[发明专利]一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊接装置

权利要求书

1.一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊接装置，所述埋弧焊接装置采用焊丝对所述船舶的不规则焊缝区域进行自动埋弧焊接，其中，所述埋弧焊接装置包括小车平台、走行部、设备梁，走行部包括车轮和走行驱动电机，走行驱动电机通过传动机构连接车轮并驱动车轮行走，所述走行驱动电机和车轮设置在小车平台的底部，所述设备梁为L形结构，设备梁的竖直部分的一端安装在小车平台上，设备梁的竖直部分的另一端与水平延伸的悬置部分连接；所述埋弧焊接装置还包括焊丝盘、导丝管、焊丝摆动部、导向管、焊剂仓、焊剂导管以及激光轮廓仪，所述焊丝盘、焊剂仓和激光轮廓仪在朝向远离小车平台的方向上依次布置在所述设备梁的悬置部分上，其中，所述导向管、焊丝摆动部、导丝管依次连接并连接至焊丝盘，所述焊剂导管连接至焊剂仓，所述激光轮廓仪布置在所述设备梁的悬置部分的最外侧；所述埋弧焊接装置还包括控制器，所述激光轮廓仪、焊丝摆动部、走行部与控制器连接，控制器接收激光轮廓仪的数据来控制走行部的行走速度以及焊丝摆动部的摆动角度和保持时间；其中，所述焊丝的成分，以重量百分比计，为：C 0.10％～0.15％，Si0.60％～1.2％，Mn 0.80％～1.50％，Cr 0.50％～1.00％，Ni 0.80％～1.40％，P＜0.010％，S＜0.005％，Ti 0.01％～0.10％，Mo＜0.60％，Cu 0.50％～1.20％，Al 0.01％～0.06％，Nb 0.003～0.06％，V 0～0.08％，其余为Fe和杂质；

其中，所述控制器包括焊缝区域探测模块、焊接模型构建模块、控制模块，其中焊缝区域探测模块接收激光轮廓仪对焊缝区域中各区段的测量数据并用于构造焊缝区域中各区段的焊缝坡口轮廓，焊接模型构建模块接收焊缝区域探测模块形成的焊缝区域中各区段的焊缝坡口轮廓，计算得到每一个区段中不同位置处所需的焊丝熔融量，进一步获取焊丝的熔滴速度，计算得到在焊缝区域中每一个区段位置处所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间，并将计算得到的导向管停留的位置信息以及导向管在对应位置处停留时间的信息传送至控制模块，由控制模块将包含所述导向管停留的位置信息以及导向管在对应位置处停留时间的信息的控制数据传送到所述走行部和所述焊丝摆动部；

在计算每一个区段中的所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，将所述埋弧焊接装置的行走速度、所述位置的深度情况以及坡口边缘的轮廓作为修正参数；

在计算每一个区段中所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，当两个相邻位置中一个位置处的深度不小于另一个位置处的深度的70％时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管在该分段处停留的时间；

在计算每一个区段中所述导向管停留的位置以及在该位置处的停留时间时，对于该区段中的坡口边缘的两个相邻位置，当该两个相邻位置处的坡口边缘的切线斜角都不大于30°时，或者该两个相邻位置中一个位置处的坡口边缘距离参考线的垂线长度不小于另一个位置处的坡口边缘距离所述参考线的垂线长度的90％时，该两个相邻位置合并为一个分段来计算所述导向管在该分段处停留的时间。

2.根据权利要求1所述的一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊接装置，其特征在于，所述走行驱动电机为步进电机。

3.根据权利要求1所述的一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊接装置，其特征在于，所述焊丝摆动部包括焊丝摆动电机、摆动传动机构、焊丝摆动导管，焊丝摆动电机选用步进电机，摆动传动机构为滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构包括丝杠和滚珠套筒，其中丝杠与焊丝摆动电机的输出轴相连，所述滚珠套筒与导向管、焊丝摆动导管相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊接装置，其特征在于，所述滚珠套筒与所述导向管固定连接，所述焊丝摆动导管与导向管或滚珠套筒枢转地连接，并且能够随着导向管和滚珠套筒的平移而倾斜地转动。

5.根据权利要求1所述的一种用于在极地超低温环境中工作的船舶的埋弧焊接装置，其特征在于，所述参考线为直线且沿焊缝区域的纵向延伸，该参考线为垂直于所述两个相邻位置中一个位置处的坡口位于焊缝纵向方向的两侧边缘连线，并且参考线与所述两侧边缘连线正交于所述两侧边缘连线的中点。