[发明专利]用于柴油机机座机架直线焊缝的单面自动焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及船用柴油机部件的焊接加工工艺，具体涉及一种用于柴油机机座机架直线焊缝的单面自动焊接方法，属于焊接技术领域。

背景技术

进入21世纪以来世界船舶工业飞速发展，作为目前船舶主要动力的低速大功率柴油机的需求量逐年递增，质量要求也越来越高，这给低速大功率柴油机的制造技术提出了更高的要求。众所周知，低速大功率柴油机为大型钢质焊接结构件，传统的焊接制造工艺一般采用手工的CO₂气体保护焊接方法，该方法的焊接质量很大程度上取决于焊工的操作熟练程度以及焊工的工作身心状态，不仅焊接效率不高，同时很难保证稳定的焊接质量。尽管已有一些自动化焊接方法开发成功并尝试应用于柴油机机座、机架的焊接中，但应用效果表明，这些自动化焊接技术仍存在控制系统稳定性不高、焊缝跟踪系统抗干扰能力不足等缺陷，尤其是打底焊焊接质量不能满足船级社要求，因此其应用受到局限。

经对现有技术文献检索发现，中国专利文献号CN1405482，公开日2003-3-26，记载了一种“低速柴油机机架焊接方法”，该技术利用定位铁管等辅助夹具，采用一定的焊接顺序，或者改变坡口形式，以及换用不同形状的衬垫等方法，从工艺角度去解决机架的焊接变形问题，以提高焊接质量，从而在一定程度上提高了焊接效率和保证了焊接质量。但该焊接方法还是采用手工的半自动焊接方法，同样存在有焊接效率不高、焊接质量不稳定、焊接工作量极大、焊接质量受不同焊工的人为影响因素大等不足，同时对焊工的身体健康以及焊接品质的控制都极为不利。中国专利文献号CN 102009275 B，公开日2012-9-5，记载了一种“用于船用柴油机机架机座的自动焊接系统”，该专利描述了一种在焊接过程中利用激光视觉传感器进行实时跟踪焊接的自动焊接方法，其采用激光视觉传感器采集激光条纹投射到焊缝坡口上所产生的图像畸变，但该技术采用的是焊接过程中进行实时跟踪，而激光视觉传感器在采集焊接坡口的激光图像的过程中，极易受到焊接过程中产生的飞溅、烟尘及电弧的影响，从而导致极易产生焊接跑偏现象，严重地影响了焊接质量；此外，焊接过程产生的高温、烟尘、电弧等所造成的恶劣环境，也在一定程度上影响到控制系统的工作稳定性；特别是，该自动焊接系统目前还不能可靠地解决厚钢板打底焊的工艺问题。为此，根据柴油机机座机架的产品特点，针对柴油机机座机架上大部分为长度较长的厚钢板直线焊缝的特点，开发新的焊接技术方法以适应目前低速大功率柴油机高质量、高效率、低成本的制造要求已经迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种用于柴油机机座机架直线焊缝的单面自动焊接方法，以达到提高生产效率、降低环境对跟踪系统的影响和提升焊缝质量的效果。

为了实现以上目的，本发明提供的技术方案如下：

一种用于柴油机机座机架直线焊缝的单面自动焊接方法，采用工作站、板卡与驱动器相结合的方式实现自动化焊接专机的系统集成，包括有工作站、主轨道部件、龙门架部件、焊枪悬臂、十字调节机构、焊接摆动机构、焊接电源、导电机构、烟尘处理部件和跟踪伺服系统；该系统集成以所述工作站作为控制核心，通过所述跟踪伺服系统实现所述龙门架部件、主轨道部件、焊接摆动机构、焊枪悬臂和焊接电源的运动控制、跟踪、焊枪摆动、焊接、通信、数据采集、信息显示和系统工作状态监控的功能，采用示教式首尾二点定位的焊缝轨迹规划和双工位同步对称焊接工作模式，引入既控制电弧作用力又调整焊接电弧热输入的脉冲控制，实现所述柴油机机座机架直线焊缝的单面多道多层焊的自动跟踪实时焊接。

进一步地，所述的跟踪伺服系统包括运动控制卡和数据采集卡，通过所述龙门架部件实现所述示教式首尾二点定位的焊缝轨迹规划，避免该跟踪伺服系统受焊接弧光和烟尘的影响，确保焊缝跟踪在直线焊缝的单面多层多道焊条件下的适应性。

进一步地，所述的工作站采用密封的箱体结构，并用窗式空调保障环境达到恒温恒湿工况，以提高控制核心的抗尘抗海洋气候的工作可靠性和稳定性。

进一步地，所述的焊枪悬臂上设置有双枪式结构的焊枪。

进一步地，所述的焊接摆动机构包括交流伺服电机和TPG减速器，通过PLC达到控制所述焊枪的摆动角度、速度和驻停时间，实现所述焊枪的各种摆动动作和状态的快速切换。

进一步地，所述的导电机构为所述焊接电源与工件之间的接地连接，包括两滑块与导电排；当所述龙门架部件移动时，该两滑块在所述导电排上滑动且相互面接触，每一滑块能够根据该导电排的工作面在三维方向上自动调节位置状态，以保证与所述导电排可靠且充分接触导电。