一种上下游法兰自动化脉冲MIG堆焊铝青铜方法与流程

技术领域：

本发明涉及抽水蓄能领域，尤其涉及一种上下游法兰自动化脉冲mig堆焊铝青铜方法。

背景技术：
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在抽水蓄能球阀上下游法兰侧壁堆焊铝青铜可以改进表面的抗磨性能，上下游法兰直径2000mm～4000mm，铝青铜堆焊高度40mm～150mm。传统的制造工艺是采用手工堆焊，或应用焊接小车配合变位机在法兰面堆焊，存在如下问题：

1)铝青铜与异种材料母材的热膨胀系数等物性能存在较大差异，焊接性较差，焊接返修率较高，手工堆焊质量不稳定，需要质量稳定的焊接工艺；

2)大型法兰件内壁堆焊需要配合大型变位机，增加制造成本，需要尽量保证工件不动或少量移动；

3)焊接过程中产生有害的铝青铜蒸汽，危害焊工身体健康，需要自动化焊接；

4)传统铝青铜堆焊工艺对焊接预热温度要求较高，直接影响生产效率；

5)多层多道焊的焊接质量控制一直是焊接的难题，亟需对焊接形貌和焊枪位置进行定量化研究；

以上背景亟需一种上下游法兰自动化脉冲mig堆焊铝青铜方法，但是目前铝青铜堆焊焊接工艺经验不足，铝青铜多层多道自动化脉冲mig堆焊国内无相关制造经验。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种上下游法兰自动化脉冲mig堆焊铝青铜方法，通过合理的示教手段和焊接制造工艺，获得高低宽窄一致的焊缝成型，避免焊接未熔合和气孔等缺陷，提高工件焊接质量。本发明的技术方案是：

1)上下游法兰固定在支墩上，悬挂倒装焊接机器人对上下游法兰进行堆焊；

2)针对上下游法兰的打底第一道焊缝进行焊接机器人示教，示教轨迹为圆形，示教点包含焊接机器人的绝对坐标系x轴、绝对坐标系y轴与上下游法兰的四个交点；利用示教器显示屏上反馈的坐标参数，调节焊接机器人焊枪喷嘴与上下游法兰堆焊表面距离和角度，其中焊枪喷嘴与上下游法兰堆焊表面最小距离为12mm～16mm，焊枪喷嘴与焊接方向角度呈95°～105°，焊枪喷嘴在水平方向上向下倾斜角度呈30°～45°；

3)以示教的打底第一道焊缝为基准，设定焊缝偏移尺寸和焊枪角度，获得上下游法兰除打底第一道焊缝以外的堆焊焊缝。垂直方向焊缝偏移量为4mm～6mm，水平方向焊缝偏移量为5mm～7mm；对于打底第二道焊缝，焊枪喷嘴与焊接方向角度呈95°～105°，焊枪喷嘴在水平方向上向下倾斜角度呈30°～45°；对于除打底第一道焊缝和打底第二道焊缝以外的堆焊焊缝，焊枪喷嘴与焊接方向角度呈95°～105°，焊枪喷嘴在水平方向上向下倾斜角度呈5°～20°；

4)正式焊接：焊丝为ercual-a2焊丝，保护气体为纯度≥99.99％的ar，气体流量为20l/min～23l/min，预热温度不小于16℃，层间温度不大于150℃，采用脉冲mig焊接方法：焊接工艺参数为：电流230a～270a，电压25v～28v，弧长修正+3％～+10％，焊接速度25cm/min～40cm/min。

技术效果：

本发明能够对上下游法兰自动化脉冲mig堆焊铝青铜，具有以下技术优点：

1)本发明所使用的工艺方法，焊接过程质量稳定，不受人为因素影响，大大提升了铝青铜焊缝加工后的pt探伤合格率；机器人焊接能够严格按照预定的工艺规范执行作业，精确控制焊缝熔合比，保证硬度不低于130hb，满足抗磨要求；

2)本发明所使用的工艺方法，不需要变位机，仅使用成本较低的支墩，大大降低了制造成本，工艺方法的通用性大大增强；

3)本发明所使用的工艺方法使用机器人自动化焊接，可以让操作者远离有毒环境，保护操作者身体健康；

4)本发明所使用的工艺方法通过采用脉冲mig焊，能够使电弧能量集中，电弧冲击力强，因此预热温度较低，缩短了生产时间，延长机器人使用寿命；

5)本发明所使用的焊接工艺方法，通过焊缝定量化测量和焊接收缩量的测量，实现可控的机器人自动化多层多道焊接；

6)本发明所使用的示教方式，在焊接机器人第一轴中心轴线(4)与上下游法兰(1)轴心重合的位置，选择焊接机器人(2)绝对坐标系中x、y轴与上下游法兰(1)的四个交点作为圆形轨迹示教点，此时示教器能够直观、准确反映焊枪喷嘴(3)与圆形示教轨迹的夹角，可以控制焊枪喷嘴(3)角度相对于圆形轨迹示教点切线方向保持一致，避免多层多道焊焊接角度的累积偏差影响后续焊缝焊接质量。

本发明是对传统焊接方法的革新，焊接操作性强，降低成本和对工装的依赖，焊接质量达到设计要求。

附图说明：

图1为上下游法兰自动化脉冲mig堆焊铝青铜示意图

图2为上下游法兰堆焊面示意图

附图中：

1上下游法兰2焊接机器人

3焊枪喷嘴4焊接机器人第一轴中心轴线

5支墩6绝对坐标系x轴

7绝对坐标系y轴8打底第一道焊缝

9打底第二道焊缝

具体实施方式：

本发明提供一种上下游法兰自动化脉冲mig堆焊铝青铜的工艺方法，根据本发明提出的技术方案，具体实施例如下：

1)如图1所示，将上下游法兰1调平垫稳：吊放上下游法兰1于支墩5上，使用水平仪调平，保证上下游法兰1水平度±2mm；调节机器人位置使焊接机器人第一轴中心轴线4与上下游法兰1轴心重合，同轴度±5mm；

2)针对上下游法兰1的打底第一道焊缝8进行焊接机器人2示教，示教轨迹为圆形，示教点包含焊接机器人2的绝对坐标系x轴6、绝对坐标系y轴7与上下游法兰1的四个交点；根据示教面板x、y、z值和α、β、γ空间角度值，调节焊接机器人焊枪喷嘴3与上下游法兰1堆焊表面距离和角度，其中焊枪喷嘴3与上下游法兰1堆焊表面最小距离为12mm～16mm，焊枪喷嘴3与焊接方向角度呈95°～105°，焊枪喷嘴3在水平方向上向下倾斜角度呈30°～45°；

3)以示教的打底第一道焊缝8为基准，设定焊缝偏移尺寸和焊枪角度，获得上下游法兰1除打底第一道焊缝8以外的堆焊焊缝。垂直方向焊缝偏移量为4mm～6mm，水平方向焊缝偏移量为5mm～7mm；对于打底第二道焊缝9，焊枪喷嘴3与焊接方向角度呈95°～105°，焊枪喷嘴3在水平方向上向下倾斜角度呈30°～45°；对于除打底第一道焊缝8和打底第二道焊缝9以外的堆焊焊缝，焊枪喷嘴3与焊接方向角度呈95°～105°，焊枪喷嘴3在水平方向上向下倾斜角度呈5°～20°；

4)正式焊接：焊丝为ercual-a2焊丝，保护气体为纯度≥99.99％的ar，气体流量为20l/min～23l/min，预热温度不小于16℃，层间温度不大于150℃，采用脉冲mig焊接方法，焊接工艺参数为：电流230a～270a，电压25v～28v，弧长修正+3％～+10％，焊接速度25cm/min～40cm/min。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求的保护范围由权利要求书及其等效物界定。