施例在实施例1、实施例2的基础上，本实施例还包括以下技术特征：

一种适用于所述的活门阀轴的焊接方法的焊接系统，包括计算机控制系统3、机器人升降架8、转台10、连接于所述机器人升降架8上的机器人本体6、放置于所述转台10上的焊接工装9，所述计算机控制系统3与所述机器人本体6电相连，所述焊接工装9用以放置待焊接的活门阀轴，所述机器人本体6连接有焊枪7。

根据球阀活门阀轴高度较高的特点，在机器人本体6的基础上，增加机器人升降架8，机器人本体6能在机器人升降架8上升降，以扩展机器人本体6焊接范围，从而焊接可达范围能覆盖活门阀轴的高度；所述焊接工装9用以放置待焊接的活门阀轴，并通过转台10转动，便于进行自动焊接，简化计算机控制系统3对机器人本体6的焊接轨迹规划与程序编制，而且便于进一步提高机器人本体6的焊接范围。

作为一种优选的技术方案，所述焊枪7包括焊枪本体11、偏心导电嘴12、主导电杆13、主导电杆旋转控制器14，所述偏心导电嘴12与所述主导电杆13成一偏心角度，所述主导电杆13能在所述主导电杆旋转控制器14控制下转动从而带动所述偏心导电嘴12摆动。

在主导电杆旋转控制器14控制下，主导电杆13转动，从而带动所述偏心导电嘴12摆动，因焊丝从偏心导电嘴12出丝，这就使焊丝跟随偏心导电嘴12摆动，使焊接时电弧形成摆动。

实施例4

如图1至图12所示，本实施例在实施例1～实施例3的基础上，提供更细化的实施方式。

焊接是制造业的重要加工工艺，随着现代焊接技术的研究与开发，焊接逐步走向“高效、自动化、智能化”，机器人焊接已成为焊接自动化的发展趋势。本发明针对活门阀轴焊接量大、焊接结构复杂、焊接要求高的特点，通过改变焊接结构，对活门阀轴的焊接坡口进行设计，将常规人工X型大坡口设计为I型窄间隙坡口，降低活门阀轴的55％焊接量，缩短球阀活门阀轴焊接制造周期。并将新型窄间隙焊接技术搭载于弧焊机器人，进行智能机器人窄间隙焊接，改善人工焊接环境，稳定焊接质量。

窄间隙气体保护焊接技术是一种新型焊接技术，主要有以下优点：

(1)熔敷效率高，间隙较小(多为10—16mm)，所以生产效率更高；

(2)热输入适中，且调节范围较大，适合于各种金属的焊接；能够降低预热温度，对于中等强度的钢可以不进行预热和后热；

(3)适用于平焊、横焊以及全位置焊，可焊的极限厚度较大，一般为300mm。

(4)焊道间打渣简单。

将窄间隙气体保护焊技术与弧焊机器人进行连接，可极大提高弧焊机器人焊接效率，实现深窄坡口单层一道或两道高质量、高效率焊接，避免了超厚截面多层多道焊接时熔合不良的风险。

本发明所采用的技术方案是：对活门阀轴焊接坡口进行分类，改变活门阀轴的焊接坡口结构，将圆筒形部分坡口设计为I型窄间隙坡口，进行智能机器人窄间隙焊接，马鞍形部分开单V形坡口，进行人工焊接。从而大幅提高机器人焊接效率，降低人工焊接量，改善人工操作环境，稳定焊接质量。

以下分为几个方面来阐述本实施例：

1、坡口设计

抽水蓄能活门阀轴由两个阀轴1和一个活门2组成。阀轴1形状是双圆筒体(所述阀轴1包括相连的第一圆柱体111、第二圆柱体112，所述第一圆柱体111的直径大于所述第二圆柱体112的直径，所述第一圆柱体111相对于所述第二圆柱体112更靠近活门2内部空间)，活门2是带圆柱形内腔的球形结构，阀轴1插装于活门2，焊接连接，插装深度最大超过520mm。阀轴1与活门2之间的焊接可分为两部分，一部分为规则的圆筒形对接，另一部分为马鞍形对接。常规焊接时，阀轴1与活门2之间统一开X型坡口，进行人工多层多道焊接。该结构坡口巨大，焊接工作量大，焊接周期长。为缩短焊接周期，采用两个工位同时焊接，焊接位置包括横焊、立焊，焊接质量不易保证。

本发明所采用的技术方案是：将阀轴1与活门2之间的焊接坡口分为两种L1与L2，其中圆筒形对接部分L1的坡口设计为I型窄间隙坡口结构，可以减少55％焊接量。窄间隙坡口根部a小于16mm，窄间隙坡口上端b小于20mm，进行一层一道窄间隙焊接，将原多层多道焊接改为一层一道，简化焊接过程，减少焊道间未熔合概率及焊道清理次数，提高焊接效率。

马鞍形部分L2的坡口设计为V型，该部分坡口为马鞍形，最小焊接深度为0，焊接量较小，采用人工焊接。

圆筒形部分与马鞍形部分采用止口定位，便于控制阀轴1与活门2插装后的坡口精度。

本发明技术方案通过对活门阀轴的异形复杂焊接结构进行创新设计，将圆筒形部分设计为I型窄间隙坡口，进行智能机器人窄间隙焊接；马鞍形部分由于其焊接量较小，且形状较复杂，采用人工进行焊接。

改变后的优点：通过焊接结构的创新设计，将异形复杂不规则焊接结构进行设计，将圆筒形部分设计为I型窄间隙坡口，不但降低55％的焊接量，更简化机器人焊接排道与轨迹规划，简化机器人焊接过程控制。马鞍形部分由于焊道复杂、不规则，机器人焊接效率低，采用人工焊接，采用以自动焊位主、人工焊为辅的方式完成复杂结构件的焊接。降低焊接成本、提高焊接效率、缩短焊接周期的同时，改善焊接操作环境、稳定焊接质量。

2、球阀活门阀轴智能机器人窄间隙焊接系统装置

按照抽水蓄能球阀的结构特点和焊接工艺流程设计集成机器人窄间隙焊接系统，系统主要由机器人本体6、机器人外部升降系统(机器人升降架8)、焊接电源(数字脉冲焊接电源5)、焊接送丝机构4、计算机控制系统3、窄间隙焊枪7、转台10、焊接工装9等组成。

根据球阀活门阀轴高度较高的特点，在六轴机器人本体6的基础上，增加十字滑架(机器人升降架8)，以扩展机器人焊接范围，机器人本体6安装在十字滑架的横梁上，使机器人的可达范围能覆盖活门阀轴的高度，机器人末端夹持一把特制的窄间隙焊枪7。该焊枪7主要包含焊枪本体11、偏心导电嘴12、主导电杆13、主导电杆旋转控制器14、二次保护罩15、二次保护罩升降杆16、二次保护罩升降旋钮17、力学跟踪器18、力学跟踪器升降杆19、力学跟踪器升降旋钮20等部分，该焊枪7可伸入I型深窄坡口进行窄间隙焊接，且焊枪7宽度适应圆弧型焊道焊接。焊枪7主体采用扁形结构，厚度不大于I型窄间隙坡口宽度。导电嘴与主旋转杆成一偏心角度，焊接时，伺服电机旋转带动主旋转杆旋转，从而带到导电嘴和焊丝摆动，使电弧左右摆动，并使窄坡口左右两侧壁有效的熔合，从而实现深窄坡口焊道的单层一道焊接的目的。

焊接电源为数字化双脉冲焊接电源，通过电缆与焊接送丝机构4和焊枪7之间实现连接。机器人本体6、十字滑架、焊接电源通过各自的线缆与计算机控制系统3连接。

根据活门阀轴的焊接工艺流程，设计活门阀轴装配、焊接工装，第一个阀轴焊接完成后，翻身装配第二个阀轴时，将第一个阀轴插于工装内部，活门位于工装上，使活门阀轴稳定放置。

根据球阀活门阀轴重量较重及焊缝为环形的特点，该系统还包括一台承重为150t的平面转台10。焊接时，活门阀轴及工装置于转台10上，调整同心度后，转台10按焊接速度转动，并进行焊接。

通过该系统的建立，实现了活门阀轴的机器人自动焊接，并将人工焊时的横向摆放位置改为立向摆放，从而将横焊位置优化为平焊，并通过150t转台10、圆筒形工装辅助工件旋转，进行机器人自动焊接，简化机器焊接轨迹规划与程序编制。为满足高度范围要求，机器人十字滑架变位机的垂直行程范围为1.4-6m，使机器人焊接工作站的工作范围覆盖活门阀轴工件高度尺寸。采用特制扁形窄间隙焊枪7伸进窄坡口中，实现了活门阀轴的机器人高效自动焊接。

3、球阀活门阀轴机器人窄间隙焊接

球阀活门阀轴采用常规X型坡口进行人工焊接时，由于焊接深，最大超过520mm，焊接量巨大(单侧超过600kg)，焊接劳动量大，焊接周期长。为缩短焊接周期，一般将活门阀轴横向摆放，两个工位同时焊接，焊接方向包括横焊、立焊多种焊接位置，在大焊接量的条件下，焊接质量不易保证，往往需要多次返修。

对活门阀轴焊接坡口进行分类，将圆筒形部分坡口设计为I型窄间隙坡口，进行机器人自动窄间隙焊接，焊接完成80％左右的焊量，马鞍形20％左右的焊量采用人工焊接。从而大幅降低人工焊接量，改善人工操作环境，保证焊接质量。

因此，本发明的技术方案是：活门阀轴焊接坡口进行设计后，利用机器人窄间隙自动焊装置，进行机器人智能化窄间隙焊接。具体步骤为：

(1)对活门阀轴焊接坡口进行加工；

(2)将一端阀轴1与活门2进行装配；

(3)装配后采用搭块固定；

(4)将装配体吊至150t转台10，并以阀轴1与活门2的坡口边缘为基准，调整转台10与整圆窄间隙坡口的同心度，同心度不大于1mm；

(5)机器人自动焊接轨迹生成：根据活门阀轴1、活门2与装置的尺寸、装配、位置关系，利用三维CAD软件的实体建模功能，在计算机控制系统3中对机器人焊接的轨迹进行规划。每道焊缝轨迹只需在窄间隙坡口中一小段(约20mm)圆弧上取一个起弧点与一个熄弧点，再各取一个进枪点与出枪点，该道焊缝程序通过循环命令焊完整个窄间隙坡口焊缝。

(6)将窄间隙焊枪7搭载于弧焊机器人末端，并连接好焊枪7末端导电嘴摆动控制系统。

(7)焊前预热：利用远红外电加热装置或者火焰对被焊工件的底层焊道进行预热，预热温度根据部件的材料和板厚确定，通常为80-150℃。

(8)执行步骤5中规划的机器人自动焊轨迹，利用扁形窄间隙焊枪7导电嘴的摆动将坡口两侧壁熔合，进行一层一道高效、高质量焊接。

(9)该端阀轴焊接完成后，翻身，并装配另一端阀轴。

(10)吊工装于转台10，并将装配件吊至工装上，调整转台10与装配体窄间隙坡口的同心度，同心度不大于1mm。

(11)按步骤5-8完成该端阀轴焊接。

(12)窄间隙坡口部分焊接完成后，进行人工部分焊接。

本发明针对球阀活门阀轴焊接特点和难点，通过对坡口结构的创新性设计，及机器人自动焊工作站的建立。将扁形窄间隙焊枪7搭载于弧焊机器人，实现活门阀轴的自动化窄间隙焊接，大幅降低活门阀轴的焊接量，缩短焊接周期，并改善人工操作环境，提高焊接质量。

4、智能机器人窄间隙焊接技术在球阀活门阀轴焊接中的应用

球阀活门阀轴主要由两件阀轴与一件活门焊接组成，阀轴为圆筒形结构，活门为带圆筒形内腔的球形结构，活门与阀轴间的焊接深度最大超过520mm。

4.1坡口加工

将活门与阀轴之间的焊接坡口分为两种L1与L2，其中圆筒形对接部分L1的坡口设计为I型窄间隙坡口结构，窄间隙坡口根部a小于16mm，窄间隙坡口上端b小于20mm。马鞍形部分L2的坡口设计为V型。圆筒形部分与马鞍形部分采用止口定位，便于控制活门与阀轴装配后的坡口精度。

4.2装配

常规球阀活门阀轴焊接时，两端阀轴同时装配，并将活门阀轴横向摆放，两个工位同时焊接，以缩短焊接周期。采用机器人窄间隙焊接时焊接量相较常规X型坡口减小55％，焊接量减小，焊接周期相应缩短。与常规球阀活门阀轴焊接装配不同，本发明采用分步装配，即先装其中一段阀轴，焊接完成后再装配另一端阀轴。

(1)活门摆放调平；

(2)吊装一端阀轴，采用止口定位，装配后均匀测量窄间隙坡口4点坡口大小，相差不得大于0.5mm，并采用搭块固定；

(3)将装配体吊至转台10，以坡口边缘为基准调整装配体与转台10之间的同心度至小于1mm；

(4)编制机器人自动焊接轨迹：根据活门阀轴与机器人窄间隙焊接系统的尺寸、装配、位置关系，利用三维CAD软件的实体建模功能，在计算机控制系统3中对机器人焊接的轨迹进行规划。每道焊缝轨迹只需在窄间隙坡口中一小段(约20mm)圆弧上取一个起弧点与一个熄弧点，再各取一个进枪点与出枪点，该道焊缝程序通过循环命令焊完整个窄间隙坡口焊缝。

(5)将窄间隙焊枪7搭载于弧焊机器人末端，并连接好焊枪7末端导电嘴摆动控制系统。

4.3焊接

(1)焊前预热：利用远红外电加热装置或者火焰对被焊工件的底层焊道进行预热，预热温度根据部件的材料和板厚确定，通常为80-150℃。

(2)机器人焊接程序编制：根据工件的位置进行工件base的标定，并编制机器人实际焊接轨迹。

(3)将扁形焊枪7伸入I型窄间隙坡口，设置焊丝摆动频率、摆动速度、两侧停留时间，进行一层一道的高效率、高质量焊接，每焊接完成1-4层后，采用风铲及吸尘器刷对焊缝进行清理。

该端阀轴焊接完成后，翻身，并装配另一端阀轴。按4.2与4.3装配、焊接完成。窄间隙坡口部分焊接完成后，进行人工部分焊接，人工焊接时，利用工装，进行平焊焊接。

综上所述，本发明针对活门阀轴焊接量大、焊接结构复杂、焊接要求高的特点，通过焊接结构的创新设计，将异形复杂不规则焊接结构进行设计，将圆筒形部分设计为I型窄间隙坡口，并将窄间隙焊枪7系统搭载于弧焊机器人，进行智能机器人窄间隙每层一道的高效、高质量焊接，降低55％的焊接量，缩短球阀活门阀轴焊接制造周期，并改善人工焊接环境，稳定焊接质量。坡口的创新设计也极大简化机器人焊接排道与轨迹规划，简化机器人焊接过程控制。马鞍形部分由于焊道复杂、不规则，机器人焊接效率低，采用人工焊接，采用以自动焊位主、人工焊为辅的方式完成复杂结构件的焊接。降低焊接成本，提高焊接效率，缩短焊接周期。为机器人在厚板焊接中开辟了新的理念。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)对活门阀轴复杂不规则焊接结构进行创新设计，圆筒形部分设计为I型窄间隙坡口，将多层多道焊接优化为每层一道的高效焊接，简化了焊道规划，避免了焊道间未熔合的出现，减少了焊道清理，且降低55％以上的焊接量，提高焊接效率3-5倍；

(2)通过对智能机器人窄间隙焊接系统的配置，采用机器人操作臂代替焊接操作者，明显降低了焊接操作者的劳动强度，改善人工操作环境；

(3)采用智能机器人窄间隙焊接技术对球阀活门阀轴的焊接，减少了人工焊接带来的不稳定因素，极大的稳定了球阀活门阀轴焊接质量，降低了焊后返修率。

(4)通过工艺方法的改变，将横焊、立焊等多种位置的人工焊接，优化为平焊的机器人自动焊接，根据探伤结果，焊接质量明显改善。

如上所述，可较好地实现本发明。

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活门阀轴坡口结构，包括两个阀轴(1)、一个活门(2)，其特征在于，两个阀轴(1)分别插装于活门(2)的两端，活门(2)与阀轴(1)之间的焊接坡口包括相互连接的第一坡口(31)与第二坡口(32)，第一坡口(31)相对于第二坡口(32)更加远离活门(2)外壁。

2.根据权利要求1所述的一种活门阀轴坡口结构，其特征在于，所述阀轴(1)包括相连的第一圆柱体(111)、第二圆柱体(112)，所述第一圆柱体(111)的直径大于所述第二圆柱体(112)的直径，所述第一圆柱体(111)相对于所述第二圆柱体(112)更靠近活门(2)内部空间。

3.根据权利要求2所述的一种活门阀轴坡口结构，其特征在于，所述第一坡口(31)为I型窄间隙坡口结构，所述第二坡口(32)为V型坡口结构。

4.根据权利要求3所述的一种活门阀轴坡口结构，其特征在于，还包括止口(40)，所述第一坡口(31)与所述第二坡口(32)通过止口(40)连接。

5.根据权利要求4所述的一种活门阀轴坡口结构，其特征在于，所述第一坡口(31)根部尺寸小于16mm，所述第一坡口(31)上端尺寸小于20mm。

6.根据权利要求5所述的一种活门阀轴坡口结构，其特征在于，所述第二坡口(32)包括两段变角度结构。

7.一种活门阀轴，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的一种活门阀轴坡口结构。

8.一种权利要求7所述的活门阀轴的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，坡口加工，加工制作得到所述的活门阀轴焊接坡口结构；

S2，一次装配，将一根阀轴(1)装配插装于活门(2)的一端；

S3，一次焊接，焊接一次装配后的坡口结构；

S4，二次装配，将另一根阀轴(1)装配插装于活门(2)的另一端；

S5，二次焊接，焊接二次装配后的坡口结构。

9.一种适用于权利要求8所述的活门阀轴的焊接方法的焊接系统，其特征在于，包括计算机控制系统(3)、机器人升降架(8)、转台(10)、连接于所述机器人升降架(8)上的机器人本体(6)、放置于所述转台(10)上的焊接工装(9)，所述计算机控制系统(3)与所述机器人本体(6)电相连，所述焊接工装(9)用以放置待焊接的活门阀轴，所述机器人本体(6)连接有焊枪(7)。

10.根据权利要求9所述的一种适用于所述的活门阀轴的焊接方法的焊接系统，其特征在于，所述焊枪(7)包括焊枪本体(11)、偏心导电嘴(12)、主导电杆(13)、主导电杆旋转控制器(14)，所述偏心导电嘴(12)与所述主导电杆(13)成一偏心角度，所述主导电杆(13)能在所述主导电杆旋转控制器(14)控制下转动从而带动所述偏心导电嘴(12)摆动。

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