【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的自动化立式直缝焊接生产线，特别是涉及应用于焊接装置的一种自动化立式直缝焊接生产线。
技术介绍
1、立式直缝焊接广泛应用于石化压力容器、输送管道、工程机械、海洋平台、风电塔筒等领域。随着装备制造业的快速发展，对立式直缝焊接接头的质量和生产效率提出了更高要求。
2、中国专利技术专利cn 117399861公开了一种立式钢骨架焊接机器人，通过升降组件、支撑架、钢筋摆架等机构的配合，实现了钢骨架焊接的自动化，提高了焊接效率和质量。但该装置主要针对钢筋骨架的焊接，对于厚壁钢板和管材的立式直缝焊接，在焊缝熔合、成形、内部质量控制等方面还存在不足。
3、中国专利技术专利cn 106363321公开了一种立式焊接机械手，采用对称布置的焊接组件，通过"一"字型排布的工件位置，实现连续自动化焊接。但该装置缺乏对焊接过程的实时监测和反馈控制，尤其是焊缝缺陷的在线检测和修复，难以保证焊缝质量的一致性和可靠性。
4、此外，现有的立式直缝焊接设备普遍存在工艺适应性差、智能化程度低、能耗大、生产成本高等问题。传统的焊接工艺参数主要依靠人工经验设定，缺乏对电弧、熔池等状态的有效调控，焊缝质量易受外界干扰；而采用常规的焊后无损检测和返修，则存在效率低，返修成本高的问题；单一的焊后冷却方式，也限制了焊接效率的进一步提升。
5、因此，亟需开发一种高效、智能、绿色的立式直缝焊接新装备，通过多功能复合和过程智能调控，在保证焊接质量的同时，显著提高生产效率，降低能耗和成本，这对于推动我国高端装备制造业的转型升
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本专利技术要解决的技术问题是采用复合多功能线圈系统，将焊缝预热、电弧调节、熔池搅拌、缺陷检测、修复等多个关键功能集成于一体，通过电磁作用实现焊接全过程的智能调控，提升立式直缝焊接的质量、效率和智能化水平。
2、为解决上述问题，本专利技术提供了一种自动化立式直缝焊接生产线，包括焊枪，焊枪外端固定连接有支架，支架靠近焊枪一端固定连接有多个电弧调节环，多个电弧调节环内均固定连接有电弧调控线圈，电弧调节环顶端固定连接有多个熔池调控环，多个熔池调控环内均固定连接有熔池调控线圈，多个电弧调节环、电弧调控线圈、熔池调控环和熔池调控线圈均围绕焊枪轴线呈120度夹角均匀分布，且相邻两个电弧调控线圈和相邻两个熔池调控线圈旋向相反，多个电弧调控线圈组成三相电弧调节线圈组，多个熔池调控环分别组成三相熔池调节线圈组，多个电弧调控线圈和熔池调控线圈均由多匝螺旋线圈组成，多个电弧调控线圈和熔池调控线圈内均固定连接有硅钢片铁芯，多个电弧调节环和熔池调控环外端固定连接有对称设置的前检测环和后检测环，对称设置的前检测环和后检测环分别固定连接有同样对称设置的前检测线圈和后检测线圈，多个电弧调节环和熔池调控环错开60度设置，多个电弧调控线圈、熔池调控线圈、前检测线圈和后检测线圈电连接有同一个控制器，控制器分别与电弧调节线圈组、熔池调节线圈组、前检测线圈和后检测线圈进行信号连接和控制，根据反馈信号，协调控制电弧调节线圈组和熔池调节线圈组的工作状态，实现焊接过程的自适应调节。
3、作为本申请的进一步改进，对称设置的前检测环和后检测环外端固定连接有同样对称设置的预热环和修复环，对称设置的预热环和修复环内固定连接有同样对称设置的预热线圈和修复线圈。
4、作为本申请的再进一步改进，多个电弧调节环与熔池调控环之间、前检测环与预热环之间和后检测环与修复环之间均通过管道相互连通。
5、作为本申请的更进一步改进，前检测线圈和后检测线圈内部底端均固定连接有挡板，顶端与前检测线圈和后检测线圈内部顶端的距离为h,h的取值范围为2-10毫米。
6、作为本申请的又一种改进，支架顶端固定连接有多个进液管和回流管，多个进液管底端均与熔池调控环上的硅钢片铁芯顶端相连通，多个硅钢片铁芯与进液管对应位置均开设有通孔，且通孔与熔池调控环内部相互连通。
7、作为本申请的又一种改进的补充，多个回流管远离焊枪一端分别与预热环和修复环顶端固定连接，且多个回流管分别与预热环和修复环内部相连通。
8、作为本申请的又一种改进的补充，多个电弧调节环、熔池调控环、前检测环和修复环内均填充有铁磁流体，多个进液管和回流管远离支架一端均与外部设备相连，铁磁流体由载液和纳米级fe3o4磁性颗粒组成，磁性颗粒的体积分数为5％-15％，载液为水基或油基液体，铁磁流体的饱和磁化强度不低于30mt，热导率不低于0.5w/(m·k)。
9、作为本申请的再一种改进，支架与外部驱动装置相连，焊枪与焊机相连，预热线圈和修复线圈均与控制器电连接，控制器与焊机电连接。
10、包括以下步骤；
11、s1、焊缝预热；
12、s2、三相电弧调节；
13、s3、三相电磁搅拌；
14、s4、脉冲涡流缺陷检测；
15、利用前检测线圈和后检测线圈，采用脉冲涡流检测技术对焊缝进行扫查，通过施加脉冲磁场并分析涡流衰减过程的时间-幅度特性，实现对焊缝内部缺陷的定位和评估；脉冲涡流信号的频率为1-5mhz，脉冲峰值电流为10-50a，脉冲宽度为50-200us；涡流信号采集的采样频率不低于10mhz，采样点数不低于1024；利用小波变换和多尺度分析方法，提取涡流信号的时频域特征，构建缺陷定量评价模型，实现缺陷的分类和定量表征；
16、s5、二次熔化修复；
17、根据s4步骤检测的缺陷信息，控制修复线圈对缺陷区域进行聚焦加热，使缺陷区域金属重新熔化；修复加热的功率密度为106-108w/m2，脉冲频率为10-50hz，持续时间为50-200ms；通过缺陷熔化实现对缺陷的修复和焊接接头的改善；
18、s6、电磁驱动循环对流散热。
19、综上所述，本申请具有以下有益效果：
20、1.复合多功能集成，实现一体化智能焊接；采用复合线圈系统，将焊缝预热、电弧调节、熔池搅拌、缺陷检测、修复、散热等多个功能集成在一个紧凑的装置内，通过电磁作用实现各功能间的协同调控，大大简化了系统结构，提高了焊接过程的自动化和智能化水平。
21、2.精确可控，保证焊缝质量稳定性；通过对关键工艺参数的精确调控，如预热温度和时间、电弧偏转角度和形态、熔池搅拌力的大小和分布等，结合实时传感反馈和智能控制算法，可实现焊接全过程控制，有效消除焊接缺陷，提高焊缝成形质量和内部组织性能的均匀稳定性。
22、3.在线无损检测，缺陷实时修复；采用脉冲涡流检测技术，实现焊缝表面和内部缺陷的在线无损检测和精确定位，通过优化检测参数和信号分析算法，可准确识别缺陷类型和定量评价缺陷特征，在此基础上，利用电磁感应聚焦加热，对缺陷区域进行再熔化处理，实现缺陷的有效修复，大幅提高焊接合格率和生产效率。
23、4.电磁驱动散热，高效节能环保；利用线圈产生交变磁场，驱动铁磁流体在复合环路本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：包括焊枪(1)，所述焊枪(1)外端固定连接有支架(2)，所述支架(2)靠近焊枪(1)一端固定连接有多个电弧调节环(3)，多个所述电弧调节环(3)内均固定连接有电弧调控线圈(4)，所述电弧调节环(3)顶端固定连接有多个熔池调控环(5)，多个所述熔池调控环(5)内均固定连接有熔池调控线圈(6)，多个所述电弧调节环(3)、电弧调控线圈(4)、熔池调控环(5)和熔池调控线圈(6)均围绕焊枪(1)轴线呈120度夹角均匀分布，且相邻两个电弧调控线圈(4)和相邻两个熔池调控线圈(6)旋向相反，多个所述电弧调控线圈(4)组成三相电弧调节线圈组，多个所述熔池调控环(5)分别组成三相熔池调节线圈组，多个所述电弧调控线圈(4)和熔池调控线圈(6)均由多匝螺旋线圈组成，多个所述电弧调控线圈(4)和熔池调控线圈(6)内均固定连接有硅钢片铁芯(7)，多个所述电弧调节环(3)和熔池调控环(5)外端固定连接有对称设置的前检测环(8)和后检测环(9)，对称设置的所述前检测环(8)和后检测环(9)分别固定连接有同样对称设置的前检测线圈(10)和后检测线圈(11)，多个所
2.根据权利要求1所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：对称设置的所述前检测环(8)和后检测环(9)外端固定连接有同样对称设置的预热环(12)和修复环(13)，对称设置的所述预热环(12)和修复环(13)内固定连接有同样对称设置的预热线圈(14)和修复线圈(15)。
3.根据权利要求2所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：多个所述电弧调节环(3)与熔池调控环(5)之间、前检测环(8)与预热环(12)之间和后检测环(9)与修复环(13)之间均通过管道相互连通。
4.根据权利要求1所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：所述前检测线圈(10)和后检测线圈(11)内部底端均固定连接有挡板(16)，所述顶端与前检测线圈(10)和后检测线圈(11)内部顶端的距离为H，H的取值范围为2-10毫米。
5.根据权利要求1所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：所述支架(2)顶端固定连接有多个进液管(17)和回流管(18)，多个所述进液管(17)底端均与熔池调控环(5)上的硅钢片铁芯(7)顶端相连通，多个所述硅钢片铁芯(7)与进液管(17)对应位置均开设有通孔，且通孔与熔池调控环(5)内部相互连通。
6.根据权利要求5所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：多个所述回流管(18)远离焊枪(1)一端分别与预热环(12)和修复环(13)顶端固定连接，且多个回流管(18)分别与预热环(12)和修复环(13)内部相连通。
7.根据权利要求5所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：多个所述电弧调节环(3)、熔池调控环(5)、前检测环(8)和修复环(13)内均填充有铁磁流体，多个所述进液管(17)和回流管(18)远离支架(2)一端均与外部设备相连，所述铁磁流体由载液和纳米级Fe3O4磁性颗粒组成，磁性颗粒的体积分数为5％-15％，载液为水基或油基液体，铁磁流体的饱和磁化强度不低于30mT，热导率不低于0.5W/(m·K)。
8.根据权利要求2所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：所述支架(2)与外部驱动装置相连，所述焊枪(1)与焊机相连，所述预热线圈(14)和修复线圈(15)均与控制器电连接，所述控制器与焊机电连接。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：包括以下步骤；
...【技术特征摘要】
1.一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：包括焊枪(1)，所述焊枪(1)外端固定连接有支架(2)，所述支架(2)靠近焊枪(1)一端固定连接有多个电弧调节环(3)，多个所述电弧调节环(3)内均固定连接有电弧调控线圈(4)，所述电弧调节环(3)顶端固定连接有多个熔池调控环(5)，多个所述熔池调控环(5)内均固定连接有熔池调控线圈(6)，多个所述电弧调节环(3)、电弧调控线圈(4)、熔池调控环(5)和熔池调控线圈(6)均围绕焊枪(1)轴线呈120度夹角均匀分布，且相邻两个电弧调控线圈(4)和相邻两个熔池调控线圈(6)旋向相反，多个所述电弧调控线圈(4)组成三相电弧调节线圈组，多个所述熔池调控环(5)分别组成三相熔池调节线圈组，多个所述电弧调控线圈(4)和熔池调控线圈(6)均由多匝螺旋线圈组成，多个所述电弧调控线圈(4)和熔池调控线圈(6)内均固定连接有硅钢片铁芯(7)，多个所述电弧调节环(3)和熔池调控环(5)外端固定连接有对称设置的前检测环(8)和后检测环(9)，对称设置的所述前检测环(8)和后检测环(9)分别固定连接有同样对称设置的前检测线圈(10)和后检测线圈(11)，多个所述电弧调节环(3)和熔池调控环(5)错开60度设置，多个所述电弧调控线圈(4)、熔池调控线圈(6)、前检测线圈(10)和后检测线圈(11)电连接有同一个控制器，所述控制器分别与电弧调节线圈组、熔池调节线圈组、前检测线圈(10)和后检测线圈(11)进行信号连接和控制，根据反馈信号，协调控制电弧调节线圈组和熔池调节线圈组的工作状态，实现焊接过程的自适应调节。
2.根据权利要求1所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特征在于：对称设置的所述前检测环(8)和后检测环(9)外端固定连接有同样对称设置的预热环(12)和修复环(13)，对称设置的所述预热环(12)和修复环(13)内固定连接有同样对称设置的预热线圈(14)和修复线圈(15)。
3.根据权利要求2所述的一种自动化立式直缝焊接生产线，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：董泽军，
申请(专利权)人：嘉兴鼎实机械制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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