[发明专利]一种基于Key-TIG技术的单面双面成型焊接方法及智能装备

说明书

本发明针现代工业生产对高效单面焊双面成型焊接技术的迫切需求，基于Key‑TIG深熔匙孔焊接技术原理，提出了一种基于Key‑TIG单面焊双面成型焊接技术的智能装备设计，该装备由Key‑TIG深熔焊接系统和激光轮廓在线检测系统构成，综合运用了Key‑TIG深熔焊接技术的单面焊双面成型焊接和深熔焊接、以及在线检测的技术优点，解决Key‑TIG焊接装配要求较高，单面焊双面成型合格率不高等技术瓶颈，可以实现高效率、高质量单面焊双面成型焊接，降低了焊接操作难度，易于实现焊接自动化。

技术领域

本发明涉及焊接技术与装备领域，特别是涉及一种基于Key-TIG技术的单面双面成型焊接方法及智能装备。

背景技术

焊接技术在航空航天、核能装备、船舶海工、石油炼化、重型机械等领域有着广泛应用，在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。但是由于焊接成型原理限制，焊接通常难以实现单面焊双面成型，因此为达到质量要求，对于关键构件的焊接接头一般采用双面来完成；这就造成了焊接工序的增加，同时为了保证焊接可达性，增加了工艺设计的难度。目前，常用的单面双面成型的焊接方法是手工电弧焊（SMAW）、钨极氩弧焊（TIG）、等离子焊接和激光焊接；手工电弧焊（SMAW）、钨极氩弧焊（TIG）对焊接操作人员的技术水平要求较高；等离子焊接和激光焊接的设备投资成本较高，且对焊接装配要求较高，例如激光焊接的装配间隙要求小于0.1mm。匙孔焊接，简称Key-TIG，是一种通过大电流形成锁孔而实现深熔焊的一种新型焊接方法；它可对3-16mm的母材实现单面焊接双面成型，具有高效率、高质量和低成本优势，具有良好的应用前景。Key-TIG焊接的质量与待焊构件的装配状态，特别是装配间隙密切相关；在同样的焊接电流下，装配间隙过小时，不能形成锁孔，不能实现单面焊双面成型，当装配间隙过大时，容易焊穿，也不能形成单面焊双面成型。因此有必要开发一种的智能焊接控制方法，确保焊接电流与装配间隙相匹配，以焊接质量。传统的保证Key-TIG单面焊接双面成型的焊接质量方法主要有两种：一种是前序控制，即严格控制焊接作业前的下料工序和装配工序，确保待焊构件的装配间隙稳定在0-0.5mm范围内，这种方法增加了整体的生产成本；另一种方法是人为过程干预，即在焊接过程中，有经验的焊工观察熔池状态，并根据熔池的状态，调整焊接电流大小，以实现单面焊双面成型，这种控制方法提高了操作焊工的技术水平要求，而且不利于实现焊接的自动化。

发明内容

本发明针对Key-TIG焊接单面焊双面成型的技术瓶颈，基于自适应控制原理，提出了一种Key-TIG单面焊双面成型焊接智能装备设计，用来解决Key-TIG焊接装配要求较高，单面焊双面成型合格率不高等问题，设计的装备可以实现高效率、高质量单面焊双面成型，易于实现焊接自动化。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于Key-TIG技术的单面双面成型焊接方法及智能装备，包括：Key-TIG深熔焊焊接系统、激光轮廓在线检测系统。

所述Key-TIG深熔焊焊接系统由焊接电源、焊枪、冷水机、氩气瓶组成。

所述焊接电源用于为整个焊接过程提供电源。

所述焊枪为K-TIG焊专用焊枪，且可调节的范围为0-1000A。

所述冷水机用于焊接过程中对焊枪及时进行冷却。

所述氩气瓶用于给整个焊接过程提供保护气体，焊接过程中同时给焊缝的表面以及底部通保护气体保证焊缝不被氧化。

所述激光轮廓在线检测系统，由激光测量传感器和数据处理器组成。

所述激光测量传感器，用于实现对焊前装配间隙信息的测量。

所述数据处理器，对对激光测量传感器采集装配信息进行储存、分析并根据焊接专家数据库给定焊接电流。