钢筋穿孔塞焊方法与流程

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及钢筋穿孔塞焊方法。

背景技术：

钢筋穿孔塞焊是一种在钢板上挖孔并塞入钢筋进行熔透焊接的焊接形式，钢板开口做成喇叭形，钢筋塞入长度与大喇叭口齐平，并用焊接材料填满整个喇叭口。焊接时，由于钢筋尺寸较大，熔敷金属填充较多，需要多层多道绕圈焊接，耗费时间长，而且焊缝分布于一小块圆形区域，不利于散热与控制层间温度，导致热影响区扩大，对焊缝质量产生不利影响，并且钢筋排列密度大，影响焊接操作，加大了焊接的难度，是一种难度较高的焊缝形式。

传统的焊接方法是采用焊条电弧焊（smaw）、半自动气保焊（gmaw）进行焊接，但是焊条电弧焊（smaw）、半自动气保焊（gmaw）焊接工作环境差，对焊工技能水平要求高，培训成本大大增加，并且生产效率低，生产成本高，容易受到工人个人状况影响，导致焊接质量不稳定。人工焊接层道数如图1所示（该图中试件尺寸仅为示例，不代表本发明的适用试件尺寸范围），由于人工焊接手臂转动不便以及电流无法在焊接时按要求变化，导致只能分层分道焊接，每层每道均要设置不同电流参数以满足热输入以及熔透要求，这就导致焊接耗时长、焊接过程复杂、焊接工艺难度大，极大制约了该类焊接工艺的应用与发展。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供钢筋穿孔塞焊方法，此方法满足车间制作钢筋穿孔塞焊需求，提高焊接效率、降低施工成本，实现利用焊接机器人进行钢筋穿孔塞焊焊接作业的目的。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：钢筋穿孔塞焊方法，它包括以下步骤：

步骤一：人工完成待焊接工件的开孔并完成钢筋和塞孔的组对点焊，实现两者的初步连接组装；

步骤二：根据待焊接工件的材料、尺寸和工艺要求编制离线焊接程序；

步骤三：采用手动方式将已经点焊组对的工件固定在装夹工作台上；

步骤四：将离线焊接程序导入到焊接机器人的控制器，并采用跟踪操作将程序空运行一遍，逐行修改迹点，检查行走轨迹和各种参数准确无误后，准备焊接工件；

步骤五：启动焊接机器人对装夹工作台上的工件进行焊接；

步骤六：焊接完成一个穿孔塞接头后，焊枪停弧并根据程序设定，自动行走至下一焊接接头处，通过智能寻位系统寻位后重复上述操作，直至完成一个工件上多个穿孔塞接头的焊接；

步骤七：焊接构件结束后，调用清枪剪丝程序，关闭焊机电源。

所述步骤二的具体操作方法为：离线焊接程序中设定焊枪螺旋行走及摆动路径，使得焊枪摆动幅度随着焊道往上相应增大，保证每一圈焊缝在宽度方向只需一个摆动幅度即能焊满，并在每一圈接口处稍微提起焊枪，减小熔深、提高焊道；

同时设定焊接过程中电流的大小变化曲线，启弧时使用小电流，随着焊接过程进行，逐步增加电流至稳定值，收弧过程中再根据余高要求逐渐减小电流大小，使得焊缝与母材圆滑平稳过渡，焊缝余高满足要求；

一个接头焊接完成后，焊枪自动行走至下一焊接接头处，重复进行以上操作。

所述步骤五的具体操作方法为：操作人员按下启动按钮后，机器人控制系统开始运行，机器人焊枪到达焊缝位置，依据内设的机器人图像视觉识别程序，将智能寻位系统与初始归零功能共同作用，使焊枪在归零处周围自动寻找并定位穿孔塞焊接头，定位后焊枪与焊丝深入坡口开始焊接。

所述焊接机器人采用五轴及以上变位机械手臂进行焊接的设备，利用送丝机自动送丝，通过输入离线焊接程序控制其焊接、行走、变位操作，并且加入智能寻位系统，能够自动进行焊缝识别与连续焊接，顺利完成自动焊接任务；所述焊接机器人支撑安装在支架的顶部。

所述装夹工作台支撑安装在工作平台上，所述工作平台的底部安装有联动控制器。

所述焊接机器人采用panda焊接机器人sr7400，配套pandanbm-500多功能数字化脉冲气保焊机，智能寻位系统的型号为smartac，并且系统内设有图像视觉识别程序，用来确定工件的焊缝位置。

所述焊接机器人（1）的主要焊接工艺参数为：焊接电流180~280a；焊接电压20~38v；焊接速度25~48cm/min。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用本发明的焊接方法焊接只要程序设定完成，可以进行大批量同类型产品焊接，而且焊接质量稳定不波动，不需要休息，可以连续生产。并且机器人焊接时操作手臂灵活，360度无缝旋转焊接，无人工焊接时手臂转动不便频繁启弧、停弧的问题，只要设置好各项参数，启弧时参数为小电流不摆动，焊接过程中逐步增加电流和摆动至平稳阶段，收弧时适量减小电流并加大摆动幅度，同时设定好行走路径，穿孔塞焊机器人焊接可以一道成型，形成一条螺旋上升的焊缝形式，而且电弧稳定、输出平稳，小电流焊接也可以减少热输入量，所以焊接效率高、成型质量好，省去了大量人工费，节约了施工成本，是未来制造业、建筑业焊接技术发展方向。

2、本发明结构简单，焊接质量好，生产效率高，使用方便。

3、本发明采用常见的焊接机器人系统，加上程序编制、在线示教、智能寻位等方法，通过运用本发明的操作方法，实现钢筋穿孔塞焊自动焊接的目的。

4、本发明实现了运用焊接机器人代替手工焊接钢筋穿孔塞焊的目的，解决了产品制作高峰时人手不足而耽误施工进度的问题，减少了高级焊接工人的招收数量以及因为个人原因导致的焊接质量不稳定的问题，保证了焊接质量，提高了焊接效率，降低了施工成本，给企业带来了巨大的经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为传统人工焊接层道数结构示意图。

图2为本发明中采用焊接机器人焊接一道成型的截面图。

图3为本发明中采用焊接机器人焊接一道成型的盖面焊枪运动轨迹。

图4为本发明焊接机器人组成图。

图中：焊接机器人1、工作平台2、联动控制器3、支架4、装夹工作台5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

参见图2-4，钢筋穿孔塞焊方法，它包括以下步骤：

步骤一：人工完成待焊接工件的开孔并完成钢筋和塞孔的组对点焊，实现两者的初步连接组装；

步骤二：根据待焊接工件的材料、尺寸和工艺要求编制离线焊接程序；

步骤三：采用手动方式将已经点焊组对的工件固定在装夹工作台5上；

步骤四：将离线焊接程序导入到焊接机器人1的控制器，并采用跟踪操作将程序空运行一遍，逐行修改迹点，检查行走轨迹和各种参数准确无误后，准备焊接工件；

步骤五：启动焊接机器人1对装夹工作台5上的工件进行焊接；

步骤六：焊接完成一个穿孔塞接头后，焊枪停弧并根据程序设定，自动行走至下一焊接接头处，通过智能寻位系统寻位后重复上述操作，直至完成一个工件上多个穿孔塞接头的焊接；

步骤七：焊接构件结束后，调用清枪剪丝程序，关闭焊机电源。

进一步的，所述步骤二的具体操作方法为：离线焊接程序中设定焊枪螺旋行走及摆动路径，使得焊枪摆动幅度随着焊道往上相应增大，保证每一圈焊缝在宽度方向只需一个摆动幅度即能焊满，并在每一圈接口处稍微提起焊枪，减小熔深、提高焊道；

同时设定焊接过程中电流的大小变化曲线，启弧时使用小电流，随着焊接过程进行，逐步增加电流至稳定值，收弧过程中再根据余高要求逐渐减小电流大小，使得焊缝与母材圆滑平稳过渡，焊缝余高满足要求；

一个接头焊接完成后，焊枪自动行走至下一焊接接头处，重复进行以上操作。

进一步的，所述步骤五的具体操作方法为：操作人员按下启动按钮后，机器人控制系统开始运行，机器人焊枪到达焊缝位置，依据内设的机器人图像视觉识别程序，将智能寻位系统与初始归零功能共同作用，使焊枪在归零处周围自动寻找并定位穿孔塞焊接头，定位后焊枪与焊丝深入坡口开始焊接。

进一步的，所述焊接机器人1采用五轴及以上变位机械手臂进行焊接的设备，利用送丝机自动送丝，通过输入离线焊接程序控制其焊接、行走、变位操作，并且加入智能寻位系统，能够自动进行焊缝识别与连续焊接，顺利完成自动焊接任务；所述焊接机器人1支撑安装在支架4的顶部。

进一步的，所述装夹工作台5支撑安装在工作平台2上，所述工作平台2的底部安装有联动控制器3。

进一步的，所述焊接机器人1采用panda焊接机器人sr7400，配套pandanbm-500多功能数字化脉冲气保焊机，智能寻位系统的型号为smartac，并且系统内设有图像视觉识别程序，用来确定工件的焊缝位置。

进一步的，所述焊接机器人（1）的主要焊接工艺参数为：焊接电流180~280a；焊接电压20~38v；焊接速度25~48cm/min。焊丝直径选择1.2mm；焊接电流极性为直反。

本发明的优点：

通过使用自行研制的变位工作平台，与公司已有焊接机器人结合，通过程序设定，利用智能寻位、智能防碰撞技术、awc电弧跟踪等功能，对焊接电流、电弧大小、运动轨迹、焊接摆动、焊接速度等参数进行实时动态调整，保证焊接热输入量满足设计要求的情况下，实现钢筋穿孔塞焊一道焊接成型，并且焊接质量、焊接效率、焊接成本等方面均要好于人工焊接。

该方法为公司首创，通过使用焊接机器人，将常规的运用焊条电弧焊（smaw）、半自动气保焊（gmaw）焊接钢筋穿孔塞焊，变成了运用焊接机器人焊接的方式，实现一个穿孔塞焊焊缝在一个启弧与停弧周期内完成焊接，并且机器手臂由变轴装置驱动，完成一个焊缝后自动定位到下一个焊缝并开始焊接，提高了焊接效率，降低了施工成本。