CN114669834A - 一种坡口焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种坡口焊接方法，包括根据焊缝不同截面积设置多个焊接参数组，形成焊接工艺参数数据库；计算焊缝的层数和层高、每层焊缝的焊接道数、每道焊缝的宽度、每道焊缝的截面积、焊枪摆幅以及焊道起弧点的坐标。依据计算得到的该坡口焊接参数，在焊接工艺参数数据库内选定与该坡品焊接参数相同的焊接参数组实施焊接。本发明提供的坡口焊接方法，通过对坡口焊缝的多层多道焊接工艺参数进行计算后，可自动生成焊接路径排布和自动生成焊接参数数据，从而实现自动焊接，可大大减少人工作业者的操作，提高作业效率，即取消多层多道焊缝的编程和示教作业，同时自动生成的焊接路径和参数匹配精度更高，提高了焊接的质量。

Description

一种坡口焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体地，涉及一种坡口焊接方法。

背景技术

大型钢构工件焊接中，往往厚板比例较高。厚板焊接通常需要开坡口实施多层多道焊接。其焊接量非常大，如在大型盾构机产品中，其板厚在25mm-150mm的钢板占有较大比例。目前常用的人工焊接生产方式，存在焊接生产率低、人员劳动强度大、质量稳定性差等问题。智能化和自动化的焊接小车和小型可移动试轨道机器人是解决该问题的有效方法。而厚板智能焊接的首要问题是解决设备操作中路径规划和焊接参数调试。

目前市场上焊接小车在多层多道焊缝焊接时，其焊接路径规划和焊接参数选取都是人工调整，人工调整作业时间长，操作复杂，需要示教确认。生成效率低，并且人工调整路径位置偏差大，影响焊接质量。

焊接机器人在进行多次多道焊接时，大多采用示教法，需要作业者对焊缝手工调整焊接路径与起弧点、息弧点位置，并手工设定各层对应的焊接参数。需要操作者编订相应程序。每道焊缝编程需要大量编程时间。程序重复使用时，对工件拼装的精度要求较高，如间隙差异较大时，程序不能自动纠正，会造成焊接不良情况。而大型钢构件在拼装时往往精度不高。

大型厚板钢构件在推进智能化焊接时，需要研究一种能准确判定焊接路径、适应能力强能自动识别拼装偏差对焊接的影响，依据不同坡口形式，不同拼装状况能自主确认焊道排布，自主选取匹配焊接参数实施自动化焊接，减少人工操作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种坡口焊接方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种坡口焊接方法，包括如下步骤：

步骤一、建立焊接工艺参数数据库：根据焊缝不同截面积设置多个焊接参数组，形成焊接工艺参数数据库；

步骤二、计算所需焊接的坡口焊接参数：计算焊缝的层数和层高、每层焊缝的焊接道数、每道焊缝的宽度、每道焊缝的截面积、每道焊缝在焊接时的摆动幅度以及每道焊缝的起始位置坐标；

步骤三、实施焊接：依据计算得到的该坡口焊接参数，在焊接工艺参数数据库内选定与该坡品焊接参数相同的焊接参数组实施焊接。

可选的，根据工件的坡口的深度h、角度2β、根部间隙a尺寸，将所需焊接的坡口采用从下至上依次设置为打底层、填充层和盖面层的方式进行区分。

可选的，所述打底层的焊接参数的设定方法如下：

1)将打底层的层数设为1层；

2)将打底层的层高h_底设置尺寸范围为3mm-6mm；

3)将打底层的焊接道数设置为1道；

4)通过下式计算打底层的焊缝宽度C_底：

C_底＝h_底×tanβ×2+a；

5)打底层焊缝的摆动幅度[F]_底通过[F]_底＝C_底/2+1进行计算，得到打底层焊缝的摆动幅度[F]_底。

6)通过下式计算打底层的焊缝截面积S_底：

S_底＝k_底×S_底理论

S_底理论＝(a+C_底)×h_底/2

其中：S_底理论为打底层理论截面积，k_底为打底层焊缝成形面积系数。

可选的，所述打底层实施焊接的具体方法如下：

1)选定焊接工艺参数：依据打底层的焊接截面积S_底，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；

2)设定打底层的焊枪起始位置：以坡口底部为Z起点、坡口间隙中心为X起点，设置为打底层焊枪的起始位置；

3)根据打底层的焊接工艺参数，打底层焊接摆动幅度，从起始位置开始实施打底层的焊接。

可选的，所述盖面层的焊接参数的设定方法如下：

1)将盖面层的层数设置为1层；

2)将盖面层的层高h_面设置为1mm-3mm；

3)通过下式计算盖面层的焊接道数|f_面i|：

|f_面i|＝(C_面+4)/C

其中：|f_面i|采用向上取整的方式取整数，C_面为工件坡口的上部宽度，C为单道焊缝成形允许的最大宽度；

4)通过下式计算盖面层每道焊缝宽度C_面i：

C_面i＝(C_面+4)/|f_面i|；

5)计算盖面层每道焊缝的摆动幅度[F_面]，通过[F_面]＝(C_面+4)/(2|f_面i|)+1计算获得；

6)通过下式计算盖面层的每道焊缝截面积S_面i：

S_面i＝S_面/|f_面i|

S_面＝(C_面+C_面下)×h_面/2×k

其中：S_面为盖面层面积，C_面为坡口上部宽度，k为焊缝余高系数。

可选的，所述盖面层实施焊接的具体方法如下：

1)选定焊接工艺参数：依据盖面层的焊缝截面积S_面，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；

2)设定盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置：X轴正对坡口中心并向远离坡口中心的方向移动((C_面+4)/2|f_面i|)×(|f_面i|-1)的距离、Z方向相对坡口底部沿高度方向位移h-h_面的距离为焊枪的起始位置，作为盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置；

3)设定盖面层第2道焊缝至第|f_面i|道焊缝的焊枪起始位置：以盖面层第1道缝的焊枪起始位置为基准点，采用单次在X轴方向上向靠近坡口中心位置的方向移动((C_面+4)/|f_面i|)×(|f_面i|-1)的距离、而Z方向位置不变的方式，依次设定盖面层第2道焊缝至第|f_面i|道焊缝的焊枪起始位置；

4)根据盖面层的焊接工艺参数以及计算的每道焊缝的摆幅，依次从第1道焊缝的焊枪起始位置至第|f_面i|道焊缝的焊枪起始位置，对盖面层的第1道焊缝至第|f_面i|道焊缝进行焊接。

可选的，所述填充层的焊接参数的设定方法如下：

1)通过下式计算填充层的层数n，并对层数n四舍五入得整数[n]，得填充层层数：

n＝(h-h_底-h_面)/D

其中：h_底为打底层的层高，h_面为盖面层的层高，D为预设层高基准值；

2)通过下式计算填充层的层高h_n：

h_n＝(h-h_底-h_面)/[n]

其中：[n]为n的四舍五入取整数后的填充层层数；

3)通过下式计算每层填充层的焊接道数|f_填i|：

|f_填i|＝C_填i/C

C_填i＝(h_底+h_n×[n]_i)×tanβ×2+a

其中：|f_填i|采用向上取整的方式取整数，C_填i为第i层填充层焊道宽度，C为单道焊缝成形允许的最大宽度，[n]_i为第i层填充层对应数值，i∈(1,[n])；

4)通过下式计算填充层的每道焊缝宽度C_填if：

C_填if＝C_填i/|f_填i|

5)填充层每道焊缝的摆动幅度[F]_if通过[F]_if＝C_填i/2|f_填i|+1计算获得；

6)通过下式计算填充层的每道焊缝截面积S_填if：

S_填if＝S_填i/|f_填i|

S_填i＝(C_填i+C_填(i-1))×h_n/2

其中：S_填i为第i层填充层截面积，C_填(i-1)为第(i-1)层焊缝宽。

可选的，所述填充层实施焊接的具体方法如下：

1)选定焊接参数：依据填充层每层每道的焊缝截面积S_填if，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；

2)设定每层填充层第1道焊缝的焊枪起始位置：X轴相对工件的坡口中心向远离坡口中心的方向移动(C_填i/2|f_填i|)×(f_填i|-1)的距离以及在Z方向沿坡口底部向高度方向移动h_n×([n]_i-1)+h_底的距离得到的位置，设定为第i层填充层第1道焊缝的焊枪起始位置；

3)设定每层填充层第2道焊缝至第|f_填i|道焊缝的焊枪起始位置：以填充层第1道焊缝的焊枪起始位置为基准点，采用单次在X轴方向向靠近坡口中心位置的方向移动C_填i/|f_填i|的距离、而Z方向不变的方式，依次设置填充层第2道至第|f_填i|道焊缝的焊枪起始位置；

4)根据填充层的焊接工艺参数，及计算的每道焊缝的摆幅，依次从填充层第1层第1道焊缝的焊枪起始位置至填充层第[n]层第|f_填i|道焊缝的焊枪起始位置，对填充层第1层第1道焊缝至填充层第[n]层第|f_填i|道焊缝进行焊接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的坡口焊接方法，通过对坡口焊缝的多层多道焊接工艺参数进行计算后，可自动生成焊接路径排布和自动生成焊接参数数据，从而实现自动焊接，可大大减少人工作业者的操作，提高作业效率，即取消多层多道焊缝的编程和示教作业，同时自动生成的焊接路径和参数匹配精度更高，提高了焊接的质量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种坡口焊接方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中的V型坡口横截面填充示意图；

图3是本发明实施例中的起焊坐标系示意图。

具体实施方式

参见图1所示，本发明提供的一种坡口焊接方法，具体步骤如下：

步骤一、建立焊接工艺参数数据库：依据实验研究在焊接电流、焊接速度、干伸长度、焊丝直径确定的情况下，形成的焊道截面积一定。以此可以设置与焊缝截面积相应的焊接电流、焊接速度、干伸长度、焊丝直径焊接工艺参数组。首先确定焊丝直径，干伸长度，设置焊接参数数据库，包含焊接电流、焊接速度，并匹配相适应的焊接电压、摆动频率完成一组参数组；并根据需要设置多组应用于不同焊缝截面积的焊接工艺参数组；为更好适应不同焊接要求，优选将焊接工艺参数组设定为包括参数数据库1、参数数据库2和参数数据库3等多组；其中参数数据库2对应打底层为根部间隙尺寸a为2＜a≤4mm的焊接参数，参数数据库1对应工件坡口根部间隙尺寸a为0≤a≤2mm的焊接参数，参数数据库3对应填充层、盖面层的焊接参数。

步骤二、计算所需焊接的坡口焊接参数：①通过线激光传感器获取工件坡口的实际尺寸，根据工件的坡口相关尺寸，计算焊缝的层数和层高、每层焊缝的焊接道数以及每道焊缝的宽度；②根据焊缝的层高和每层焊缝的焊接道数，计算每道焊缝的截面积；③根据每道焊缝的宽度，计算每道焊缝在焊接时的摆动幅度；④根据焊缝的层数、层高、每层焊缝的焊接道数、每道焊缝的宽度计算焊缝起始位置坐标；

步骤三、实施焊接：依据计算得到的该坡口焊接参数，在焊接工艺参数数据库内选定与该坡口焊接参数相同的焊接参数组实施焊接。此处优选：工件的坡口相关尺寸包括工件的坡口深度h、角度2β、钝边以及根部间隙α等尺寸，上述工件的坡口相关尺寸采用线激光扫描仪扫描获得；并根据工件的坡口的深度h、角度2β、钝边以及根部间隙α等尺寸，将所需焊接的坡口采用从下至上依次设置为打底层、填充层和盖面层的方式进行区分。

实施例：

参见图2和图3所示V型坡口横截面，下列以工件的板厚为t＝25mm、坡口深度为h＝23mm、坡口角度为2β＝50°、根部间隙为a＝2mm为例对工件的焊接实施过程具体说明如下：

一、建立焊接工艺参数数据库：

依据实验研究在焊丝直径为1.2mm，干伸长度20mm时，可得出焊道截面积与焊接电流、焊接速度的对应关系。以此为基准设定不同的焊接工艺参数数据组，同时包含对应的电压、摆动频率，每组工艺参数数据组对应一个焊道截面积范围；不同的根部间隙a对应的打底层焊接参数不同，设定参数数据库1、数据库2对应不同间隙a状况下的打底层焊接参数，数据库3对应填充层、盖面层焊接。

参见表1-表3所示，建立如下焊接参数库1-3：

表1：参数数据库1

表2：参数数据库2

表3：参数数据库3

二、对打底层实施焊接的方式具体如下：

1)将打底层的层数设为1层、打底层的层高h_底优选设定为5mm。

2)将打底层的焊接道数设置为1道。

3)通过C_底＝h_底×tanβ×2+a计算打底层的焊缝宽度C_底，得到打底层的焊缝宽度C_底为6.66mm。

4)通过S_底＝1.3×S_底理论(其中S_底理论＝(α+C_底)×h_底/2)计算打底层的焊缝截面积S_底，得到打底层的焊缝截面积S_底为28.15mm²。

5)打底层每道焊缝的摆动幅度[F]_底通过[F]_底＝C_底/2+1进行计算，得到打底层每道焊缝的摆动幅度[F]_底为4mm。

6)根据工件根部间隙尺寸a＝2mm，将打底层每道焊缝的焊接参数选择参数数据库1的参数，并根据打底层的焊缝截面积S_底为28.15mm²，选择其对应的参数数据库1中序号为3的参数组；

7)根据上述选择的焊接参数对打底层实施焊接。

三、对盖面层实施焊接的方式具体如下：

1)将盖面层的层数优选设置为1层，盖面层的层高h_面设置为2mm。

2)通过|f_面i|＝(C_面+4)/C(其中：C_面为工件坡口的上部宽度且C_面＝a+2*tanβ*h，C为单道焊缝成形允许的最大宽度，设定为C＝20mm，计算盖面层的焊接道数，并将|f_面i|采用向上取整的方式取整数，获得装置面层的焊接道数|f_面i|为2。

3)通过C_面i＝(C_面+4)/|f_面i|计算盖面层每道焊缝宽度C_面i，获得C_面i为13.75mm。

4)通过S_面＝(C_面+C_面下)×h_面/2×k计算盖面层的每道焊缝截面积S_面，获得S_面＝45.1mm²。此处优选：S_面＝(C_面+C_面下)×h_面/2×k，S_面为盖面层面积，C_面为坡口上部宽度，C_面下为盖面层下部宽度C_面下＝a+tanβ*(h-h_面)*2，计算得出C_面下＝21.6mm，k为焊缝余高系数，设定为1.5。

5)通过((C_面+4)/2|f_面i|)×(f_面i|-1)计算X轴正方向位置，得X坐标为X＝+6.87mm，通过采用Z方向相对即坡口底部沿高度方向移动h-h_面的距离为Z坐标，得Z坐标为Z＝+21mm，设为盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置。

6)通过以盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置为基准点、采用单次在X轴负方向移动((C_面+4)/|f_面i|)的距离为X坐标(即X坐标为X＝-6.87mm),而Z方向位置不变的方式(即依然将Z坐标Z＝+21mm的位置设定为盖面层第2道焊缝的焊枪起始位置)。

6)盖面层每道焊缝的摆动幅度[F_面]通过[F_面]＝(C_面+4)/(2|f_面i|)+1计算获得。此处优选：[F_面]采用四舍五入的方式取整数,计算得到[F_面]＝8mm。

8)根据盖面层的面积盖面层S_面＝45.1mm²，选择盖面层的焊接参数，即盖面层的焊接参数对应为数据库3中序号为5的参数组；

9)根据上述选择的焊接参数对盖面层实施焊接。

四、填充层实施焊接的方式具体如下：

1)通过n＝(h-h_底-h_面)/D(其中：h_底为打底层的层高，h_面为盖面层的层高，D为预设层高基准值且D优选设置为5)计算填充层的层数n，获得n＝3.2，采用四舍五入的方式确定填充层的层数[n]，即填充层的层数[n]最终确认为3层。

2)通过h_n＝(h-h_底-h_面)/[n]计算填充层的层高h_n，获得填充层层高h_n为5.33mm。

3)采用下列方式确认填充层第1层的焊接参数：

通过|f_填i|＝C_填i/C(其中：C_填i＝(h_底+h_n×[n]_i)×tanβ×2+α，|f_填i|采用向上取整的方式取整数，C_填i为第i层填充层焊道宽度，C为焊缝成形允许的最大宽度，[n]_i为第i层填充层，i∈(1,[n]))计算每层填充层的焊接道数|f_填i|，获得：第1层C_填1(C_填1＝(h_底+h_n×[n]₁)×tanβ×2+α)焊道宽度＝11.63mm,通过|f_填1|＝C_填1/C计算焊接道数|f_填1|，获得|f_填i|＝1，即填充层第1层的焊接道数为1道；

通过C_填if＝C_填i/|f_填i|计算填充层的每道焊缝宽度C_填if，获得填充层第1层的焊缝宽度为11.63mm；

通过S_填1f＝S_填1/|f_填1|(S_填i＝(C_填i+C_填(i-1))×h_填i/2，S填_1f为第i层填充层截面积，C_填(i-1)为第(i-1)层焊缝宽)计算填充层的每道焊缝截面积S_填if，获得填充层第1层的焊缝截面积S_填1＝(C_填1+C_底)×h_n/2＝48.7mm2；

第1层填充层，共计1道焊接，摆动幅度[F]₁₁＝C_填1/2|f_填1|+1＝7mm；

将X轴正方向位置(C_填1/2|f_填1|)×(f_填1|-1)的距离为X坐标(即X坐标为X＝+0mm)、Z方向相对即坡口底部沿高度方向移动h_底+h_n*([n]_i-1)的距离为Z坐标(即Z坐标为Z＝+5mm)的位置设置为填充层第1层的焊枪起始位置；

根据填充层第1层的焊缝截面积S_填1＝48.7mm²，选择填充层第1层每道焊缝的焊接参数，即选择数据库3中序号6的参数组作为填充层第1层的焊接参数。

4)采用如下方式选择填充层第2层的焊接参数：

通过C_填2＝(h_底+h_n×[n]₂)×tanβ×2+α计算填充层第2层的焊道宽度C_填2，得到填充层第2层的焊道宽度C_填2为16.61mm；

通过|f_填2|＝C_填2/C计算获得填充层第2层的焊接道数|f_填2|，得到填充层第2层的焊接道数|f_填2|为1，即焊接1道；

通过C_填2＝C_填2/|f_填2|计算获得填充层第2层的焊缝宽度C_填2，得到填充层第2层的焊缝宽度C_填2为16.61mm；

通过S_填2＝(C_填2+C_填1)×h_n/2计算获得填充层第2层的焊缝截面积S_填2，得到填充层第2层的焊缝截面积为S_填2＝75.3mm²；

第2层填充层，共计1道焊接，摆动幅度[F]₂₁＝C_填2/2|f_填2|+1＝9mm；

将X轴正方向位置(C_填2/2|f_填2|)×(f_填2|-1)的距离为X坐标、Z方向相对即坡口底部沿高度方向移动h_底+h_n*([n]_i-1)的距离为Z坐标的位置，作为填充层第2层的焊枪起始位置，即以X坐标为X＝+0mm、Z坐标为Z＝+10.33mm的位置作为填充层第2层的焊枪起始位置；

根据填充层第2层的焊缝截面积S_填2＝75.3mm²选择填充层第2层的焊接参数，即选择数据库3中序号为10的参数。

5)采用如下方式选择填充层第3层的焊接参数：

填充层第3层C_填3焊道宽度，C_填3＝(h_底+h_n×[n]₃)×tanβ×2+α＝21.58mm,焊接道数|f_填3|通过|f_填3|＝C_填3/C计算获得|f_填3|＝2，即填充层第3层的焊接道数为2道；

填充层第3层有2道焊接道数，通过C_填31＝C_填3/|f_填3|计算每道焊缝宽度为10.8mm；

填充层第3层的焊缝截面积S_填3＝(C_填3+C_填2)×h_n/2＝101.78mm2，因填充层第3层有2道焊接道数，因此，填充层第3层每道焊缝截面积均为50.89mm²；

第3层填充层，共计2道焊接，摆动幅度[F]₃₁＝C_填3/2|f_填3|+1＝6mm；

填充层第3层焊枪坐标以X轴正方向位置(C_填3/2|f_填3|)×(|f_填3|-1)的距离为X坐标、Z方向相对即坡口底部沿高度方向移动h_底+h_n*([n]_i-1)的距离为Z坐标，设定为第3层填充层第1道焊缝的焊枪起始位置，即设置为X坐标X＝+5.40mm、Z坐标Z＝+15.67mm的位置设置填充层第3层第1道焊缝的焊枪起始位置；并采用单次在X轴负方向移动(C_填i/|f_填i|)的距离为X坐标、而Z方向位置不变的方式，设定填充层第3层第2道焊缝的焊枪起始位置，即填充层第3层第2道焊缝的焊枪起始位置通过(C_填3/|f_填3|)＝10.8mm，计算得到其X坐标为X＝-5.4mm、Z坐标为Z＝+15.67mm的位置作为填充层第3层第2道焊缝的焊枪起始位置。

根据填充层第3层的每道焊缝截面积(50.89mm²)，选择数据库3中序号为6的数据组作为填充层第3层的焊接参数。

6)根据所选择的焊接参数对填充层的第1层、第2层和第3层进行依次焊接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种坡口焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立焊接工艺参数数据库：根据焊缝不同截面积设置多个焊接参数组，形成焊接工艺参数数据库；

步骤二、计算所需焊接的坡口焊接参数：计算焊缝的层数和层高、每层焊缝的焊接道数、每道焊缝的宽度、每道焊缝的截面积、每道焊缝在焊接时的摆动幅度以及每道焊缝的起始位置坐标；

步骤三、实施焊接：依据计算得到的该坡口焊接参数，在焊接工艺参数数据库内选定与该坡品焊接参数相同的焊接参数组实施焊接。

2.根据权利要求1所述的坡口焊接方法，其特征在于，根据工件的坡口的深度h、角度2β、根部间隙a尺寸，将所需焊接的坡口采用从下至上依次设置为打底层、填充层和盖面层的方式进行区分。

3.根据权利要求2所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述打底层的焊接参数的设定方法如下：

1)将打底层的层数设为1层；

2)将打底层的层高h_底设置尺寸范围为3mm-6mm；

3)将打底层的焊接道数设置为1道；

4)通过下式计算打底层的焊缝宽度C_底：

C_底＝h_底×tanβ×2+a；

5)打底层焊缝的摆动幅度[F]_底通过[F]_底＝C_底/2+1进行计算，得到打底层焊缝的摆动幅度[F]_底。

6)通过下式计算打底层的焊缝截面积S_底：

S_底＝k_底×S_底理论

S_底理论＝(a+C_底)×h_底/2

其中：S_底理论为打底层理论截面积，k_底为打底层焊缝成形面积系数。

4.根据权利要求3所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述打底层实施焊接的具体方法如下：

1)选定焊接工艺参数：依据打底层的焊接截面积S_底，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；

2)设定打底层的焊枪起始位置：以坡口底部为Z起点、坡口间隙中心为X起点，设置为打底层焊枪的起始位置；

3)根据打底层的焊接工艺参数，打底层焊接摆动幅度，从起始位置开始实施打底层的焊接。

5.根据权利要求2所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述盖面层的焊接参数的设定方法如下：

1)将盖面层的层数设置为1层；

2)将盖面层的层高h_面设置为1mm-3mm；

3)通过下式计算盖面层的焊接道数|f_面i|：

|f_面i|＝(C_面+4)/C

其中：|f_面i|采用向上取整的方式取整数，C_面为工件坡口的上部宽度，C为单道焊缝成形允许的最大宽度；

4)通过下式计算盖面层每道焊缝宽度C_面i：

C_面i＝(C_面+4)/|f_面i|；

5)计算盖面层每道焊缝的摆动幅度[F_面]，通过[F_面]＝(C_面+4)/(2|f_面i|)+1计算获得；

6)通过下式计算盖面层的每道焊缝截面积S_面i：

S_面i＝S_面/|f_面i|

S_面＝(C_面+C_面下)×h_面/2×k

其中：S_面为盖面层面积，C_面为坡口上部宽度，k为焊缝余高系数。

6.根据权利要求5所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述盖面层实施焊接的具体方法如下：

1)选定焊接工艺参数：依据盖面层的焊缝截面积S_面，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；

2)设定盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置：X轴正对坡口中心并向远离坡口中心的方向移动((C_面+4)/2|f_面i|)×(|f_面i|-1)的距离、Z方向相对坡口底部沿高度方向位移h-h_面的距离为焊枪的起始位置，作为盖面层第1道焊缝的焊枪起始位置；

3)设定盖面层第2道焊缝至第|f_面i|道焊缝的焊枪起始位置：以盖面层第1道缝的焊枪起始位置为基准点，采用单次在X轴方向上向靠近坡口中心位置的方向移动((C_面+4)/|f_面i|)×(|f_面i|-1)的距离、而Z方向位置不变的方式，依次设定盖面层第2道焊缝至第|f_面i|道焊缝的焊枪起始位置；

4)根据盖面层的焊接工艺参数以及计算的每道焊缝的摆幅，依次从第1道焊缝的焊枪起始位置至第|f_面i|道焊缝的焊枪起始位置，对盖面层的第1道焊缝至第|f_面i|道焊缝进行焊接。

7.根据权利要求2所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述填充层的焊接参数的设定方法如下：

1)通过下式计算填充层的层数n，并对层数n四舍五入得整数[n]，得填充层层数：

n＝(h-h_底-h_面)/D

其中：h_底为打底层的层高，h_面为盖面层的层高，D为预设层高基准值；

2)通过下式计算填充层的层高h_n：

h_n＝(h-h_底-h_面)/[n]

其中：[n]为n的四舍五入取整数后的填充层层数；

3)通过下式计算每层填充层的焊接道数|f_填i|：

|f_填i|＝C_填i/C

C_填i＝(h_底+h_n×[n]_i)×tanβ×2+a

其中：|f_填i|采用向上取整的方式取整数，C_填i为第i层填充层焊道宽度，C为单道焊缝成形允许的最大宽度，[n]_i为第i层填充层对应数值，i∈(1,[n])；

4)通过下式计算填充层的每道焊缝宽度C_填if：

C_填if＝C_填i/|f_填i|

5)填充层每道焊缝的摆动幅度[F]_if通过[F]_if＝C_填i/2|f_填i|+1计算获得；

6)通过下式计算填充层的每道焊缝截面积S_填if：

S_填if＝S_填i/|f_填i|

S_填i＝(C_填i+C_填(i-1))×h_n/2

其中：S_填i为第i层填充层截面积，C_填(i-1)为第(i-1)层焊缝宽。

8.根据权利要求7所述的坡口焊接方法，其特征在于，所述填充层实施焊接的具体方法如下：

1)选定焊接参数：依据填充层每层每道的焊缝截面积S_填if，在焊接工艺参数数据库内选择具有相同截面积的焊接参数组；

2)设定每层填充层第1道焊缝的焊枪起始位置：X轴相对工件的坡口中心向远离坡口中心的方向移动(C_填i/2|f_填i|)×(|f_填i|-1)的距离以及在Z方向沿坡口底部向高度方向移动h_n×([n]_i-1)+h_底的距离得到的位置，设定为第i层填充层第1道焊缝的焊枪起始位置；

3)设定每层填充层第2道焊缝至第|f_填i|道焊缝的焊枪起始位置：以填充层第1道焊缝的焊枪起始位置为基准点，采用单次在X轴方向向靠近坡口中心位置的方向移动C_填i/|f_填i|的距离、而Z方向不变的方式，依次设置填充层第2道至第|f_填i|道焊缝的焊枪起始位置；

4)根据填充层的焊接工艺参数，及计算的每道焊缝的摆幅，依次从填充层第1层第1道焊缝的焊枪起始位置至填充层第[n]层第|f_填i|道焊缝的焊枪起始位置，对填充层第1层第1道焊缝至填充层第[n]层第|f_填i|道焊缝进行焊接。

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