[发明专利]复合热源螺柱焊机器人焊接方法及其系统

说明书

技术领域

本发明属于在钢、铝、铜基体上自动焊接钢、铝、铜等中大尺寸螺柱的特种焊接技术，特别是一种复合热源螺柱焊机器人焊接方法及其系统。

背景技术

在船体船舱中、兵器装甲车辆车体内部、各种压力容器内外壁、桥梁及其它领域均广泛应用钢基体与钢、铝、铜螺柱的焊接，螺柱焊接涉及的领域日益广泛。随着现代工业的快速发展，螺柱的使用率越来越高，需要焊接的螺柱数量也随之增加。现代机械制造技术要求螺柱焊接应具有快速、可靠、简化、操作简便、降低成本等特点。

电弧螺柱焊接方法(陶瓷环保护式及焊剂或气体保护式电弧螺柱焊)广泛应用于直径Φ3～Φ20mm的螺柱，在中厚板工件上施焊，在造船、冶金炉窑及建筑工业等行业得到了广泛应用。手动螺柱焊焊接，生产率低，每分钟只能焊10个左右。

目前国内外采用的螺柱焊工艺方法和焊接装备在薄、中厚度(如12～16mm以下)低碳钢使用效果良好，但对于大厚度板或碳当量很高的中薄钢板，电弧螺柱焊快速加热和急速冷却造成焊接接头极易产生裂纹、未熔合等缺陷，焊接质量不能保证，需要研究开发新型工艺方法，突破关键技术，解决中厚钢板螺柱焊接的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合热源螺柱焊机器人焊接方法及其系统，利用复合热源的优势进行厚大工件与螺柱的焊接，有效解决由热传导不均匀性引起的接头未熔合、夹渣等焊接缺陷，解决中厚板高拘束度和高碳当量接头因快速加热和高速冷却产生的脆性组织及可能的冷裂纹缺陷，特别是便于基于机器人技术和自动螺柱焊枪的中大尺寸范围的不同中大厚与碳当量含量高的钢板的螺柱焊接。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种焊接机器人复合热源螺柱焊接方法，当螺柱不需要焊后热处理时，其包括以下步骤：

步骤1，焊接机器人运动到待焊螺柱部位的工件上，气缸运动将感应加热环放置到待焊螺柱工件的上方；

步骤2，感应焊机与冷却水循环系统开启对该待焊螺柱部位工件进行感应加热；

步骤3，感应加热完毕后，气缸运动将感应加热环升离工件；

步骤4，焊接机器人运动将螺柱焊枪运动至待焊的已加热的螺柱部位的工件上方；

步骤5，启动螺柱焊枪，完成工件的焊接，焊接完成后，焊接机器人运动将机头装置移开，同时将感应加热环移动到焊接完成后的螺柱上方；

当螺柱需要焊后热处理时，还要进行如下处理：

步骤6，气缸运动将感应加热环进给到需要焊后热处理的螺柱上方；

步骤7，启动感应焊机与冷却水循环系统对螺柱进行焊后热处理；

步骤8，热处理完毕后，气缸运动将感应加热环升离螺柱，焊接机器人移动将机头装置移离工件，进行更换工件，进行下一个工件的焊接。

一种实现上述焊接机器人复合热源螺柱焊接方法的系统，包括焊接机器人、机器人控制系统、螺柱焊电源、感应焊机、冷却水循环系统，焊接机器人与机器人控制系统连接，螺柱焊接电源与机器人控制系统连接，感应焊机固定于焊接机器人的大臂上方，两者在作业工作中均接收机器人控制系统的控制信号，在焊接机器人手臂末端的法兰盘上固定焊接机器人复合热源螺柱焊接机头装置，该机头装置包括上连接板、导柱和气缸，导柱通过直线轴承与上连接板的一端固定，气缸通过螺纹套筒与上连接板固定，导柱和气缸的另一端分别与感应加热环固定装置固定安装，感应加热环固定安装于感应加热环固定装置上，焊枪连接件与上连接板的另一端连接，焊枪固定安装到焊枪连接件上，陶瓷环固定板通过导杆与焊枪连接安装，螺柱与焊枪的末端连接，所述的上连接板与焊接机器人手臂末端的法兰盘固定安装，冷却水循环系统与感应加热环连接，气缸、焊枪、感应加热焊机的控制均由机器人控制系统给出，并与机器人控制系统共同协同作用完成螺柱焊接作业。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1、是基于机器人技术的复合热源自动螺柱焊接；2、使用该装置可实现自动螺柱焊枪与机器人的有效整合；3、能够实现对中大厚板或碳当量含量很高的中薄钢板的螺柱焊接，焊接质量理想；4、能够对焊接后的螺柱与钢板进行焊后热处理，进一步提高焊接质量；5、螺柱焊接过程可实现自动化操作，效率明显提高。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明的焊接机器人复合热源螺柱焊接机头装置系统示意图。

图2是本发明的机头机械装置示意图。

图3是使用复合热源焊接的螺柱焊接效果图。

图4是未使用复合热源螺柱焊接的效果图。

具体实施方式