一种液压支架结构件窄坡口自动化焊接的方法与流程

本发明涉及一种焊接方法，具体的说，涉及了一种液压支架结构件窄坡口自动化焊接的方法。
背景技术：
：液压支架作为煤矿综采设备中主要的支护设备，具有自身体积和重量大、服役条件恶劣、箱型焊接结构多、焊缝复杂、焊接量大等特点。液压支架各部件均为由中厚板组成的箱型结构，一般的箱体由底板、立板和盖板等组成，其中盖板处的焊缝都为坡口焊缝，为了提高焊接效率，降低焊接成本，部分盖板坡口角度小于45°，一般在30-40°，我们将其称为窄坡口。一方面，盖板的板厚较厚，一般在20-30mm之间，由于坡口窄、深度大，坡口根部空间狭小，导致焊接电弧很难深入根部，普通的焊接方式很难将根部熔合，容易留下空隙，影响焊缝的性能；另一方面，理论上窄坡口的钝边一般为2mm左右，但由于切割误差，实际盖板零件的坡口钝边在0-4mm内浮动，且由于拼装精度较低，盖板零件形成的坡口间隙一致性差，一般在0-2mm范围内频繁变化，这导致各处的焊接效果难以保持一致性，焊接难度极大。目前行业内焊接液压支架结构件一般采用的焊丝均为实芯焊丝，焊丝直径有φ1.2mm和φ1.6mm两种，采用较小的焊丝φ1.2mm焊丝焊接窄坡口时，虽然较小的电流产生较小的电弧，有助于窄坡口的根部熔合，但这种焊丝的焊接效率低下，平均焊丝熔敷率只能达到5kg/h，不利于液压支架的自动化焊接，且严重制约了液压支架生产周期和焊接质量的提升；采用直径较粗的φ1.6mm焊丝后，虽然焊接效率有显著提高，但由于焊丝末端的电弧粗大，熔池无法进入窄坡口根部，造成焊缝根部熔合性差。目前针对具备坡口窄、深度大、钝边一致性差等特点的盖板窄坡口，还没有一种焊接效率高、焊接效果优异的焊接方法。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种焊接效率高、窄坡口根部熔合效果好、各处焊接效果一致性强、产品性能好的液压支架结构件窄坡口自动化焊接的方法。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种液压支架结构件窄坡口自动化焊接的方法，包括以下步骤：步骤s1、将待焊的液压支架结构件拼装成窄坡口，所述窄坡口的坡口角度为30-40°；步骤s2、对焊接机器人进行离线编程或现场编程示教；步骤s3、开启所述焊接机器人的大熔深功能，调整所述焊接机器人的焊枪角度，使所述焊枪平分所述窄坡口，进行压缩电弧大熔深打底焊接，焊接参数为：焊接电流300-340a，焊接电压27-32v，焊接速度35-45cm/min，焊丝干伸长20-25mm，焊丝端部摆动幅度2-4mm，保护气体为ar和co2的混合气体，流量20-30l/min；步骤s4、对所述窄坡口进行填充盖面焊，焊接参数为：焊接电流380-440a，焊接电压28-36v，焊接速度35-50cm/min，焊丝干伸长15-25mm，焊丝端部摆动幅度1-4mm，保护气体为ar和co2的混合气体，保护气体流量20-30l/min。基于上述，所述步骤s1中包括以下子步骤：（1）清理坡口的步骤，备好各待焊的液压支架结构件，清除坡口两侧30-50mm范围内的铁锈、油污、浮渣等杂质，用角磨机打磨坡口至出现金属光泽；（2）坡口拼装的步骤，将待焊液压支架结构件的坡口拼装在一起，拼装时要保证拼装间隙≤2mm；（3）点固焊接固定的步骤，对拼装好的窄坡口进行点固焊接，点固焊缝的高度小于5mm、长度为40-60mm、间隔为300-500mm，点固焊缝均布焊道。基于上述，步骤s3中进行打底焊接时，所述焊接机器人开启电弧跟踪功能，通过焊丝端部电弧的摆动感知并跟踪坡口焊缝的实际路径，打底焊接完成后，所述焊接机器人根据电弧跟踪的数据自动生成实际焊接路径，并根据窄坡口的角度、深度等数据自动生成填充盖面焊接程序。基于上述，步骤s3中进行打底焊接时，焊丝端部与坡口根部的间距小于1mm设置。基于上述，步骤s3中进行打底焊接时，所述焊接机器人开启恒定熔深功能，当由于所述窄坡口各处钝边出现误差而导致焊接过程中焊丝干伸长变化时，在设定的焊接参数下保证焊接电流、焊缝熔深和电弧形态保持不变。基于上述，步骤s3中进行打底焊接时，采用右焊法施焊，焊枪轴线与焊缝的法线夹角为10-20°。基于上述，所述焊接机器人焊枪的喷嘴前端为锥形结构。基于上述，所述焊接机器人焊接所用的焊丝直径为1.6mm。本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明在对所述窄坡口进行打底焊接时，采用所述焊接机器人的大熔深功能，通过长期试验摸索出匹配的焊接参数，采用压缩电弧，获得了具体较强穿透力的电弧，能够直接作用于所述窄坡口根部，保证所述窄坡口根部充分熔合，避免焊接过程中留下空隙，打底焊接完成后，再利用设定参数进行填充盖面焊，保证各道焊缝很好地熔合，从而得到性能优异的液压支架结构件。大量试验表明，采用本发明的参数进行打底焊接，能够解决液压支架窄坡口焊接时存在的坡口根部空间狭小、钝边一致性差、坡口间隙不一致，容易焊穿、焊漏等问题。进一步地，打底焊接时，将焊丝端部与坡口根部的间距设置为小于1mm，使得焊接时，压缩电弧能够直接作用于所述窄坡口根部，使熔合效果更好；打底焊接时，开启恒定熔深功能，可保证所述窄坡口各处钝边焊接效果的一致性，使焊接完成的液压支架结构件性能更好；打底焊接时，采用熔深更大的右焊法，并调整角度，使其更好的适用于所述窄坡口，使所述窄坡口根部熔合效果更好；将所述焊接机器人焊枪的喷嘴前端设置为锥形结构，方便在空间狭小的箱体结构或窄坡口内进行摆动焊接。更进一步地，由于本发明方法采用的电弧形态被压缩，使得在使用直径较粗的φ1.6mm焊丝时，熔池能够进入到所述窄坡口根部，能够将焊缝根部很好的熔合；经过试验，这样本专利方法使用φ1.6mm焊丝与传统方式采用φ1.2mm焊丝在焊接所述窄坡口时相比，焊缝的根部熔合更好，熔深更加均匀一致，质量得到了明显提升；平均焊接效率可提升40%以上；每吨焊丝综合焊接成本可节约1500元以上，非常有利于机器人自动焊接。下表为本发明方法与传统的φ1.2mm实芯焊丝的各项典型焊接参数和根部熔深数据的对比：焊接方式焊丝直径打底电流:a打底焊电压:v填充盖面焊电流：a填充盖面焊电压：v平均熔敷率kg/h焊缝根部熔合状况根部熔深一致性传统方式1.226026310314.860%概率焊缝根部熔合良好受坡口钝边影响大，熔深极不稳定本发明技术1.633031420336.880%概率焊缝根部熔合良好熔深稳定在2mm左右附图说明图1是本发明中液压支架结构件的箱体结构的结构示意图。图2是本发明中焊枪焊接窄坡口的枪姿结构示意图。图中：1.盖板；2.立板；3.底板；4.窄坡口；5.钝边；6.焊枪。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。如图1和图2所示，一种液压支架结构件窄坡口的自动化焊接方法，包括下述步骤：第一步、清理坡口的步骤，备好各待焊的液压支架结构件，清除坡口两侧30-50mm范围内的铁锈、油污、浮渣等杂质，用角磨机打磨坡口至出现金属光泽；第二步、坡口拼装的步骤，将待焊液压支架结构件的坡口拼装在一起，拼装时要保证拼装间隙≤2mm，坡口角度为30-40°（盖板1、立板2和底板3组成液压支架结构件的箱型结构）；第三步、点固焊接固定的步骤，对拼装好的窄坡口4进行点固焊接，点固焊缝的高度小于5mm、长度为40-60mm、间隔为300-500mm，点固焊缝均布焊道；第四步、对焊接机器人进行离线编程或现场编程示教；第五步、开启所述焊接机器人的大熔深功能，调整所述焊接机器人的焊枪6角度，使所述焊枪6平分所述窄坡口4，进行压缩电弧大熔深打底焊接，焊接参数为：焊接电流300-340a，焊接电压27-32v，焊接速度35-45cm/min，焊丝干伸长20-25mm，焊丝端部摆动幅度2-4mm，保护气体为ar和co2的混合气体，流量20-30l/min；进行打底焊接时，所述焊接机器人开启电弧跟踪功能，通过焊丝端部电弧的摆动感知并跟踪坡口焊缝的实际路径；进行打底焊接时，焊丝端部与窄坡口4根部的间距小于1mm设置，以便直接作用于所述窄坡口4根部；进行打底焊接时，所述焊接机器人开启恒定熔深功能，当由于所述窄坡口4各处钝边5出现误差而导致焊接过程中焊丝干伸长变化时，在设定的焊接参数下保证焊接电流、焊缝熔深和电弧形态保持不变，保证焊接效果的一致性；进行打底焊接时，采用右焊法施焊，焊枪6轴线与焊缝的法线夹角为10-20°，这样可以获得更大的熔深；第六步、打底焊接完成后，所述焊接机器人根据电弧跟踪的数据自动生成实际焊接路径，并根据窄坡口4的角度、深度等数据自动生成填充盖面焊接程序；第七步、对所述窄坡口4进行填充盖面焊，焊接参数为：焊接电流380-440a，焊接电压28-36v，焊接速度35-50cm/min，焊丝干伸长15-25mm，焊丝端部摆动幅度1-4mm，保护气体为ar和co2的混合气体，保护气体流量20-30l/min。为了方便在空间狭小的箱体结构或窄坡口4内进行摆动焊接，所述焊接机器人焊枪6的喷嘴前端为锥形结构，所述焊接机器人焊接所用的焊丝直径具体是为1.6mm。本发明方法与传统的φ1.2mm实芯焊丝的各项典型焊接参数和根部熔深数据的对比：焊接方式焊丝直径打底电流:a打底焊电压:v填充盖面焊电流：a填充盖面焊电压：v平均熔敷率kg/h焊缝根部熔合状况根部熔深一致性传统方式1.226026310314.860%概率焊缝根部熔合良好受坡口钝边影响大，熔深极不稳定本发明技术1.633031420336.880%概率焊缝根部熔合良好熔深稳定在2mm左右经过对比可知，这样本专利方法使用φ1.6mm焊丝与传统方式采用φ1.2mm焊丝在焊接所述窄坡口时相比，焊缝的根部熔合更好，熔深更加均匀一致，质量得到了明显提升；平均焊接效率可提升40%以上；每吨焊丝综合焊接成本可节约1500元以上，非常有利于机器人自动焊接。工作原理：对所述窄坡口4进行打底焊接时，采用所述焊接机器人的大熔深功能，通过长期试验摸索出匹配的焊接参数，采用压缩电弧，获得了具体较强穿透力的电弧，能够直接作用于所述窄坡口4根部，保证所述窄坡口4根部充分熔合，避免焊接过程中留下空隙，打底焊接完成后，再利用设定参数进行填充盖面焊，保证各道焊缝很好地熔合，从而得到性能优异的液压支架结构件。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。当前第1页12