[发明专利]一种变截面坡口集箱管座自动焊接方法有效

专利信息
申请号: 201710043412.7 申请日: 2017-01-21
公开(公告)号: CN106735999B 公开(公告)日: 2019-03-08
发明(设计)人: 付俊;杨霄;陈弈;盛仲曦;张玮;董娜;张涛;吴建东 申请(专利权)人: 中国东方电气集团有限公司
主分类号: B23K33/00 分类号: B23K33/00;B23K37/02
代理公司: 成都天嘉专利事务所(普通合伙) 51211 代理人: 蒋斯琪
地址: 610000 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 截面 坡口集箱管座 自动 焊接 方法
【说明书】:

发明涉及锅炉焊接技术领域,具体为一种能提高焊接效率、质量并且具有广泛通用性的变截面坡口集箱管座自动焊接方法,该方法可应用于自动填丝的气体保护焊和钨极氩弧焊。所应用的集箱管座的坡口结构为:管座坡口端加工出圆锥面,并留有钝边,筒身上对应位置加工有平面和沉孔用于管座的安装。管座与筒身间的坡口角度从肩部至腹部逐渐增大,为典型的变截面坡口马鞍形焊缝。

技术领域

本发明涉及锅炉焊接技术领域,具体为一种变截面坡口集箱管座自动焊接方法。

背景技术

集箱是锅炉中一种用于工质汇集或分配的压力容器。锅水由锅筒经下降管流入下面的箱体中,由箱体分配给各管束,这些管束中的水不断吸收热能,汇集到上面的箱体中再流回锅筒内。

集箱主体结构由一根钢制筒身和大量钢制管座组成,筒身上大量开孔,每个管座的端部加工后与筒身开孔装配后形成一圈变截面的焊接坡口,焊接时需要采用多层多道焊将坡口填满并且再补充焊接一个比坡口填充量更大的角焊缝,所有的填充焊道最终形成一个马鞍形的焊缝。焊接过程中每一道焊缝的焊丝端部的行走轨迹构成一个相贯线。因为一圈完整的焊道施焊涉及到平焊、横焊、立向上焊和立向下焊,焊枪的姿态不断变化,同时从肩部(管座垂直向上时,位于筒身最高点处的马鞍形坡口截面)向腹部(管座垂直向上时,位于筒身两侧的最低点处的马鞍形坡口截面)过渡过程中坡口角度不断变化,填充量也随之不断变化,导致焊道宽度也不断变化,所以造成了很大的焊接难度。整个集箱中有大量成排的管座,整体焊接量非常大。通常工厂采用手工焊接集箱管座,制造周期长,劳动强度大,效率低下同时焊接质量又难以保证。

现阶段应用于马鞍形焊缝的自动焊接技术,通常是通过简单示教的单道焊或通过相贯线数学方程计算轨迹的少量多层多道焊。对于焊道数量较大且为变截面的多层多道焊,还没有一种很好的自动焊工艺。为此,需要基于焊道轨迹规划、焊枪姿态调整、焊接参数设置等方面,开发一种用于变截面坡口的马鞍形焊缝的自动连续焊接方法。

发明内容

针对现有自动焊接方法应用于坡口马鞍形焊缝的局限性,本发明提出一种能提高焊接效率、质量并且具有广泛通用性的变截面坡口集箱管座自动焊接方法,该方法可应用于自动填丝的气体保护焊和钨极氩弧焊。所应用的集箱管座的坡口结构为:管座坡口端加工出圆锥面,并留有钝边,筒身上对应位置加工有平面和沉孔用于管座的安装。管座与筒身间的坡口角度从肩部至腹部逐渐增大,为典型的变截面坡口马鞍形焊缝。

一种变截面坡口集箱管座自动焊接方法,其特征在于包括以下工序步骤:

(1)获取焊接坡口尺寸,包括坡口角度、管座壁厚和管座内外径等数据;

(2)将管座姿态设置为竖直向上建立直角坐标系,并在此坐标系下建立管座与集箱装配后的三维模型;

(3)沿管座周向且过管座中心轴线将整圈焊接坡口多等分,需确保各有一个等分截面处于两个肩部和两个腹部位置;

(4)根据焊缝尺寸和初始焊接参数,按特定的规则计算出肩部焊缝分层分道排布结果;

(5)以步骤(4)中计算所得的肩部焊道划分的层数和每层对应道数按特定规则对其余等分截面进行分层分道;

(6)按固定偏移量确定各等分截面中各焊道上焊丝端部的三维坐标;

(7)根据各等分截面上各焊道的截面积大小计算填充量,按照指定的焊接电流、电压大小,进而计算出该焊道在该截面位置时焊接速度大小;

(8)当设定好肩部时焊枪与XY水平面的夹角后,其余各等分截面需要在此基础上进行角度补偿计算;

(9)在一整圈焊道对应各等分截面的不同位置,对焊枪与焊接方向的夹角进行计算,使焊枪在立向上焊时将焊枪沿焊接方向后倾,在立向下焊时将焊枪沿焊接方向前倾;

(10)按照步骤(2)所述的三维模型姿态固定好待焊工件,并适当点焊牢固;

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