[发明专利]正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法及其专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种正交异性板U形肋角焊缝的焊接工艺，尤其是一种钢桥制造中桥面板U形肋角焊缝机器人焊接工艺。

背景技术

目前正交异性板结构在大跨度钢桥的桥面板设计上普遍采用。桥梁正交异性板结构就是为了增加桥面板、底板或腹板的刚度，在面板、底板或腹板上焊接一定数量的纵向和横向加劲肋的结构。由于其刚度在互相垂直的两个方向上有所不同，造成构造上的各向异性。

正交异性板上的纵向加劲肋一般采用U形肋或板肋。对于U形肋角焊缝的焊接，目前普遍采用气体保护焊手工方法或配角焊缝跟踪器焊接，受人为因素的影响，U形肋角焊缝的焊接质量有一定的波动，角焊缝的熔透深度不能稳定满足达到U形肋板厚的80%的要求，且角焊缝的外观成形难以保证一致性。在某些大型钢桥制造过程中，手工操作的低效率也往往成为按期完成生产计划的最大障碍。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法及其专用设备，能够解决现有技术的不足，保证U形肋角焊缝的焊接质量稳定性，提高生产效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法，尤其适用于钢桥的桥面板U形肋坡口角焊缝的自动化焊接，其步骤包括：

A、U形肋板单元的制备：通过定位焊将U形肋固定在桥面板上制备U形肋板单元；

B、将U形肋板单元卡固在反变形翻转胎架上，U形肋板单元在反变形翻转胎架上进行反变形，翻转反变形翻转胎架至U形肋角焊缝成船位，采用机器人自动化焊接系统的四个机器人焊接手进行U形肋一侧角焊缝的焊接；

C、一侧U形肋角焊缝焊完后，将反变形翻转胎架翻转至另一侧U肋角焊缝成船位，采用机器人自动化焊接系统的四个机器人焊接手进行U形肋另一侧角焊缝的焊接。

其中，步骤A“U形肋板单元的制备”的具体操作过程为：

A-1、U形肋坡口加工、压型：首先将U形肋用钢板擀平后按照U形肋展开宽度和长度并预留一定加工量进行下料，钢板两侧铣边并加工角焊缝坡口，然后在压型机上压制成U型；

A-2、桥面板下料：将桥面板擀平后下料；

A-3、待焊接区域清理：将U形肋、桥面板上待焊接区域及两侧待焊接范围内的铁锈、油污、水分等焊接有害物清除干净；

A-4、U形肋板单元的组装：在桥版面上画制U形肋组装定位线，然后按照定位线进行U形肋组装，并进行定位焊，即形成完整的U形肋板单元。

步骤B、C的焊接工艺中采用优化的气体保护焊丝，选用标准为：采用飞溅小、送丝稳定、药皮少的气体保护焊桶装焊丝。

步骤B、C的焊接工艺中采用优化的U形肋角焊缝工艺参数：焊接电流280～340A、电弧电压32～36V、焊速22～28m/h、保护气体流量15～25L/min。

步骤B、C的焊接工艺要求：有效保证U形肋角焊缝熔透深度不小于U形肋板厚的80%，U形肋坡口钝边P=1mm，坡口角度α=50°，根部组装间隙控制在0.5mm内，外观成型良好。

上述正交异性板U形肋角焊缝机器人焊接方法的专用设备，其包括机器人自动化焊接系统及反变形翻转胎架，二者通过控制器实现自动化交互作业；其中，

所述机器人自动化焊接系统包括工作平台、设置在工作平台上的移动装置以及设置在移动装置上的两套独立的悬臂行走机构，每套悬臂行走机构上设置两支机器人焊接手；机器人焊接手之间通过有线或无线方式进行实时通信，根据其中一个焊接手的施焊情况对另一个焊接手进行实时修正，实现互补焊接作业；

所述反变形翻转胎架包括墩座、铰接设置在墩座上的翻转架及设置在翻转架两端的两组压紧爪，翻转架及压紧爪上分别设置翻转液压缸及压紧液压缸作为其动力装置。

所述机器人自动化焊接系统还包括机器人总控制柜、焊接电源、焊丝桶和焊接冷却系统。

所述机器人自动化焊接系统的工作平台上容置至少两组U形肋板单元，每组U形肋板单元对应多组反变形翻转胎架，控制器对多组反变形翻转胎架进行自动控制，当机器人焊接手焊接一个反变形翻转胎架上的U形肋板单元时，在其他的反变形翻转胎架上对U形肋板单元进行卡固定位，实现整机不间断焊接作业。