CN116944640B - 一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置，利用焊接熔池在高温状态下，温度急速下降的特性，多个电极排序先后焊接拼接缝，在前一个电极的熔池降温一定时间后，初步形成了厚度支撑但晶体还未全部成型时，后一个电极跟上新熔池叠加，以此类推，既保障了牢度，也保障了焊接熔池冷却后的厚度,实现了在保障焊接质量的前提下，单面焊接替代双面焊接。此外通过多组多电极熔化极气体保护焊结合桁车机构组合组成高效焊接方法，大大提高了焊接质量，使焊接铝合金厚板焊接效率得到极大提升。
Description
技术领域
本发明涉及气体保护焊技术领域和多电极焊接技术领域，尤其涉及一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置。
背景技术
铝及铝合金是工艺中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着对铝合金焊接结构件的需求日益增多，板厚越来越厚，提高铝合金焊接效率的焊接技术正成为研究的热点之一。
现有技术 CN115566366A多电极组件并联的焊接方法，“并联电极组件极耳单独焊接，可一次焊接成型，简化装配过程”；发明授权技术CN114247962A一种多电极分时导通变极性交替电弧焊接和增材的方法，“利用电极瞬时转换这一特性，建立分时导通电弧，并利用交替电弧解耦电弧的传热、传力和传质，从而提高焊接和增材质量”。
但上述现有技术如采用大熔池，则容易对焊接基材形成破坏，熔池较大液化金属流动性好，易于熔合，但熔池过大，液体金属易下淌，难以形成厚度，形成焊瘤，成型也难控制；小熔池又难以填充坡口，难以保障焊接强度，同时对熔池稳定性的控制能力有限，特别是对较厚的板材来说，一次焊接符合焊接牢度的要求难以保障，更不能以单面焊接质量来替代双面焊接的质量。即便不怕浪费效率进行多次重复焊接，重复冷却、加热使焊接热影响区晶粒粗大，使接头韧性降低，接头变脆。
为了解决上述问题，本发明提出一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置，以解决现有技术中“随着对铝合金焊接结构件的需求日益增多，板厚越来越厚，提高铝合金焊接效率的焊接技术正成为研究的热点之一”的技术问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置，包括如下步骤：
S1：铝合金焊件在装配工位定位，并贴上反面衬垫以后，通过传送机构传送到焊接工位。
S2：焊接桁车移动到焊接区域。
S3：通过焊接工位下的可移动托架调整焊缝与焊枪行走线路对齐；
S4：放下桁车架两侧的压铁。
S5：衬垫托架顶升充气，使衬垫与焊件反面结合紧密。
S6：根据材料规格，由人工设置或智能集控系统调出焊接参数，并控制好同一多电极设备平台中各个电极排序以及其之间的距离。
S7：多电极设备平台根据提前设置各个电极的位置依次引弧焊接，焊接。
S8：多电极设备平台根据提前设置各个电极的位置依次熄弧，焊接结束，焊接过程中的焊接材料信息，坡口面积、多电极设备平台的间距、多电极设备平台中的电极按照排序所用的焊丝大小及其电极的间距信息、过程中的焊接参数一并保存到智能集控系统。
S9：提升压铁，移走焊接桁车。
S10：通过传送机构，焊接件传送到下个工位。
所述多电极设备平台中的多电极之间的距离可以调节。
多个多电极设备平台组合可以一次性完成多拼接的焊接任务。
所述多电极设备平台中各个电极依次引弧焊接，其中各个电极的间距计算步骤如下：
在前一个电极的最高温度为T0摄氏度的熔池经过时长t8降温到温度为T1摄氏度后，初步形成了厚度支撑但晶体还未全部成型时，后面一个电极跟上新熔池叠加为最优时刻，设定熔池体积为一个基准大小V0立方厘米，而V0和焊丝的直径平方存在正比关系，其降温期间降温速度为U摄氏度/秒。
step1、计算t8值为：
step2、U可以使用焊丝粗细的平方值及焊接枪头移动的速度v来换算：
k调节系数；λ为被焊接材料的热导系数；v焊接枪头位移的速度；d为焊丝的直径。
step3、将公式2带入公式1得到公式3：
进而可以求出多电极设备平台中各个电极之间的合理距离L：
step4、设定了基准多电极位移的速度值vj、基准焊丝的直径值dj、基准被焊接材料的热导系数值β，通过对比试验获得一个基准电极设备平台中各个电极之间的合理距离L0，以基准L0和公式1、2、3、4为计算依据合并系数为p计算多电极设备平台中各个电极之间的最优间距LL值计算公式：
所述多电极设备平台中各个电极排序为第一个的电极焊接采用大于等于2毫米的焊条。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤S1中采用快速固定装置用于防止焊接变形。
作为本发明的优选技术方案，一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法焊接时能够根据焊接铝合金的板厚来选择焊接电极的数量，对板厚范围12~30mm的铝合金对接缝能够进行一次成型焊接。
作为本发明的优选技术方案，该方法中多电极熔化极气保护焊接为熔化极惰性气体保护焊，主要用于铝合金。
作为本发明的优选技术方案，该方法是采用衬垫单面焊一次成型铝合金焊接的工艺方法。
所述的一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置在大型桁架式结构结合多台气体保护焊设备中的应用。
本发明提供了一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置，具备以下有益效果：
1、本发明通过多电极熔化极气保护焊接结合桁车机构组合成高效焊接工艺方法，使焊接厚板铝合金焊接效率得到极大提升。
2、本发明利用焊接熔池在高温状态下，温度急速下降的特性，多个电极排序先后焊接拼接缝，在前一个电极的熔池降温一定时间后，初步形成了厚度支撑但晶体还未全部成型时，后面一个电极跟上新熔池叠加，以此类推，既保障了牢度，也保障了焊接熔池冷却后的厚度，大大提高了焊接质量，实现了在保障焊接质量的前提下单面焊接替代双面焊接。
3、本发明采用大型桁架式结构结合多台气体保护焊设备同时配合衬垫组成一种高效单面焊一次成型的铝合金焊接系统，采用该系统焊接时可以根据焊接铝合金的板厚来选择焊接电极的数量，对板厚范围12~30mm的铝合金对接缝进行一次成型焊接，无需对焊件进行翻身二次焊接，采用物理固定方式控制焊接变形，极大提高了焊接效率。
附图说明
图1 本发明中多电极熔化极气保护焊接与桁车机构组合的结构示意图，其中：焊接门架1；压铁2；多电极设备平台3。
图2为多电极熔化极气保护焊接的送丝机构及智能集控系统的组合结构示意图，其中：送丝机构4；多电极5；智能集控系统6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例
参考图1-2，本发明提供一种技术方案：一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置，包括如下步骤：
S1：铝合金焊件在装配工位定位，并贴上反面衬垫以后，通过传送机构传送到焊接工位。
S2：焊接桁车移动到焊接区域。
S3：通过焊接工位下的可移动托架调整焊缝与焊枪行走线路对齐；
S4：放下桁车架两侧的压铁。
S5：衬垫托架顶升充气，使衬垫与焊件反面结合紧密。
S6：根据材料规格，由人工设置或智能集控系统调出焊接参数，并控制好同一多电极设备平台中各个电极排序以及其之间的距离。
S7：多电极设备平台根据提前设置各个电极的位置依次引弧焊接。
S8：多电极设备平台根据提前设置各个电极的位置依次熄弧，焊接结束，焊接过程中的焊接材料信息，坡口面积、多电极设备平台的间距、多电极设备平台中的电极按照排序所用的焊丝大小及其电极的间距信息、过程中的焊接参数一并保存到智能集控系统。
S9：提升压铁，移走焊接桁车。
S10：通过传送机构，焊接件传送到下个工位。
所述多电极设备平台中的多电极之间的距离可以调节；
多个多电极设备平台组合可以一次性完成多拼接的焊接任务。
所述多电极设备平台中各个电极依次引弧焊接其技术目的在于：在前一个电极的最高温度为T0摄氏度的熔池经过时长t8降温到温度为T1摄氏度后，初步形成了厚度支撑但晶体还未全部成型时，后面一个电极跟上新熔池叠加为最优时刻，假设熔池体积为一个基准大小V0立方厘米，而V0和焊丝的直径平方存在正比关系，其降温期间降温速度为U摄氏度/秒。
根据Pavelic热源模型与Rosen-thai的模型结合的三维热源模型，热源降温速度和热源体积在一定温度区间内成类线性反比关系。
在现实里，熔池的大小难于测定，熔池的大小及平均厚度和焊接枪头移动速度v的平方反比，和焊接采用的焊丝粗细d的平方成正比，和材料的热导系数λ成正比，在焊接熔池温度下，降温速度极快，一般为5-100摄氏度/秒，而空气热导系数相对极小，故此省略空气传热的因素。因此U可以使用焊丝粗细的平方值及焊接枪头移动的速度v来换算：
k调节系数；λ为被焊接材料的热导系数；v焊接枪头位移的速度；d为焊丝的直径。
将公式2带入公式1得到公式3：
进而可以求出多电极设备平台中各个电极之间的合理距离L：
为了本发明更具备实用性、可操作性，本发明设定了基准多电极位移的速度值vj、基准焊丝的直径值dj、基准被焊接材料的热导系数值β，通过对比试验获得一个基准电极设备平台中各个电极之间的合理距离L0，以基准L0和公式1、2、3、4为计算依据合并系数为p计算多电极设备平台中各个电极之间的最优间距LL值计算公式：
所述多电极设备平台中各个电极排序为第一个的电极焊接采用大于等于2毫米的焊条。
需要说明的是：
1：步骤S1中采用快速固定装置用于防止焊接变形。
2：一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法焊接时能够根据焊接铝合金的板厚来选择焊接电极的数量，对板厚范围12~30mm的铝合金对接缝进行一次成型焊接。
3：该方法中的多电极熔化极气保护焊接为熔化极惰性气体保护焊，主要用于铝合金。
4：该方法是采用衬垫单面焊一次成型铝合金焊接的工艺方法。
5：所述的一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法和装置在大型桁架式结构结合多台气体保护焊设备中的应用。
特别申明：在本说明书中所述的 “实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、要素或者特点包括在本申请概括性描述的实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述并非限定特指的是同一个实施例。也就是说，结合任一实施例描述一个具体特征、要素或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、要素或者特点被包含于本发明申请保护的范围中，实施例是参照本发明逻辑架构及思路的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域技术人员在本发明技术方案框架下可以设计出很多其他的修改和实施方式，可以对技术方案的要点变换组合/或布局进行多种非本质性变型和改进，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的，可轻易想到实施的非实质性变化或替换，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
Claims (6)
1.一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法，其特征在于，包括：铝合金焊件在装配工位定位，并贴上反面衬垫以后，通过传送机构传送到焊接工位，放下桁车架两侧的压铁,衬垫托架顶升充气，使衬垫与焊件反面结合紧密；
根据材料规格，由人工设置或智能集控系统调出焊接参数，并控制好同一多电极设备平台中各个电极排序以及其之间的距离；
多电极设备平台根据提前设置各个电极的位置依次引弧焊接；
多电极设备平台根据提前设置各个电极的位置依次熄弧，焊接结束，焊接过程中的焊接材料信息，坡口面积、多电极设备平台的间距、多电极设备平台中的电极按照排序所用的焊丝大小及其电极的间距信息、过程中的焊接参数一并保存到智能集控系统；
所述多电极设备平台中的多电极之间的距离可以调节；
所述多电极设备平台中各个电极依次引弧焊接，其中各个电极的间距计算步骤如下：
在前一个电极的最高温度为T0摄氏度的熔池经过时长t8降温到温度为T1摄氏度后，初步形成了厚度支撑但晶体还未全部成型时，后面一个电极跟上新熔池叠加为最优时刻，设定熔池体积为一个基准大小V0立方厘米，而V0和焊丝的直径平方存在正比关系，其降温期间降温速度为U摄氏度/秒；
step1、计算t8值为：
step2、U可以使用焊丝粗细的平方值及焊接枪头移动的速度v来换算：
k调节系数；λ为被焊接材料的热导系数、v为焊接枪头移动的速度、d为焊丝的直径；
step3、将公式2带入公式1得到公式3：
进而求出多电极设备平台中各个电极之间的合理距离L：
step4、设定了基准多电极位移的速度值vj、基准焊丝的直径值dj、基准被焊接材料的热导系数值β，通过对比试验获得一个基准多电极设备平台中各个电极之间的合理距离L0，以基准L0和公式1、2、3、4为计算依据合并系数为p计算多电极设备平台中各个电极之间的最优间距LL值计算公式：
所述多电极设备平台中各个电极排序为第一个的电极焊接采用大于等于2毫米的焊条。
2.根据权利要求1所述的一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法，其特征在于，多个多电极设备平台组合可以一次性完成多拼接的焊接任务。
3.根据权利要求1所述的一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法，其特征在于，一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法焊接时能够根据焊接铝合金的板厚来选择焊接电极的数量，对板厚范围12~30mm的铝合金对接缝能够进行一次成型焊接。
4.根据权利要求1所述的一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法，其特征在于，该方法中多电极熔化极气保护焊接为熔化极惰性气体保护焊。
5.根据权利要求1所述的一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法，其特征在于，该方法是采用衬垫单面焊一次成型铝合金焊接的工艺方法。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种多电极熔化极气保护焊接拼接的方法在大型桁架式结构结合多台气体保护焊设备中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 226000 port industrial zone 3, Nantong Economic and Technological Development Zone, Jiangsu Province Patentee after: Wison Clean Energy Technology Group Co.,Ltd. Country or region after: Zhong Guo Address before: 226000 port industrial zone 3, Nantong Economic and Technological Development Zone, Jiangsu Province Patentee before: WISON(NANTONG) HEAVY INDUSTRY Co.,Ltd. Country or region before: Zhong Guo |
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| CP03 | Change of name, title or address |