一种补板全位置焊接方法与流程

1.本发明涉及补板焊接技术领域，尤其涉及一种补板全位置焊接方法。


背景技术：

2.目前在船舶分段建造过程中，引进了机器人焊接工艺。机器人焊接在各类型焊缝的应用中，补板焊接无疑是一个难点；因为补板焊缝属于搭接焊缝，且补板板厚较薄，容易出现焊缝高度超出补板板厚、焊缝成型差等问题。目前补板的焊接质量普遍较差，其中弧形焊缝容易出现偏焊现象，且伴随大量的焊瘤，不仅增加后续的打磨及修补的工作，也限制了将机器人补板焊接大量应用于实际生产中，不利于提升机器人可焊接工作量、扩大机器人的焊接范围。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种补板全位置焊接方法，能够避免补板焊接出现偏焊、焊瘤等焊接缺陷，提高补板焊接质量，减少焊缝打磨及修补的工作量，提高焊接效率。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.提供一种补板全位置焊接方法，包括以下步骤：
6.步骤s1、根据补板的外形，将所述补板的焊缝分为多段；
7.步骤s2、针对不同段别的所述焊缝，分别设定多个偏移量和多个焊枪姿态；
8.步骤s3、根据所述偏移量，采用所述焊枪姿态，分别焊接多段所述焊缝。
9.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s1中，所述焊缝包括直线段焊缝和多段曲线段焊缝，所述直线段焊缝和至少一段所述曲线段焊缝组合形成第一连续焊缝，至少一段所述曲线段焊缝形成第二连续焊缝。
10.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s2、所述步骤s3中，所述直线段焊缝的所述偏移量为0mm。
11.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s1中，多段所述曲线段焊缝的圆心角均相等，多段所述曲线段焊缝首尾依次相连且沿第一方向径线对称分布。
12.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s2、所述步骤s3中，直接连接所述直线段焊缝的所述曲线段焊缝的所述偏移量为0.5mm；沿多段所述曲线段焊缝的延伸方向，多段所述曲线段焊缝的所述偏移量依次增加0.1mm直至所述第一方向径线。
13.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s2、所述步骤s3中，对称分布于所述第一方向径线两侧的两段所述曲线段焊缝的所述偏移量相同。
14.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s1中，所述第一连续焊缝远离所述第二连续焊缝的一端为第一起弧点，所述第二连续焊缝远离所述第一连续焊缝的一端为第二起弧点，所述第一连续焊缝和所述第二连续焊缝相交于所述第一方向径线。
15.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s3中，具体包括以下步骤：
16.步骤s31、从所述第一起弧点开始，焊接所述第一连续焊缝；
17.步骤s32、从所述第二起弧点开始，焊接所述第二连续焊缝。
18.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s2、所述步骤s3中，对于所述直线段焊缝，所述焊枪姿态包括焊枪与水平面的第一夹角和所述焊枪与焊缝面的第二夹角，所述第一夹角为-15
°
，所述第二夹角为45
°
。
19.作为本发明的一种优选的实施方案，在所述步骤s2、所述步骤s3中，对于所述曲线段焊缝，所述焊枪姿态包括所述焊枪与法向面的第三夹角和所述焊枪与切面的第四夹角，所述切面外切于所述焊缝面，所述法向面垂直于所述切面且向所述曲线段焊缝的圆心延伸，所述第三夹角为-15
°
，所述第四夹角为42
°
。
20.本发明的有益效果：
21.本发明所提供的补板全位置焊接方法，根据补板的外形将焊缝分为多段，并分别设定多个偏移量和多个焊枪姿态，优化焊枪的焊接角度，以使偏移量及焊枪姿态更好地适应各段焊缝的位置特征，减少焊接过程中焊剂向补板外侧流出而产生偏焊、焊瘤等外观缺陷，可有效地对补板的立角焊缝和弧形焊缝进行焊接；因焊缝成形问题少，大大减少乃至避免焊缝打磨和修补的工作量，提升机器人焊接合格率和可焊接工作量，扩大机器人焊接应用范围。
附图说明
22.图1是本发明实施例提供的补板全位置焊接方法的焊接示意图；
23.图2是本发明实施例提供的焊枪姿态的结构主视图；
24.图3是本发明实施例提供的焊枪姿态的结构俯视图；
25.图4是本发明实施例提供的焊枪姿态的结构侧视图。
26.图中：
27.1、第一连续焊缝；11、第一起弧点；2、第二连续焊缝；21、第二起弧点；3、直线段焊缝；4、曲线段焊缝；
28.100、补板；101、第一方向径线；102、焊缝面；103、法向面；104、切面；200、焊枪；300、t梁腹板。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
30.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
33.如图1-图4所示，本发明实施例提供一种补板全位置焊接方法，适用于焊接机器人。以补板100搭接在t梁腹板300上为例，本发明实施例的补板全位置焊接方法包括以下步骤：
34.步骤s1、根据补板100的外形，将补板100的焊缝分为多段；
35.步骤s2、针对不同段别的焊缝，分别设定多个偏移量和多个焊枪姿态；在本步骤s2中，由于补板100上不同位置的焊缝相对于水平面的角度不一样，会造成焊接过程中焊剂外流程度也不一样。偏移量是焊枪200的焊接路径偏离焊缝所在位置的值，该偏移量使得焊接路径偏向t梁腹板300、远离补板100从而使得焊剂熔池偏向t梁腹板300，以减少焊剂往补板100的外侧流出。为不同段别的焊缝分别设定多个偏移量和多个焊枪姿态，以使偏移量及焊枪姿态更好地适应各段焊缝的位置特征，减少焊接过程中焊剂向补板100外侧流出而产生偏焊、焊瘤等外观缺陷，减少焊缝成形问题；
36.步骤s3、根据偏移量，采用焊枪姿态，分别焊接多段所述焊缝。
37.本发明实施例的补板全位置焊接方法，根据补板100的外形将焊缝分为多段，并分别设定多个偏移量和多个焊枪姿态，优化焊枪200的焊接角度，以使偏移量及焊枪姿态更好地适应各段焊缝的位置特征，减少焊接过程中焊剂向补板100外侧流出而产生偏焊、焊瘤等外观缺陷，可有效地对补板100的立角焊缝和弧形焊缝进行焊接；因焊缝成形问题少，大大减少乃至避免焊缝打磨和修补的工作量，提升机器人焊接合格率和可焊接工作量，扩大机器人焊接范围。
38.作为优选方案，在步骤s1中，焊缝包括直线段焊缝3和多段曲线段焊缝4，直线段焊缝3和至少一段曲线段焊缝4组合形成第一连续焊缝1，至少一段曲线段焊缝4组合形成第二连续焊缝2，第一连续焊缝1和第二连续焊缝2相交于第一方向径线101。通过将多段焊缝组合为第一连续焊缝1和第二连续焊缝2，通过两次起弧，就可完成对全部焊缝的焊接，提高焊接效率。
39.作为优选方案，多段曲线段焊缝4的圆心角均相等，多段曲线段焊缝4首尾依次相连且沿第一方向径线101对称分布。由于不同位置焊缝的圆弧弧度不一样，需要给曲线段焊缝4设置不同的偏移量和焊接姿态，选定一个中心对称线，便于对中心对称线两侧的曲线段焊缝4进行分别焊接，易于控制焊接质量。第一方向径线101为一条被选择作为中心对称线的径线，根据第一连续焊缝1和第二连续焊缝2的焊缝位置不同而确定；在本实施例中，第一方向径线101与直线段焊缝3平行，在其他实施例中，第一方向径线101也可为其它角度的径线，不以本实施例附图为限。在本实施例中，曲线段焊缝4共有六段，每段曲线段焊缝4的圆心角为30
°
，其中三段曲线段焊缝4与直线段焊缝3形成第一连续焊缝1，剩余三段曲线段焊缝4形成第二连续焊缝2。
40.作为优选方案，在步骤s2、步骤s3中，直线段焊缝3的偏移量为0mm，即沿着焊缝的位置进行焊接；直接连接直线段焊缝3的一段曲线段焊缝4的偏移量为0.5mm，沿曲线段焊缝4的延伸方向，多段曲线段焊缝4的偏移量依次增加0.1mm直至第一方向径线101，对称第一方向径线101另一侧的多段曲线段焊缝4的偏移量与相对称的曲线段焊缝4相同。如图1所示，直线段焊缝3的偏移量为图中的x，曲线段焊缝4的偏移量为图中的y，多段曲线段焊缝4的偏移量相对于第一方向径线101的两侧对称分布，因此，两侧曲线段焊缝4的偏移量y的大小相对于第一方向径线101的两侧对称相等。
41.在本步骤中，因为直线段焊缝3的焊剂外流程度小，可将偏移量设为0mm，焊枪200贴合补板100进行焊接即可；而沿曲线段焊缝4的延伸方向，逐步增加偏移量，以使焊剂熔池偏向t梁腹板300，减少焊剂往补板100的外侧流出造成的焊瘤等外观缺陷。
42.作为优选方案，在步骤s2、步骤s3中，对称分布于第一方向径线101两侧的两段曲线段焊缝4的偏移量相同。因第一方向径线101两侧分别对称焊接，将第一方向径线101两侧相对应的曲线段焊缝4设置相同的偏移量，使得所有焊缝的焊接效果较为均匀，整体焊接效果更好。
43.作为优选方案，在步骤s1中，第一连续焊缝1远离第二连续焊缝2的一端为第一起弧点11，第二连续焊缝2远离第一连续焊缝1的一端为第二起弧点21，第一连续焊缝1和第二连续焊缝2相交于第一方向径线101。选择第一连续焊缝1和第二连续焊缝2上远离的两个端点作为起弧点，易于控制焊枪200的焊接姿态。
44.作为优选方案，在步骤s3中，具体包括以下步骤：
45.步骤s31、从第一起弧点11开始，焊接第一连续焊缝1；在本步骤中，焊接方向由下而上，图1中箭头表示焊接方向；
46.步骤s32、从第二起弧点21开始，焊接第二连续焊缝2；在本步骤中，焊接方向由下而上，图1中箭头表示焊接方向。当然，在其他实施例中，也可以先焊接第二连续焊缝2至第一方向径线101，再焊接第一连续焊缝1，不以本实施例为限。
47.作为优选方案，在步骤s2、步骤s3中，对于直线段焊缝3，焊枪姿态包括焊枪200与水平面的第一夹角和焊枪200与焊缝面102的第二夹角，第一夹角为-15
°
，第二夹角为45
°
。如图2所示，第一夹角为α，即焊枪200与水平面之间的夹角；如图3所示，第二夹角为β，即焊枪200与焊缝面102之间的夹角。在直线段焊缝3，正常的焊枪姿态应与水平面的第一夹角应为-15
°
(第一夹角相当于焊接方向为负值)，与补板100的焊缝面102的第二夹角为45
°
，但在第一起弧点11及其附近，受补板100下面的底板(图中未示出)限制，焊枪200与水平面的夹角需要设置为20
°
(该角度受焊枪200的规格及焊缝附近结构所限，可根据实际工况进行确定，以角度尽可能小为准，以减少恢复至正常焊枪姿态所用的时间)，之后尽可能快地调整至正常焊枪姿态的第一夹角-15
°
。当然，在其它实施例中，第一夹角和第二夹角也可为其它数值，不以本实施例为限，可根据焊枪200的规格及补板100的焊缝外形确定，只要通过第一夹角和第二夹角确定焊枪姿态即可。
48.作为优选方案，在步骤s2、步骤s3中，对于曲线段焊缝4，焊枪姿态包括焊枪200与垂直面103的第三夹角和焊枪200与切面104的第四夹角，切面104外切于焊缝面102，垂直面103垂直于切面104且向曲线段焊缝4的圆心延伸；如图2所示，第三夹角为γ，即焊枪200与垂直面103的夹角；如图3所示，第四夹角为δ，即焊枪200与切面104的夹角。在本实施例中，
优选地的角度为，第三夹角为-15
°
(第三夹角相对于焊接方向为负值)，第四夹角为42
°
。当然，在其它实施例中，第三夹角和第四夹角也可为其它数值，不以本实施例为限，可根据焊枪200的规格及补板100的焊缝外形确定，只要通过第三夹角和第四夹角确定焊枪姿态即可。
49.更为优选地，整个焊接过程采用co2气体保护焊，配合弧压跟踪，完成补板100焊缝的连续焊接。其它焊接参数，如送丝速度、焊接电流、焊接电压、焊接速度等，以及摆动参数如摆动频率、摆动幅度和停留时间等，则根据焊脚大小而确定，为本领域内的现有技术，本实施例在此不作限制。
50.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。