大型锻件压缩电弧加感应复合热源补焊方法技术

本发明专利技术公开了一种大型锻件压缩电弧加感应复合热源补焊装置及其方法，补焊装置，包括六轴机器人，可上下、前后运动的操作架，工作台，焊枪；所述的操作架上设置六轴机器人，该机器人上设置感应器和焊枪，感应器旁设置温度传感器，焊枪可产生压缩电弧。本发明专利技术的补焊方法，包括以下步骤：首先根据大型锻件的材质成分，制备补焊用保护剂和熔敷金属；然后对程序和相关参数进行预设；接着将保护剂放置在补焊区域并对补焊区域进行感应加热；采集补焊区温度，并判断是否达到预设值，如果没有达到则继续加热；加热完后移走感应器，引燃压缩电弧开始焊接；焊接结束后再进行感应加热。本发明专利技术实现了补焊前的预热，补焊接头强度大于熔敷金属自身的强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于在大型锻件表面熔敷堆焊金属的特种焊接装置及其焊接方法，特别是一 种大型锻件压縮电弧加感应复合热源补焊装置及其方法。
技术介绍
电弧堆焊技术是采用熔化极电弧、埋弧、TIG电弧、等离子弧等加热熔化金属丝、 金属带、金属粉等，熔化的金属熔敷在基体表面，凝固后形成堆焊层。常规的堆焊方法 如熔化极和埋弧堆焊，焊丝自动送进，电弧产生于焊丝和基体金属之间，电弧熔化焊丝 形成熔滴，经自由、短路或渣壁过渡在基体表面熔敷，形成堆焊层，效率较高，基体熔 化多；TIG堆焊和等离子堆焊电弧产生于钨电极和工件之间，焊丝送入电弧烁亮区下方 获得加热并熔化滴入基体表面，凝固后形成堆焊层。大型锻件一般重约数十至数百公斤，补焊面积一般较小，总体热输入不大，堆焊的 快速加热和快速冷却易使锻件焊接接头产生冷裂纹，大型锻件体积大、热容量大，散热 快，采用常规的堆焊工艺方法，锻件易产生未熔合缺陷，因而避免出现裂纹和未熔合缺 陷是大型锻件补焊的主要难点之一。目前对于大型锻件没有自动压縮电弧+感应复合热 源预制预置补焊材料的熔敷焊工艺方法的研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大型锻件自动压縮电弧加感应复合热源预制预置补焊 材料的熔敷焊装置及其方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为 一种大型锻件压縮电弧加感应复合热源补焊装 置，包括六轴机器人，可上下、前后运动的操作架，工作台，焊枪；所述的操作架上设 置六轴机器人，该机器人上设置感应器和悍枪，感应器旁设置温度传感器，焊枪可产生 压缩电弧。大型锻件压縮电弧加感应复合热源补焊装置的补焊方法，包括以下步骤步骤l、根据大型锻件的材质成分，制备补焊用保护剂；按照补焊区域的大小和形态 制备补焊用熔敷金属；步骤2、对机器人控制器程序和压縮电弧参数进行预设；预设的控制程序包括感应 加热程序、感应器运行的轨迹、电弧运行的轨迹、焊枪姿态、焊接工艺程序；步骤3、将保护剂放置在补焊区域；步骤4、对补焊区域进行感应加热；通过六轴机器人控制感应器，使其按照预设的感 应加热程序和运行的轨迹对补焊区域进行感应加热；步骤5、采集补焊区温度，并判断补焊区域的温度是否达到预设值，如果达到则执行 步骤6，否则继续加热；步骤6、移走感应器，将补焊熔敷金属预置在补焊区域，并将焊枪运动到补焊熔敷金 属的位置，根据步骤2预设的压缩电弧参数和焊接工艺参数引燃压縮电弧，然后按照步骤2预设的电弧运行的轨迹以及焊枪姿态开始焊接；步骤7、利用电流传感器、电压传感器采集焊接过程的电流、电压值，通过存储在控制器中的焊接工艺程序进行焊接参数测控，递减电流收弧，结束焊枪运动程序，并移走焊枪；步骤8、对补焊区域进行感应加热，递减感应热源功率，移走感应器； 歩骤9、对补焯后的锻件进行挤压成形改性，结束补焊。本专利技术与现有技术相比，其显著优点1)、采用了复合热源，在堆补焊前改善了锻 件的温度场，实现了补焊前的预热；2)、能根据需补焊区域的形态大小和锻件成分，采 用粉末预压的方法预制熔敷金属，保证形态尺寸和成分，成分和性能调整非常容易；3)、 采用压縮电弧，可根据补焊材料材质、形态大小，改变压縮电弧的能量密度，获得优质 的接头；4)、采用复合热源，可在焊后进行后热处理，调整冷却速度，获得要求的组织； 5)、补焊接头强度大于熔敷金属自身的强度。 附图说明图1是本专利技术的大型锻件压缩电弧加感应复合热源补焊装置的结构示意图。 图2是本专利技术的大型锻件压縮电弧加感应复合热源补焊方法的流程图。 图3是本专利技术的大型锻件压縮电弧加感应复合热源补焊装置的压縮电弧喷嘴结构示 意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1，本专利技术的一种大型锻件压縮电弧加感应复合热源补焊装置包括六轴机器 人l，焊枪2,可上下、前后运动的操作架5，焊接系统6，机器人控制器7，工作台8， 温度传感器9;所述的操作架5上设置六轴机器人1，该机器人上设置感应器2-2和焊 枪2，感应器2-2旁设置温度传感器9，焊枪2内设置钨极2-3和喷嘴2-4，钨极2-3和5喷嘴2-4可产生压縮电弧2-l。补焊前按照大型锻件3材质和大小设计制造补焊熔敷金属4和保护剂4-1，调整压縮电弧2-l的参数，设计压縮电弧运动轨迹和焊枪姿态程序，设计复合感应热源运动程序，并将相关数据存储于机器人控制器7中。补焊时先将保护剂4-l放置在补焊区域，通过六轴机器人1控制的感应器2-2按照预设的轨迹对补焊区域进行感应加热，温度传感器9工作，检测温度达到要求值时，6轴机器人l运动，移走感应器2-2;同时预置补焊熔敷金属4，钨极2-3和喷嘴2-4之间产生压縮电弧2-l，焊枪2带动压缩电弧2-l随6轴机器人1和操作架5运动，将焊枪2运动到补焊熔敷金属4的位置，开始焊接；焊枪运动结束后，熄弧并通过6轴机器人1移走焊枪，然后将感应器2-2移入补悍区域，进行加热移动，并逐步递减加热功率，移走感应器2。结合图2，本专利技术的大型锻件压縮电弧加感应复合热源补焊方法包括以下步骤步骤l、根据大型锻件的材质成分，制备补焊用保护剂；按照补焊区域的大小和形态制备补焊用熔敷金属；步骤2、对机器人控制器程序和压缩电弧参数进行预设；预设的内容包括感应加热程序、感应器运行的轨迹、电弧运行的轨迹、焊枪姿态、焊接工艺程序；压縮电弧参数可以设为喷嘴孔径2mm，第一压縮角ai为100°，第二压縮角a2为卯°，半径R为25mm，第一喷嘴孔道长度h值为2mm,第二喷嘴孔道长度h,值为1.5mm，第三喷嘴孔道长度h2值为1.5mm。步骤3、将保护剂放置在补焊区域；步骤4、对补焊区域进行感应加热；通过六轴机器人控制感应器，使其按照预设的感应加热程序和运行的轨迹对补焊区域进行感应加热；步骤5、采集补焯区温度，并判断补焊区域的温度是否达到预设值，如果达到则执行步骤6，否则继续加热；步骤6、移走感应器，将补焊熔敷金属预置在补焊区域，并将焊枪运动到补焊熔敷金属的位置，根据步骤2预设的压縮电弧参数和焊接工艺参数引燃压縮电弧，然后按照步骤2预设的电弧运行的轨迹以及焊枪姿态开始焊接；在焊接过程中，焊枪带动压缩电弧运动到距大型锻件边缘0.3-0.8mm处，停留0.2-2秒。步骤7、利用电流传感器、电压传感器采集焊接过程的电流、电压值，通过存储在控制器中的焊接工艺程序进行焊接参数测控，递减电流收弧，结束焊枪运动程序，并移走6焊枪；步骤8、对补焊区域进行感应加热，递减感应热源功率，移走感应器；步骤9、对补焊后的锻件进行挤压成形改性，结束补焊。上述步骤l中的保护剂颗粒度为60-180目。保护剂可保护感应加热过程大型锻件不被氧化，同时可保护补焊熔敷金属熔化产生的熔池不被氧化，熔敷金属采用粉末预压的方法制备，其合金成分与大型锻件大致相同，碳含量比大型锻件低10-40%，碳当量低20-50%。压縮电弧参数，可根据补焊材料材质、形态大小、厚度以及锻件的大小等，改变等离子孔道直径和长度，调整压縮电弧的能量密度，获得优质的锻件补焊接头。下面结合实施例，对本专利技术做进一步的描述。 '以1500mm直径40Cr圆盘形端面补焊O60mm深3mm锻件为例。根据补焊区域060mm深3mm的形态尺寸和40Cr材料，采用铁粉、Cr粉形成中碳含Cr补焊熔敷金属，碳含量控制在0.25-0.3%，并压制成059.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型锻件压缩电弧加感应复合热源补焊装置，包括六轴机器人［１］，可上下、前后运动的操作架［５］，工作台［８］，焊枪［２］；其特征在于：所述的操作架［５］上设置六轴机器人［１］，该机器人上设置感应器［２－２］和焊枪［２］，感应器［２－２］旁设置温度传感器［９］，焊枪［２］可产生压缩电弧［２－１］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛艳明，王克鸿，黄俊，周琦，顾民乐，
申请(专利权)人：江苏金源锻造股份有限公司，南京理工大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]