一种基于管板接头的全位置自动焊接装置及方法与流程

背景技术：

1、本发明涉及管板焊接技术领域，更具体的说是一种基于管板接头的全位置自动焊接装置及方法。

2、背景技术

3、在航空航天领域的管路设计和制造中，管板类金属结构的焊接质量对整个结构单元的安全运行有极其重要的影响。随着自动焊接技术的发展，全位置自动焊技术在管道焊接中广泛应用，相比于手工焊接，自动焊接焊接效率高、焊接一致性好、降低了对高水平焊接技能人才的依赖。但在管板实际焊接过程中，受装配精度、工件热变形、熔池保护方式、焊接工艺参数等的影响，在实际焊接焊接过程中易出现未熔合、错边、焊后变形严重、焊缝氧化的问题。因此开发管板类全位置自动焊接工艺，确定合理的全位置自动焊接方法，提高管板类构件焊接自动化率、焊接质量和焊接效率成为一个亟待解决的问题。

4、管板焊接的焊缝形式主要为环形角焊缝，目前提高自动焊接质量的方法主要有对工件进行坡口设计，焊接时进行多次定位焊接、填充焊和盖面焊结合施焊等方法来提高管道的全位置焊接质量。但该类方法较多适用于大管径、厚管壁的长管道的焊接，对于薄壁管板类结构焊接还存在（1）多次焊接容易引起较大的焊接变形和焊缝熔穿；（2）焊缝背面缺乏保护气保护，容易造成焊缝背面氧化，影响焊缝质量；（3）焊接热量的积累出现焊缝开头和结尾均出现由未熔合到熔穿的现象；（4）焊接位置的偏差使焊缝顶角出现未熔合等技术问题

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种基于管板接头的全位置自动焊接装置及方法，通过本发明进行管板自动焊接，提高了管板焊缝焊接质量和焊接效率。

2、一种基于管板结构的全位置焊接装置，其特征在于，包括圆形底盘10、环形壁8、腔体4、盖板5、固定座1、限位柱2和限位块3，环形壁8设在圆形底盘10边缘形成围墙，在环形壁8上连接有腔体4，在腔体4连接有盖板5；圆形底盘10、环形壁8、腔体4、盖板5共同围成一个封闭的空间；在盖板5中心还设有紧固螺钉6，紧固螺钉6从盖板5中心向下伸出，用于金属管板结构100的固定；

3、固定座1固定安装在圆形底盘10上，在圆形底盘10中心还固定安装有限位柱2，在限位柱2旁设有可调节的限位块3，限位柱2和限位块3用于金属管板结构100的定位和固定，环形壁8的内壁上安装环形管焊设备20，环形管焊设备20包括钨极偏转器7、管焊设备焊钳9和安装在环形壁8内壁上的环形齿轮轨道11，钨极偏转器7与管焊设备焊钳9，并能够随环形齿轮轨道11上的驱动装置在环形齿轮轨道11上做圆周运动；圆形底盘10上设有进气口与排气口，用于实现焊接过程的气体保护。

4、所述的钨极偏转器7能够通过调节螺钉调整钨极角度的钨极长度，能够实现钨极的长度调节和角度调节。

5、一种基于管板接头的全位置自动焊接方法，利用权利要求1或2所述的一种基于管板结构的全位置焊接装置，对金属管板结构100进行焊接，其特征在于，

6、步骤一、对金属管板结构100的金属管101和金属板102的焊接表面进行清理，去除表面的油污；

7、步骤二、利用限位柱2和紧固螺钉6将金属管板结构100的金属管101固定装夹在圆形底盘10中心，并通过限位块3将金属板102限制在金属管101的对应位置，调整钨极偏转器7上钨极长度和角度；

8、步骤三、在全位置管焊设备控制器上设置焊接参数，将焊接路径分为四个象限，每段给不同的基值电流、峰值电流、焊接速度：

9、第一象限设置峰值电流50-100 a，基值电流设置为30-70 a，焊接速度设置为70-100mm/min；

10、第二象限设置峰值电流50-95 a，基值电流设置为30-65 a，焊接速度设置为70-100mm/min；

11、第三象限设置峰值电流50-90 a，基值电流设置为30-60 a，焊接速度设置为70-98mm/min；

12、第四象限设置峰值电流50-89a，基值电流设置为30-58 a，焊接速度设置为70-110mm/min；

13、设置起弧峰值电流20-50a，基值电流20-40a，起弧时间2-3s；熄弧峰值电流10-25a，基值电流10-20a时间3-5s，设置占空比40-60%；

14、步骤四、示教焊缝路径，对焊接装置内的工件焊缝路径进行示教；保证钨极始终指向待焊位置，管焊机记录焊缝路径，生成一个连续可执行全部操作的焊接程序；

15、步骤五、关闭腔环，冲入保护气，使工件焊接过程中整均置于全氩环境中；

16、步骤六、按照定点位置进行环焊，采用单道焊缝，双面成形。

17、有益效果

18、1.本发明提供了一种基于管板全位置焊接的焊接装置，并对管板全位置自动焊接参数进行了合理优化，有效的提高了焊接质量和焊接效率；

19、2.焊接装置设置为相对封闭结构，配合全位置管焊设备使管板工件焊接过程中均置于保护气环境中，解决了传统钨极氩弧焊接过程中，保护气由焊枪吹出、焊缝正面保护良好，但焊缝背面氧化严重的问题，焊接过程中焊缝背面具有优异的保护效果，无氧化破坏；

20、3.钨极偏转器的设置实现了对焊接角度的调整，提高了管板焊接的焊接柔性，降低了管板环形角接形式下容易出现的角顶未焊透的情况；

21、4.焊接参数按象限分段控制的方法有效的降低了管板圈焊过程中焊接热量的积累，避免出现焊缝局部熔穿、部分未熔合的情况；焊接装置合理的固定装夹方式和焊接过程焊接热输入分段调整可有效降低焊接变形。

22、5.经试验（实例操作），采用该焊接方法进行焊接时，焊接过程稳定，操作方便。焊后x射线和目视检测，焊缝合格率和焊接一致性明显提升，未出现角顶未焊透；焊后变形量明显降低。与手工焊接相比，本发明焊接效率明显提升，有效缩短焊接工艺周期，具有较高的推广价值。

1.一种基于管板结构的全位置焊接装置，其特征在于，包括圆形底盘（10）、环形壁（8）、腔体（4）、盖板（5）、固定座（1）、限位柱（2）和限位块（3），环形壁（8）设在圆形底盘（10）边缘形成围墙，在环形壁（8）上连接有腔体（4），在腔体（4）连接有盖板（5）；圆形底盘（10）、环形壁（8）、腔体（4）、盖板（5）共同围成一个封闭的空间；在盖板（5）中心还设有紧固螺钉（6），紧固螺钉（6）从盖板（5）中心向下伸出，用于金属管板结构（100）的固定；

2.根据权利要求1所述的一种基于管板结构的全位置焊接装置，其特征在于，所述的钨极偏转器（7）能够通过调节螺钉调整钨极角度的钨极长度，能够实现钨极的长度调节和角度调节。

3.一种基于管板接头的全位置自动焊接方法，利用权利要求1或2所述的一种基于管板结构的全位置焊接装置，对金属管板结构（100）进行焊接，其特征在于，