[发明专利]无间隙材料之间的全位置悬凝型立焊装置

说明书

本发明公开了无间隙材料之间的全位置悬凝型立焊装置。所述装置包含六自由度模块1、垫板5、工具执行器8和控制器13，工具执行器8包括焊接金属丝9、回收模块10、加热伺服喷射模块11，并且加热伺服喷射模块11上置有视觉机构，并通过回收模块10和加热伺服喷射模块11等机构的共同作用在焊接处形成的动态稳定矢量伺服可控流场，克服立焊时熔滴的重力场，同时，通过回收模块10和加热伺服喷射模块11的保护气体对熔滴降温，使得焊接点处的熔滴稳定悬凝并可控增长，克服了传统的立焊接过程中存在的焊缝流动以及焊缝不均匀导致的缺陷，通过进行工艺融合实现了立焊缝一次焊接成型。

技术领域

本发明属于焊接工程技术领域，具体地说涉及一种无间隙材料之间的全位置悬凝型立焊装置及立焊方法，用于高端装备制造领域内大型结构结合材料的立焊。

背景技术

近几年，随着现代设备制造业的发展，高强度的厚截面焊接钢结构已逐渐应用于造船、海洋工程、压力容器制造等行业。由于变位困难，一些大尺寸的结构件必须采用全位置焊接技术，且使得全位置焊接的需求大幅增加，立焊作为全位置焊接的重要组成部分，其熔池金属和熔滴因受重力的影响具有下坠趋势。立焊焊接时由于焊缝宽深的不断变化，以及焊缝并不一定竖直的，很大程度是空间曲线焊缝，如何更好的实时对焊缝进行跟踪以对焊缝不同熔宽进行自适应焊接成为急需解决的问题，大型钢结构立焊缝的焊接，长期以来一直采用手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊和埋弧自动焊。这三种焊接方法都是靠多层多道焊接来完成立焊缝的焊接，费工费时效率低，焊接质量难以掌控，工人劳动强度也大。要实现立焊缝一次焊接成型的焊接技术，在焊接过程中关键技术是如何实现形成焊接熔池和熔池铁水冷凝成型，而要突破此项关键技术，一次成型焊接模块就是关键部件。

现有人工立焊缝的技术，要求工人技术高，立焊是用高级技工的手感，人工焊接工艺在凝固过程中熔融状态的动力粘度和相对粘度，一层层手工操作，人工立焊缝的缺点为：一、人员培养周期较长，人员工资高，高级技工流失严重；二、生产效率低；三、质量一致性不好，受人的因数影响较大；四、劳动强度高，因工艺要求连续焊接，中间过程间断影响材料结晶效果；五、工作环境差，粉尘、弧光等严重危害人员健康。

现有自动化立焊接的装备为，做一个特定形状的衬板、焊缝与被焊接的两个工件，形成焊接熔池的船形空间，特定形状的衬板一般加水冷，因为熔池与工件局部是临时性的接触，而特定形状的衬板是时时接触，特定形状的衬板过热会高温失效。现有自动化立焊接的装备的缺点为：一、特定形状的衬板，因焊接工艺需要，多为空间曲面外形，需要多轴数控加工，时间成本和费用较高；二、特定形状的衬板含有的水冷管线，故障率高；三、特定形状的衬板，为接触方式作业，影响焊枪和焊丝的焊接工艺作业空间；四、特定形状的衬板与熔池、焊缝和工件，摩擦磨损，对于特定形状的衬板损耗特别严重；五、特定形状的衬板与熔池、焊缝和工件，摩擦磨损力影响动力系统控制。

鉴于以上原因，因此，需要一种全位置悬凝型立焊装置及立焊方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种无间隙材料之间的全位置悬凝型立焊装置及立焊方法。本发明利用流体技术结合智能控制的方法，突破了焊接熔池和熔池铁水冷凝成型的关键技术，解决了传统的立焊接过程中存在的焊缝流动以及焊缝不均匀导致的难以一次焊接成型的缺陷，通过进行工艺融合实现了立焊缝一次焊接成型。

本发明的技术方案如下所述：

一种无间隙材料之间的全位置悬凝型立焊装置，包含六自由度模块1、垫板5、工具执行器8和控制器13，工具执行器8包括焊接金属丝9、回收模块10、加热伺服喷射模块11，并且加热伺服喷射模块11上置有视觉机构，能够动态的在线的判断熔融状态的焊接熔滴12的形状与焊接工艺特征，