铝合金双面双弧自动MIG焊焊接的装置及方法与流程

本发明涉及焊接设备领域，特别涉及一种铝合金双面双弧自动MIG焊焊接的装置及方法。

背景技术：

铝合金由于具有强度高、耐腐蚀性好等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造等领域。近年来，随着科学技术及工业的快速发展，对于铝合金焊接结构件的需求不断增加，使得研发高效率、高质量的铝合金焊接技术成为研究热点。

双面双弧焊（Double-Sided Arc Welding，简称为DSAW）是一种新型的高效率的焊接方法，它采用两个同种电弧或不同的电弧在工件的两面同时施焊，具有热输入小、焊接变形和热影响区小、显著增加熔深、焊接生产效率高的特点，提高了焊接电弧的穿透能力，能够在一定程度上解决一直困扰弧焊领域的高生产效率和高焊接质量的矛盾。双面双弧焊根据两个电弧的相对位置可分成非对称焊接和对称焊接。

目前，双面双弧对称焊接采用手工焊接，焊接质量过于依赖于焊工的操作技巧和经验，同时焊接过程中焊工劳动强度大，劳动条件差，因而与自动化焊接相比，手工焊接的焊接质量稳定性差，焊接效率低，并且焊接产品缺陷多，易变形，从而造成焊接质量无法保障，废品率高，焊接成本高。亟待改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铝合金双面双弧自动MIG焊焊接的装置及方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明通过工控机对双焊接电源及双机械手系统一体化协同控制，调整焊接脉冲电流、焊接速度等工艺参数，实现双面双弧同步对称焊接，解决了手工对称焊接的焊接质量稳定性差的问题，减少了焊接变形，提高了焊接效率，减少焊接缺陷，节约焊接成本，确保了焊接质量。熔化极惰性气体保护焊（Metal Inert Gas Welding，简称为MIG焊）是一种使用熔化电极，以Ar或He等惰性气体充当保护气体的焊接方法。该方法特别适合于焊接不锈钢、铜、铝及其合金等材料，焊接过程几乎没有氧化烧损，劳动生产率较高。而且采用MIG焊焊接铝及铝合金时，对其具有良好的阴极雾化作用，可有效的去除氧化膜，提高接头的焊接质量。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

铝合金双面双弧自动MIG焊焊接的装置，包括MIG焊枪1、焊枪支架2、三坐标机械手3、焊枪角度自动调节装置4、轴承5、伺服电机6、工件立板7、工件底板8及工控机9，所述MIG焊枪1固定在焊枪支架2上，焊枪支架2通过设置在焊枪角度自动调节装置4内部的伺服电机6和轴承5连接在焊枪角度自动调节装置4上，焊枪角度自动调节装置4通过螺栓固定连接在三坐标机械手3上。

所述的焊枪支架2通过焊枪角度自动调节装置4中的伺服电机6与工控机9连接，由工控机9控制焊枪角度自动调节装置4中的伺服电机6调整焊接过程的角度。

所述的MIG焊枪1设有两个，两个MIG焊枪1相对于工件对称布置，且MIG焊枪1的枪头与工件立板7之间的距离为1mm～10mm；MIG焊枪1的中心线与工件底板8的水平中心线夹角为28°～32°。

本发明的另一目的在于提供一种铝合金双面双弧自动MIG焊焊接的方法，包括如下步骤：

（1）将待焊接的工件立板7开50°坡口，钝变为2mm，并对焊接接触表面进行打磨，去除氧化膜，固定工件，组对间隙为0～3mm；

（2）打开氩气气阀，调整氩气流量为12～18L/min，打开水冷装置，开启送丝装置、焊接电源；

（3）设定参数，焊接电流为130～200A，电弧电压为20～25V，焊接速度为5mm/s；

（4）由工控机9控制同时引燃两个MIG电弧，两个MIG焊枪1开始匀速移动；

（5）焊接完成后，关闭MIG焊枪1的电源。

所述的焊接电源采用非同步协同式直流脉冲模式，即两个电源脉冲的高电平与低电平不同时出现但脉冲周期、幅值等完全相同。

本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）焊接过程中，焊枪由电机带动匀速移动焊接，提高了焊接稳定性和焊缝质量；

（2）由于两个MIG电源模块采用非同步协同式直流脉冲模式，有利于控制电弧，降低了电弧之间的相互作用，使熔池能够得到恒定的热量输入，因此提高了电弧能量的利用率，保证了焊接过程的稳定性；

（3）相比于单面单弧焊，双面双弧MIG焊有助于改善焊缝成型，减少焊接变形，调整工件的残余应力分布，降低接头残余应力；

（4）双面双弧焊能够提高一次焊接合格率，节省工艺材料，提高焊接效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的铝合金双面双弧自动MIG焊焊接的装置结构示意图；

图2为本发明的焊枪角度自动调节装置的结构示意图；

图3为本发明的焊枪角度自动调节装置的剖面图；

图4为本发明的焊接电源的脉冲信号的示意图。

图中：1、MIG焊枪；2、焊枪支架；3、三坐标机械手；4、焊枪角度自动调节装置；5、轴承；6、伺服电机；7、工件立板；8、工件底板；9、工控机。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。附图中只说明了该装置以及监测方法自身的连接方式，焊接过程所必须的气路、水路和电路接法都是使用常规接法，所以不再进行说明。

参见图1至图4所示，本发明的铝合金双面双弧自动MIG焊焊接的装置，包括MIG焊枪1、焊枪支架2、三坐标机械手3、焊枪角度自动调节装置4、轴承5、伺服电机6、工件立板7、工件底板8及工控机9，所述MIG焊枪1固定在焊枪支架2上，焊枪支架2通过通过设置在焊枪角度自动调节装置4内部的伺服电机6和轴承5连接在焊枪角度自动调节装置4上，焊枪角度自动调节装置4通过螺栓固定连接在三坐标机械手3上。可以通过工控机9及焊枪角度自动调节装置4对MIG焊枪1与工件的距离及相对角度进行精确调节，以及焊枪与焊枪相对于工件的位置调节，并通过工控机9对双焊接电源及双机械手系统一体化协同控制，调整焊接脉冲电流、焊接速度等工艺参数，实现双面双弧同步对称焊接。本发明采用双面双弧自动焊的焊接方式，解决了手工对称焊接的焊接质量稳定性差的问题，减少了焊接变形，提高了焊接效率，减少焊接缺陷，节约焊接成本，确保了焊接质量。

所述的焊枪支架2通过焊枪角度自动调节装置4中的伺服电机6与工控机9连接，由工控机9控制焊枪角度自动调节装置4中的伺服电机6调整焊接过程的角度。

所述的MIG焊枪1设有两个，两个MIG焊枪1相对于工件对称布置，且MIG焊枪1的枪头与工件立板7之间的距离为1mm～10mm；MIG焊枪1的中心线与工件底板8的水平中心线夹角为28°～32°。

参见图1至图4所示，本发明的铝合金双面双弧自动MIG焊焊接的方法，包括如下步骤：

（1）将待焊接的工件立板7加工成50°坡口，钝变为2mm。焊接前，并对焊接接触表面进行打磨，去除氧化膜，固定工件，组对间隙为0～3mm；

（2）通过工控机9控制三坐标机械手3和焊枪角度自动调节装置4将两个MIG焊枪1调整到所要求的角度和位置，打开氩气气阀，调整氩气流量为12～18L/min，打开水冷装置，开启送丝装置、焊接电源；

（3）设定参数，焊接电流为130～200A，电弧电压为20～25V，焊接速度为5mm/s；

（4）由工控机9控制同时引燃两个MIG电弧，两个MIG焊枪1开始匀速移动；

（5）焊接完成后，关闭MIG焊枪1的电源。

所述的焊接电源采用非同步协同式直流脉冲模式，即两个电源脉冲的高电平与低电平不同时出现但脉冲周期、幅值等完全相同。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。