CN209614526U - 机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出的是机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口。横焊位置的上大下小多边形坡口是由等腰梯形与内凹梯形对称围成，在等腰梯形坡口上前端设有坡口上根部，坡口上根部两端对称设有削薄面延伸至板厚为δ的外侧，削薄面与板外沿具有的坡口倒角为α；内凹梯形坡口的前端设有坡口下根部，坡口下根部两侧延展有圆弧半径为R的圆弧面，圆弧面延伸至板外侧并形成坡口倾角为β的倾斜面；对称设置的削薄面、圆弧面和倾斜面连续过渡形成两个上小下大的多边形坡口，其间设有坡口间隙d镜像连通。本实用新型采用等腰梯形与内凹梯形对称围成上小下大的多边形坡口，双面采用熔化极气体保护焊焊接，取消碳弧气刨清根。适宜作为机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人焊接领域，特别是涉及机器人焊接焊缝的坡口。
背景技术
目前，低合金高强度钢广泛应用于造船、压力容器和桥梁等重要的钢结构产品。为保证焊缝的致密性，需要采用碳弧气刨清根焊接工艺，即：采用非对称坡口，焊前预热、先焊接正面坡口、再从反面碳弧气刨清根、刨槽、打磨、磁粉探伤、再预热，再焊接背面坡口、最后后热。此工艺工序多，产品的质量稳定性差，一次焊接合格率低，返工量大，生产周期长，生产效率低，并且工人劳动强度大，生产环境恶劣。
机器人焊接模式，受到了广泛的欢迎。同时，引起了造船、压力容器和桥梁等重要的钢结构生产厂的重视。但机器人焊接对坡口一致性要求高，因此，采用碳弧气刨清根的方式保证整个接头的全部熔透，无法满足机器人焊接的要求。阻碍了自动化和智能化的进程。而且，采用目前坡口形式直接焊接，还不能够实现根部焊缝的全部熔透。
因此，取消碳弧气刨清根模式，保证坡口质量，确保根部焊缝熔透，是保证机器人焊接装备大面积推广应用的前提。
发明内容
为了能够解决机器人焊接横焊位置全熔透的问题，本实用新型提出了机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口。该焊缝坡口通过对称的上大下小的多边坡口形式，采用熔化极气体保护焊焊接方法，进行双面双电弧，错开一定距离的焊接方式进行根部焊缝的焊接，使得根部焊缝全熔透焊接，解决机器人焊接横焊位置全熔透焊接存在缺陷的技术问题。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
横焊位置的上大下小多边形坡口是由等腰梯形与内凹梯形对称围成，在等腰梯形坡口上前端设有坡口上根部，坡口上根部两端对称设有削薄面延伸至板厚为δ的外侧，削薄面与板外沿具有的坡口倒角为α；内凹梯形坡口的前端设有坡口下根部，坡口下根部两侧延展有圆弧半径为R的圆弧面，圆弧面延伸至板外侧并形成坡口倾角为β的倾斜面；对称设置的削薄面、圆弧面和倾斜面连续过渡形成两个上小下大的多边形坡口，其间设有坡口间隙d镜像连通；
坡口结构采用机械加工制作，坡口几何要素中坡口上根部长度为c，坡口下根部长度为d，圆弧面半径为R，板厚为δ；坡口倒角为α，坡口倾角为β；
坡口装配焊接时两工件间的坡口间隙为b。
所述坡口形式c=2±0.5mm，d=4±0.5mm,R=6±0.5mm，c=1/20δ。
所述坡口倒角α=40～45°,坡口倾角β=15～20°。
所述坡口间隙b=0～1mm。
积极效果，由于本实用新型采用等腰梯形与内凹梯形对称围成上小下大的多边形坡口，双面采用熔化极气体保护焊焊接，取消碳弧气刨清根，根部焊缝全熔透，提高了焊接效率。适宜作为机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口使用。
附图说明
图1为坡口结构示意图。
图中，1.坡口上根部，2.削薄面，3.坡口下根部，4.圆弧面，5.倾斜面，α.坡口倒角，β.坡口倾角，b.坡口间隙，c.坡口上根部长度，d.坡口下根部长度，R.圆弧半径，δ.板厚。
具体实施方式
据图所示，横焊位置的上大下小多边形坡口是由等腰梯形与内凹梯形对称围成，在等腰梯形坡口上前端设有坡口上根部1，坡口上根部两端对称设有削薄面2延伸至板厚为δ的外侧，削薄面与板外沿具有的坡口倒角为α；内凹梯形坡口的前端设有坡口下根部3，坡口下根部两侧延展有圆弧半径为R的圆弧面4，圆弧面延伸至板外侧并形成坡口倾角为β的倾斜面5；对称设置的削薄面、圆弧面和倾斜面连续过渡形成两个上小下大的多边形坡口，其间设有坡口间隙d镜像连通；
坡口结构采用机械加工制作，坡口几何要素中坡口上根部长度为c，坡口下根部长度为d，圆弧面半径为R，板厚为δ；坡口倒角为α，坡口倾角为β；
坡口装配焊接时两工件间的坡口间隙为b。
所述坡口形式c=2±0.5mm，d=4±0.5mm,R=6±0.5mm，c=1/20δ。
所述坡口倒角α=40～45°,坡口倾角β=15～20°。
所述坡口间隙b=0～1mm。
实施例1
①、40mm低合金高强钢板实现机器人横焊位置全熔透焊接焊缝的坡口几何要素：c=2±0.5mm，d=4±0.5mm，R=6±0.5mm；α=40°，β=15°，b=0mm；
②、采用TIG焊接方法在两坡口接触位置进行装配，装配焊缝长度≥7mm；焊缝的起始端和结束端进行装配焊接，装配焊缝间隔500mm；
③、焊缝由两台机器人在两侧同时进行焊接，焊接方式为直流脉冲焊，焊接过程中，两电弧之间保持30mm～50mm的间距；焊丝直径1.2mm；焊接用保护气体比例为95%Ar+ 5%C02；焊接电流为180～23 0A；焊接速度为15～25cm/min；气流量为18～20 L/min。
实施例2
①、40mm低合金高强钢板实现机器人横焊位置全熔透焊接焊缝的坡口几何要素：c=2±0.5mm，d=4±0.5mm，R=6±0.5mm；α=45°，β=20°，b=1mm；
②、采用TIG焊接方法在两坡口接触位置进行装配，装配焊缝长度≥7mm；焊缝的起始端和结束端进行装配焊接，装配焊缝间隔500mm；
③、焊缝由两台机器人在两侧同时进行焊接，焊接方式为直流脉冲焊，焊接过程中，两电弧之间保持30mm～50mm的间距；焊丝直径1.2mm；焊接用保护气体比例为95%Ar+ 5%C02；焊接电流为180～23 0A；焊接速度为15～25cm/min；气流量为18～20 L/min。
焊接后目视检测焊接表面，横焊位置单面焊接全熔透；断面解剖检测，根部坡口焊缝熔透良好，没有出现未熔合和未焊透的情况。
技术原理：
MAG(Metal Active Gas Arc Welding)焊是熔化极活性气体保护电弧焊的英文简称。它是在氩气中加入少量的氧化性气体混合而成的一种混合气体保护焊。我国常用的是80%Ar+20%CO2的混合气体，由于混合气体中氩气占的比例较大，故常称为富氩混合气体保护焊。其特点是：提高熔滴过渡的稳定性；稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性；改善焊缝熔深形状及外观成形；增大电弧的热功率；控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷；降低焊接成本。
MAG焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头，可用于各种位置的焊接，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属材料的焊接。
TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding)，又称为非熔化极惰性气体钨极保护焊。TIG焊接的气密性较好能降低压力容器焊焊接时焊缝的气孔，用TIG焊加填丝的方式常用于压力容器的打底焊接。惰性气体一般为氩气。惰性气体通过焊炬送入，在电弧四周和焊接熔池上形成屏蔽。其优点是电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣。
原有机器人焊接用坡口为预留间隙的先使用手工TIG打底，再使用机器人填充焊接的工艺模式。而本发明专利涉及到的坡口，为使用机器人焊接直接单面焊双面成型的MAG方法，对根部打底焊缝进行焊接；然后再采用机器人多层多道填充的焊接方法进行MAG焊接。
使用原坡口，均无法满足根部直接熔透的打底焊接，因此，为了兼顾机器人焊接和根部熔透良好，必须对坡口进行重新设计，满足机
器人焊接要求。
本实用新型的特点：
1、取消了碳弧气刨清根，改善施工条件；
2、保证了根部焊缝的全部熔透，降低了工人的劳动强度，确保了焊缝的质量；
3、提高焊接效率，缩短施工周期。
Claims (4)
1.机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口，其特征是：
横焊位置的上大下小多边形坡口是由等腰梯形与内凹梯形对称围成，在等腰梯形坡口上前端设有坡口上根部（1），坡口上根部两端对称设有削薄面（2）延伸至板厚为δ的外侧，削薄面与板外沿具有的坡口倒角为α；内凹梯形坡口的前端设有坡口下根部（3），坡口下根部两侧延展有圆弧半径为R的圆弧面（4），圆弧面延伸至板外侧并形成坡口倾角为β的倾斜面（5）；对称设置的削薄面、圆弧面和倾斜面连续过渡形成两个上小下大的多边形坡口，其间设有坡口间隙d镜像连通；
坡口结构采用机械加工制作，坡口几何要素中坡口上根部长度为c，坡口下根部长度为d，圆弧面半径为R，板厚为δ；坡口倒角为α，坡口倾角为β；
坡口装配焊接时两工件间的坡口间隙为b。
2.根据权利要求1所述的机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口，其特征是：所述坡口形式c=2±0.5mm，d=4±0.5mm,R=6±0.5mm，c=1/20δ。
3.根据权利要求1所述的机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口，其特征是：所述坡口倒角α=40～45°,坡口倾角β=15～20°。
4.根据权利要求1所述的机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口，其特征是：所述坡口间隙b=0～1mm。
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| CN201822186701.5U CN209614526U (zh) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 机器人焊接用全熔透横焊焊缝坡口 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113523507A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-10-22 | 江苏中铁山桥重工有限公司 | 一种桥梁用Q500qENH与Q690qENH复合焊接方法 |
| CN114273759A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-05 | 东方电气（武汉）核设备有限公司 | 堆芯围筒组件的焊接方法 |
| CN115229304A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-10-25 | 海洋石油工程股份有限公司 | 基于机器人全自动焊接的海洋工程钢结构全熔透焊接工艺 |
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2018
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