移动式焊接机器人在港珠澳大桥钢主梁大节段中的应用

目前钢箱梁节段组焊仍以手工焊为主,自动化程度低。针对港珠澳大桥组合梁钢主梁节段制作及总拼焊接自动化需求和特点,本公司定制了一种轨道式的移动焊接机器人,具有无盲区焊接、喇叭口焊接等自动焊接功能。针对常用的钢梁焊接形式,开展了立焊、立仰焊、横焊等多种不同工况以及标准坡口和喇叭口等不同坡口形式的机器人自动焊接试验,试验所焊焊缝外观成形和内部质量均符合规范要求。该移动式焊接机器人已在港珠澳大桥组合梁钢主梁中山总拼现场大范围应用,焊缝一次探伤合格率达到99.64%,与手工焊相比,生产效率提高50%,人工成本降低50%,取得了很好的经济和社会效益,可供类似项目借鉴。     

两种常见焊接接头的机器人焊接工艺

采用弧焊机器人进行了8 mm厚板对接平位焊、6 mm厚板T形接头平角焊试验,重点分析了坡口根部间隙、焊枪角度、电弧电压、焊接电流和焊接速度对板对接打底层焊缝成形、背面焊缝宽度和余高的影响,以及焊接速度、电弧电压和焊接电流对T形接头焊缝成形、焊脚尺寸和凸度的影响。通过试验优化了焊接工艺参数,获得了正反面成形美观、熔合良好、焊缝宽窄和高低均匀的对接接头;试验测得对接接头背面焊缝宽度为4.04 mm,背面焊缝余高为0.17 mm,正面焊缝宽度为14.20 mm,正面焊缝余高为1.22 mm。采用优化后的焊接工艺参数对T形接头进行了焊接试验,角焊缝两焊趾区域熔合良好、焊缝平齐、焊缝表面微下凹,试验测得焊脚尺寸为6.8 mm。     

关于桥式起重机大梁腹板与蓋板对接接头的改进意见

桥式起重机大梁如图1,有箱形和工字形两种结构形式,跨度由10公尺到32公尺,因此腹板与盖板必须对接。现在就对接接头形式提出几点意见。 1.接头焊接采用埋弧自动焊或半自动焊。腹板与盖板的对接焊缝是大梁的主要焊缝,为了保证焊缝质量,所有对接接头应尽可能采用焊剂层下的自动焊或半自动焊。     

波形钢腹板梁全熔透焊缝高效焊接方法的应用及变形控制

波形钢腹板钢混组合梁桥是一种新型的公路钢桥梁结构形式,常规焊接工艺及焊后变形热矫正方法较难实现钢梁的高效、高质量、高标准厂内加工制造,通过波形钢腹板梁全熔透焊缝高效焊接方法应用及变形控制分析,以实现波形钢腹板梁腹板与顶底板全熔透角接焊缝的不清根高效焊接,以及通过新型变形矫正机进行钢梁焊后变形矫正,为实现波形钢腹板梁工厂内工业化、智能化、自动化建造打下坚实基础。     

自动化焊接技术和装备提升钢桥制造水平

为提高钢桥焊接质量,改善钢桥面板抗疲劳性能,我国近些年进行了一系列的钢桥自动化焊接技术研究,研发了U肋板单元自动组装机床、U肋板单元机器人焊接系统、横隔板单元机器人焊接系统、U肋內焊专机等装备,实现了U肋内侧角焊缝焊接以及U肋角焊缝全熔透焊接技术,提高板单元制造的智能化水平和焊接质量;在钢桥节段整拼和桥位焊接阶段,研究应用了自动焊小车、小型便携式焊接机器人和参数化焊接机器人等,尽可能地提高了现场焊接的质量和生产效率。自动化焊接技术提升了我国钢桥梁制造智能化水平,带动了相关行业的发展。     

旁轴式Plasma-MAG复合焊工艺研究

搭建Plasma-MIG/MAG复合焊试验平台,进行系列复合焊焊接试验,结果表明,Plasma-MAG复合焊一次焊接熔深明显大于单独MAG焊的熔深;能够实现14 mm厚I形坡口和20 mm厚X形坡口的低合金高强钢双面2道全熔透焊接;焊缝成形均匀美观,微观显微组织及冲击韧性良好。     

基于焊缝跟踪控制系统的机器人FSW实现及表面质量

焊缝跟踪控制系统的应用对机器人搅拌摩擦焊接接头的表面质量具有重要作用。为研究焊缝跟踪系统对机器人搅拌摩擦焊缝的控制效果,设计了一种基于激光视觉传感器和PD纠偏算法的焊缝跟踪控制系统。以3 mm厚2A12-T4铝合金板材为试验材料,进行了斜线焊缝的跟踪引导焊接以及曲线焊缝的纠偏焊接试验,观察分析焊速200mm/min下斜线和曲线焊缝焊接后接头的表面质量。结果表明:两种焊缝接头表面均匀平整,本试验设计的焊缝跟踪控制系统有助于提高机器人搅拌摩擦焊焊缝的表面成形质量。     

钢箱梁桥焊缝的超声波探伤

随着我国交通运输业的快速发展,高速公路和铁路上的钢制桥梁越来越多(如昆明-安宁高速公路上使用了较多跨度很大的钢箱梁桥)。按照图纸技术条件及规范要求,钢箱梁桥构件的腹板、顶板、底板的拼接为全熔透对接焊缝,腹板与顶板、底板的连接为全熔透角焊缝。对需要焊透的焊缝按技术条件及规范要求进行超声波探伤,以确保焊缝内不存在未焊透等缺陷,从而保证钢箱梁桥的焊接质量。1超声波检测方案钢箱梁桥材质一般为Q345q(D)钢,腹板厚度为12~20 mm,顶板、底板厚度为14~20 mm,钢箱梁桥跨度长为35~50 m,焊缝多用二氧化碳气体保护焊,一般角焊缝焊脚尺寸为hf=0.7t(t为腹板厚度),对接焊缝余高≤4.0 mm。气孔和夹渣是体积型缺陷,只要不超标,危害性较小,而裂纹、未焊透和未熔合是平面型缺陷,在运行中容易发展扩大,危害性较大,是绝对不允许存在的。钢箱梁桥的全熔透角焊缝是T形接头,腹板厚12 mm,钢箱梁内侧开V形坡口;腹板厚14 mm以上钢箱梁开K形坡口,不留钝边,根部留3 mm间隙,先焊内侧,外侧碳刨清根。根据钢箱梁桥设计图纸、技术规范及JTJ041—2000《公路桥涵施工技术规范》标准要求,各种构件焊缝质量等级及缺...     

焊接工艺参数对机器人横焊单面焊双面成形的影响

文中对3 mm厚Q345E钢对接接头V形坡口的机器人脉冲横焊工艺进行了研究,试验分析了不同热输入对焊缝成形的影响,通过拉伸、硬度等力学性能试验,分析了焊接接头力学性能,并分析了焊缝区和热影响区的室温金相组织,为进一步评价接头性能提供了试验依据。     

厚板T形接头机器人焊接工艺研究与应用

为提高焊接效率,降低工人劳动强度,针对建筑钢结构制造中的焊接结构特点,研究厚板T形接头双面坡口(K形坡口)机器人自动化焊接工艺。介绍了Mini型焊接机器人系统组成及结构特点,组装过程使用直径5.0 mm的粗焊丝控制组装间隙,通过三角形陶瓷衬垫保证机器人打底焊背面焊缝成形,采用手动检测的方式检测焊缝信息并生成焊接工艺参数,在端部定位焊点上接触引弧,实现厚板T形接头的机器人自动焊接。     

盾构机焊接/切割机器人研制

针对盾构机盾体结构复杂、焊接耗时长这一问题,设计了全自动焊接/切割机器人。该机器人同时具备焊接/切割功能,能够进行多层多道自动焊接,并满足焊缝自动切割要求;焊接机器人控制系统具有横焊、平焊、立焊三种位置的焊接数据库,每个数据库中层数、道数可灵活设置;具有坡口规划和轨迹存储功能,实现不规则坡口的多层多道自动焊。利用所研发的焊接/切割机器人进行盾体自动焊接及切割试验,试验结果表明,该机器人能够满足盾构机盾体焊缝自动焊接及切割要求。     

纯铝中厚板双丝单面焊双面成形工艺

针对厚度为12 mm的纯铝板材,采用自动双丝焊技术进行焊接工艺试验.试验结果表明:采用自动双丝焊技术焊接12 mm厚纯铝板可一次性成形,单面焊双面成形.焊接过程稳定、焊缝成形好,焊接接头具有优良的焊接质量和力学性能.     

盾构机焊接/切割机器人的研制

针对盾构机盾体结构复杂、焊接耗时长这一问题,设计了全自动焊接/切割机器人.该机器人同时具备焊接/切割功能,能够进行多层多道自动焊接,并满足焊缝自动切割要求;焊接机器人控制系统具有横焊、平焊、立焊三种位置的焊接数据库,每个数据库中层数、道数可灵活设置;具有坡口规划和轨迹存储功能,实现不规则坡口的多层多道自动焊.利用所研发的焊接/切割机器人进行盾体自动焊接及切割试验,试验结果表明,该机器人能够满足盾构机盾体焊缝自动焊接及切割要求.     

油气管道全位置单枪双丝自动焊接技术

依据双丝焊技术原理,研制管道全位置单枪双丝自动焊系统,并针对X80钢级管线钢进行焊接试验,制定"内焊机根焊+单枪双丝全位置自动焊填充、盖面焊"的高效焊接工艺.结果表明,管道全位置单枪双丝焊接可有效解决现有管道焊接施工中出现的焊缝层间未熔合、气孔、未焊透、焊道不连续、咬边等缺陷,保证焊接质量.同时,可将管道焊缝的单层填充厚度由传统自动焊接工艺下的2~3 mm提升至4~6 mm,且焊缝成形美观、力学性能优良,满足了管道建设工程高效化施工对焊接高效率的要求,对油气长输管道的现场焊接施工具有应用价值与指导意义.     

厚板V形坡口机器人填充焊接工艺研究

针对厚板V形坡口的焊缝宽、母材厚、焊接轨迹曲线与待焊工件焊缝中心线不一致等问题,设计了一套摆动焊接程序,在机器人离线编程软件中进行工作站建模、离线编程、运动轨迹仿真,仿真结果满足试验要求。使用六轴机器人、Fronius焊机等搭建试验系统,采用经典的单一变量控制理论,选择最优焊接参数。使用厚度为18mm的低碳钢板,对V形坡口进行多次填充焊以及盖面焊。试验结果表明,焊接工艺良好,V形坡口两侧的母材熔合情况良好,未见焊缝塌陷、层间未熔合和咬边现象发生,焊缝两边无间隙,焊缝成形呈"鱼鳞纹"状。     

船体分段机器人角焊工艺研究

针对国内船体分段焊接效率和自动化程度低等问题,通过机器人焊接编程,进行了机器人横角焊与立向上角焊工艺试验,分析了机器人焊接主要工艺参数对角焊缝成形的影响。试验结果表明:机器人横角焊时,焊接电流和电弧电压增大,焊缝表面下垂程度增加;对于20 mm厚DH36钢板,在焊接电流280 A和电弧电压27.8 V时,横角焊缝成形良好;机器人立向上角焊时,通过增大电弧梯形摆动幅值有利于增加焊脚长度,但摆动幅值过高易引起咬边缺陷,同时过大的摆动长度使得焊缝表面中心易出现下挂凸起;当电弧摆动幅值5 mm、摆动长度1.5mm、焊接电流200 A、电弧电压24 V左右时,立向上角焊缝成形良好。     

核工程中一种全熔透钢筋锚固式预埋件焊接接头性能研究

我国相关标准规范规定全熔透钢筋锚固式预埋件均采用穿孔塞焊接头形式进行焊接,文中选取直径分别为16, 32 mm的HRB400钢筋,采用K形坡口全熔透+角焊缝组合焊的焊接接头形式进行焊接试验,焊后对焊缝进行了VT, PT, RT检测,以及对焊接接头及附近区域对应位置的钢板进行了UT检测,最后对接头进行拉伸、弯曲、宏观金相及微观金相试验测试。结果表明:全熔透钢筋锚固式预埋件采用K形坡口全熔透+角焊缝组合焊的焊接接头完全满足质量要求,可推广应用到核工程建造中。     

提高钢桥薄板对接焊缝低温韧性研究

钢桥梁段总成制造对接焊缝主要采用CO2气保焊与焊埋孤自动焊组合焊接工艺.针对板厚12mm、14 mm的对接焊缝低温韧性低下的问题,研究了钢桥梁段总成对接焊缝的焊缝构成,分析了影响焊缝金属低温韧性的影响因素,通过试验研究,给出了两种技术方案:一是调整CO2焊焊层与埋孤焊焊层厚度比例,增加CO2焊打底焊层厚度可有效提高焊缝...     

DIGI—LAS激光焊接头在汽车及航空航天部件焊接中的应用

随着汽车、航空航天等行业激光焊接应用的发展,含有非平行直线或曲线焊缝的剪裁激光拼焊板件快速增长,柔性的机器人激光焊应用也随之增加.但目前的大多数关节式工业机器人尚难以有效地追踪重复性不足的焊缝.集成了激光视觉传感的DIGI-LAS激光焊接头系统特别适合这些机器人或专机的激光焊应用.DIGI-LAS系统配置了2个激光传感器,一个用于焊前搜索、定位焊缝及焊缝跟踪,另一个用于实时检测焊缝,包括焊缝的成形尺寸和探测表面缺陷.此外,DIGI-LAS的激光传感器能够记录机器人追踪焊缝的误差,在焊接时给予补偿,保证了机器人系统可以满足激光焊的精度要求.经过补偿后,在超过6 m/min的焊接速度下,系统追踪曲率半径为50 mm的曲线焊缝的对中误差小于100 μm.检测结果通过数字IO输出到机器人、PLC或外部的质量管理系统.自动的焊接质量检测有助于用户实现6σ的质量控制与管理.     

机器人型TIG焊自动化工作站的设计与研究

航天运载系统中的一些小尺寸薄壁件对焊缝质量要求较高,目前大多采用手工TIG焊,焊缝质量不稳定,易受人为因素影响。焊接机器人具有故障率低、焊接质量稳定的特点,设计了一种机器人型TIG焊自动化工作站,可实现自动化焊接、焊接参数可调,并具有弧长跟踪功能,能够自动调整焊枪高度,保证焊缝稳定。介绍工作站的总体设计和自动焊接功能的实现,详述弧长跟踪功能的实现方式,并通过直焊缝、环焊缝、方焊缝的焊接实验验证了自动焊接功能和弧长跟踪功能。