一种油轮下边舱分段折角焊缝的自动化焊接方法及系统与流程

本发明属于船舶建造，特别涉及一种油轮下边舱分段折角焊缝的自动化焊接方法及系统。

背景技术：

1、油轮下边舱分段建造中存在大量折角焊缝。以114k和158k小油轮为例，114k船型的折角由两块板拼接成型，折角角度约为135°；158k船型的折角由一块板加工成型，折角角度约为139°。114k下边舱共20个分段，折角区域焊缝总长达692米，其中内侧346米为4-5层的多层焊；158k下边舱共22个分段，折角区域焊缝总长达439.3米，内侧同样为多层焊。

2、在船舶建造领域，普通型自动焊接机（俗称角焊机）是常用的自动化焊接设备。该类角焊机的自动化焊接需要满足以下四个必要条件：第一，构件角度多为直角（90°）；第二，导向轮需顶住构件以保持直线运行；第三，依靠磁铁使角焊机与钢板紧密贴合；第四，行走轮由独立控制器调整行走速度。此外，导向轮所顶住的构件上必须没有开孔、筋板等其他阻碍物，角焊机才能保持同心并充分发挥其自动化焊接优势。

3、然而，油轮下边舱分段的折角属于钝角（135°-139°），且折角构件上存在管子孔及筋板等结构阻碍。在上述工况下，传统工艺无法使用普通角焊机实现自动化焊接。因此，现有技术中只能采用co2气体保护焊手工焊接。多层手工焊存在劳动强度大、焊接速度慢、焊缝成型差、修补和打磨工作量大、产品建造周期长、船东满意度低等一系列技术问题。

4、因此，如何提供一种油轮下边舱分段折角焊缝的自动化焊接方法及系统，能够实现在钝角折角、构件上存在开孔或筋板的复杂工况下的自动化焊接，提升焊接效率、焊接质量和自动化覆盖率，已经成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种油轮下边舱分段折角焊缝的自动化焊接方法及系统，能够实现在钝角折角、构件上存在开孔或筋板的复杂工况下的自动化焊接，提升焊接效率、焊接质量和自动化覆盖率。

2、本发明的一个实施例中，提供一种油轮下边舱分段折角焊缝的自动化焊接方法，所述折角为钝角且折角构件上设有开孔或筋板，包括以下步骤：

3、s101、提供一专用轨道，所述专用轨道具有两条平行导轨，两条平行导轨之间的中心距为177mm，轨道总宽度为210mm；

4、s102、将所述专用轨道放置于待焊接的折角焊缝旁侧60mm~80mm处，并调整所述专用轨道使其长度方向与所述焊缝的延伸方向保持平行；

5、s103、将一具有行走轮或橡皮轮的自动焊接机放置在所述专用轨道上，使所述行走轮或橡皮轮与所述两条平行导轨滚动配合，且所述行走轮或橡皮轮与所述导轨之间在垂直方向上留有0.5mm~1.5mm的间隙；

6、s104、利用安装在所述自动焊接机上的红外线激光笔发射激光指示线，调整所述轨道和/或焊枪的位置，使所述激光指示线与所述焊缝重合，从而校准焊枪、轨道与焊缝三者的对中一致性；

7、s105、根据焊接工艺规范(wps)调整焊接参数，启动所述自动焊接机，按照“先打底、后填充、再盖面”的多层多道焊接顺序对所述折角焊缝进行自动化焊接，其中填充层和/或盖面层包括至少两道焊缝，焊接过程中根据焊道位置相应调整焊枪角度，以保证焊道层次分明且焊脚尺寸符合工艺要求。

8、进一步地，所述折角的角度为135°～139°，所述折角焊缝所连接的钢板厚度为13mm～17mm，所述焊缝为局部深熔焊或整条深熔焊。

9、进一步地，所述专用轨道由至少两段轨道段通过端部可拆卸连接的方式拼接而成，每段轨道段采用厚度为5mm的钢板制成，且单段轨道段的质量小于5kg，以满足长焊缝连续焊接及现场便携搬运的要求。

10、进一步地，步骤s105中的多层多道焊接顺序具体包括：第一道为打底焊，第二道和第三道为填充焊，第四道为盖面焊；其中，在焊接第二道和第三道时，焊枪相对于竖直方向的倾斜角度分别调整至与第一道不同的角度，使得填充焊道覆盖前一焊道的凹陷区域并形成平整的焊接表面。

11、本发明的又一个实施例中，一种用于油轮下边舱分段折角焊缝自动化焊接的系统，基于以上任一项所述的一种油轮下边舱分段折角焊缝的自动化焊接方法，所述折角为钝角且折角构件上设有开孔或筋板，所述系统包括：

12、专用轨道，所述专用轨道具有两条平行导轨，两条平行导轨之间的中心距为177mm，轨道总宽度为210mm，用于引导焊接；

13、自动焊接机，其底部设有行走轮或橡皮轮，所述行走轮或橡皮轮跨设在所述两条平行导轨上并与之滚动配合，且所述行走轮或橡皮轮与所述导轨之间在垂直方向上具有0.5-1.5mm的预设间隙；

14、红外线激光笔，固定安装于所述自动焊接机上，用于发射激光指示线以校准焊枪、轨道与焊缝的三者对中位置；

15、控制器，所述控制器与所述自动焊接机电连接，并被配置为：控制所述自动焊接机按照“先打底、后填充、再盖面”的多层多道焊接顺序自动行走和送丝，且在填充及盖面过程中根据预设的焊道位置调节焊接参数。

16、进一步地，所述专用轨道由至少两段轨道段可拆卸地拼接而成，每段轨道段采用厚度为5mm的钢板制成，其底面为平面以稳定贴合于油轮下边舱分段的钢板上表面，且单段轨道段质量小于5kg。

17、进一步地，所述自动焊接机为hcd500-2c型co2气体保护焊自动焊接机，所述行走轮或橡皮轮为橡胶材质，所述预设间隙为1mm，所述间隙使得自动焊接机在轨道上稳定运行的同时保持行走直线度。

18、本发明的又一个实施例中，提供一种用于油轮下边舱分段折角焊缝自动化焊接的专用轨道，基于以上任一项所述的一种油轮下边舱分段折角焊缝的自动化焊接方法，所述折角为135°～139°的钝角，所述专用轨道包括：

19、两条平行延伸的导轨，所述两条导轨之间的中心距为177mm，所述专用轨道的总宽度为210mm；

20、所述专用轨道的底面为平面，用于放置于待焊接焊缝旁侧60-80mm处的母材钢板上；

21、所述专用轨道的上表面具有与自动焊接机的行走轮或橡皮轮相配合的滚动接触面，且所述滚动接触面被配置为：当自动焊接机放置于轨道上时，其行走轮或橡皮轮与所述滚动接触面之间在垂直方向上具有0.5mm~1.5mm的间隙。

22、进一步地，所述专用轨道分为至少两段可拆卸连接的轨道段，每段轨道段的长度为1m~2m，采用厚度为5mm的钢板制造，且单段轨道段质量小于5kg，轨道段之间通过端部的插接结构或螺栓连接结构固定。

23、进一步地，所述专用轨道还包括一平行度辅助校准标识，所述平行度辅助校准标识为沿轨道长度方向刻画在轨道上表面的中心刻线或用于吸附红外线激光接收器的基准点，以辅助调整轨道与焊缝的平行。

24、本发明所带来的有益效果如下：

25、从上述方案可以看出，本发明实施例提供一种油轮下边舱分段折角焊缝的自动化焊接方法及系统，将专用轨道放置于待焊接的折角焊缝旁侧60mm~80mm处，并调整专用轨道使其长度方向与焊缝的延伸方向保持平行；将一具有行走轮或橡皮轮的自动焊接机放置在专用轨道上，使行走轮或橡皮轮与两条平行导轨滚动配合，且行走轮或橡皮轮与导轨之间在垂直方向上留有0.5mm~1.5mm的间隙；利用安装在自动焊接机上的红外线激光笔发射激光指示线，调整轨道和/或焊枪的位置，使激光指示线与焊缝重合，从而校准焊枪、轨道与焊缝三者的对中一致性；调整焊接参数，启动自动焊接机，按照“先打底、后填充、再盖面”的多层多道焊接顺序对折角焊缝进行自动化焊接，其中填充层和/或盖面层包括至少两道焊缝，焊接过程中根据焊道位置相应调整焊枪角度，以保证焊道层次分明且焊脚尺寸符合工艺要求。本发明技术方案，能够实现在钝角折角、构件上存在开孔或筋板的复杂工况下的自动化焊接，提升焊接效率、焊接质量和自动化覆盖率。