專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)電弧焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種利用焊絲作為熔化電極的自動(dòng)電弧焊接方法，特別涉及一種當(dāng)兩個(gè)待焊物體沿著由該兩物體之間形成的坡口的縱向焊接在一起時(shí)，即使是在根部間隔距離改變的情況下也能防止燒穿，保持不變的焊縫高度和電弧的穩(wěn)定的自動(dòng)電弧焊接方法。
當(dāng)用焊絲作為熔化電極，將兩個(gè)待焊接的物體沿著由該兩物體之間形成的坡口的縱向用電弧焊接在一起時(shí)，通常的焊接是以坡口的根部間隙距離為零來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)其鈍邊彼此之間保持接觸。特別是當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)電弧焊接時(shí)，通常要求嚴(yán)格地控制根部間隙的距離，以使根部間隙距離的最大值保持在1mm。大距離的根部間隙會(huì)導(dǎo)致不完全的熔深和燒穿。然而實(shí)際上由于加工精度的限制，在坡口的縱向方向上的根部間隙距離的變化是不可避免的。
因此，傳統(tǒng)的方式是在待焊物體沿著一坡口被焊接在一起以前，預(yù)先在坡口的整個(gè)長(zhǎng)度上、在允許的范圍內(nèi)利用如手工焊接的方式來(lái)填充較大的根部間隙部分，以改變根部間隙的距離。此外，增加鈍邊的高度以致于不引起燒穿也是必要的。
然而，在大規(guī)模焊接以前用這樣的手工操作來(lái)填充根部間隙會(huì)導(dǎo)致整體上降低焊接操作的效率。另外，如上所述，還必需增加坡口的鈍邊高度。結(jié)果，當(dāng)從待焊物體的第一面和第二面兩次焊接時(shí)，在第一面上形成的第一坡口焊接后、在第二面上形成的第二坡口焊接之前，為了保證滿(mǎn)意的熔深，必需修整第二坡口(如采用鑿的方式)，一直到第二坡口的底面到達(dá)在第一坡口內(nèi)形成的焊縫為止。
在這種情況下，就需要研究一種自動(dòng)電弧焊接方法，該方法甚至在坡口的縱向根部間隙距離改變的情況下也可以保證恒定的熔深，在不增加鈍邊高度的情況下能防止燒穿、保持恒定的焊縫高度和穩(wěn)定的電弧。但是這樣的一種自動(dòng)電弧焊接方法一直沒(méi)有提出來(lái)。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)電弧焊接方法，該方法甚至在坡口的縱向方向的根部間隙距離改變時(shí)，也可以保證恒定的熔深，在不增加鈍邊高度的情況下能防止燒穿、保持恒定的焊縫高度和穩(wěn)定的電弧。
本發(fā)明的特征之一是提供了一種自動(dòng)電弧焊接方法，該方法包括將焊絲作為熔化電極、以規(guī)定的進(jìn)給速率將焊絲連續(xù)地提供給由兩個(gè)待焊物體的第一面之間所形成的第一坡口上，該焊絲是以大體垂直的方向通過(guò)噴嘴而向著第一坡口而提供的;將所述的噴嘴連同所述的焊絲一起沿著所述的第一坡口的縱向不斷地運(yùn)行;將規(guī)定的焊接電流提供給焊絲，以使所述的焊絲的端部與所述的第一坡口之間產(chǎn)生已經(jīng)制定，從而利用該電弧熱將所述的待焊物體沿著所述的第一坡口以規(guī)定的焊接速度焊接在一起;然后，以規(guī)定的進(jìn)給速率使焊絲大體垂直地通過(guò)所述的噴嘴，不斷地向著在所述待焊物體的第二面上所形成的第二坡口而提供，所述的第二坡口與所述的第一坡口相對(duì);將所述的噴嘴連同所述的焊絲一起沿著所述第二坡口的縱向不斷地運(yùn)行;將規(guī)定的焊接電流提供給所述的焊絲，以使所述焊絲的端部與所述的第二坡口之間產(chǎn)生電弧，從而利用該電弧熱將所述的待焊物體沿著所述的第二坡口以規(guī)定的焊接速度焊接在一起。
這種改進(jìn)的特征在于(A)當(dāng)將所述的待焊物體沿著所述的第一坡口焊接在一起時(shí)，(a).在所述的噴嘴的下端沿該噴嘴的運(yùn)行方向不斷地測(cè)量根部間隙的距離;
(b).按照下面的公式(1)計(jì)算目標(biāo)焊接電流(I)，在該電流下，熔深與其目標(biāo)值相一致I＝Io-KG……(1)這里I目標(biāo)焊接電流，Io當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接電流，K視熔深、保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲材料等等而定的系數(shù)，G根部間隙的距離，控制所述的焊接電流，以便使其與計(jì)算出的目標(biāo)焊接電流相一致，(c).按照下面的公式(2)計(jì)算所述焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)，在該進(jìn)給速率下，所述的焊絲從所述噴嘴的導(dǎo)電嘴起的伸出長(zhǎng)度與其目標(biāo)值相一致Vf＝A·I+B·L·I2……(2)這里 Vf焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率，I焊接電流，L焊絲的伸出長(zhǎng)度，A、B視保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲材料等等而定的系數(shù)，控制焊絲的所述進(jìn)給速率，以便使其與計(jì)算出的焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率相一致;
(d).按照下面的公式(3)計(jì)算目標(biāo)焊接速度(V)，在該焊接速度下，焊縫的高度與其目標(biāo)值相一致V＝Vf(Vfo/Vo+ (d)/(K) ·G)……(3)
這里V目標(biāo)焊接速度，Vf焊絲的進(jìn)給速率，Vfo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)焊絲的進(jìn)供速率，Vo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接速度，d熔深的最低點(diǎn)和焊縫的最高點(diǎn)之間的距離，K焊絲的橫截面積與熔敷效率的乘積，G根部間隙的距離，控制所述的焊接速度，以便使其與計(jì)算出的目標(biāo)焊接速度相一致。
(B).當(dāng)將所述的待焊物體沿著所述的第二坡口焊接在一起時(shí)，(a).在所述的噴嘴的下端沿該噴嘴的運(yùn)行方向不斷地測(cè)量根部間隙的距離;
(b).按照所述的公式(1)計(jì)算目標(biāo)焊接電流，在該電流下，當(dāng)所述的根部間隙距離為零時(shí)，目標(biāo)熔深(P2)符合下面的公式(4)P2≥tf-P1……(4)這里P2第二坡口的目標(biāo)熔深，P1第一坡口的目標(biāo)熔深，tf鈍邊的高度，控制所述的焊接電流，以便使其與計(jì)算出的目標(biāo)焊接電流相一致;
(c).按照下面的公式(5)計(jì)算目標(biāo)焊接速度(V)，在該速度下焊縫的高度與其目標(biāo)值相一致V＝Vfo(Vfo/Vo+ (d)/(K) ·G)……(5)這里V目標(biāo)焊接速度，Vfo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)焊絲的進(jìn)給速率，
Vo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接速度，d熔深的最低點(diǎn)與焊縫的最高點(diǎn)之間的距離，K焊絲的橫截面積與熔敷效率之間的乘積，G根部間隙的距離，控制所述的焊接速度，以便使其與計(jì)算出的目標(biāo)焊接速度相一致。


圖1為本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的一個(gè)實(shí)施例的方框示意圖;
圖2為坡口的根部間隙距離與焊接電流之間關(guān)系的圖形，以熔深作為參數(shù);
圖3為一個(gè)典型的雙坡口例子的橫截面4為表示焊接電流、焊絲的進(jìn)給速率、焊接電壓及焊接速度之間關(guān)系的圖形。
從上述的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)于改進(jìn)一種自動(dòng)電弧焊接方法進(jìn)行了廣泛的研究，這種改進(jìn)的方法也即，即使是在坡口的縱向根部間隙距離改變的情況下也能保證不變的熔深，在不增加鈍邊高度時(shí)能防止燒穿、保持不變的焊縫高度和電弧的穩(wěn)定。因此，得出如下研究結(jié)果(1).如果在焊接電流與根部間隙距離之間相對(duì)于熔深存在著一定的關(guān)系的話(huà)，那么通過(guò)測(cè)量坡口的根部間隙距離，靠計(jì)算來(lái)確定熔深與其目標(biāo)值相一致時(shí)的目標(biāo)焊接電流是可能的。
(2).如果在焊接電流、焊接速度、焊絲的進(jìn)給速率及根部間隙距離之間相對(duì)于焊縫的高度存在著一定的關(guān)系的話(huà)，那么在上述的目標(biāo)電流下，通過(guò)計(jì)算來(lái)確定焊縫的高度與其目標(biāo)值相一致時(shí)的目標(biāo)焊接速度是可能的。
(3).如果在焊接電流和焊絲的進(jìn)給速率之間相對(duì)于焊絲的伸出長(zhǎng)度存在著一定的關(guān)系的話(huà)，那么在上述的目標(biāo)焊接電流下，通過(guò)計(jì)算來(lái)確定從噴嘴的導(dǎo)電嘴起的焊絲的長(zhǎng)度與其目標(biāo)值相一致時(shí)的焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率是可能的。
本發(fā)明是基于上述的研究結(jié)果而產(chǎn)生的?，F(xiàn)在，參考附圖詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明的自動(dòng)電弧焊接方法。
圖1為本發(fā)明的自動(dòng)電弧焊接方法的一個(gè)實(shí)施例的方框示意圖。
如圖1所示，兩個(gè)待焊物體1A和1B沿著由該兩物體之間形成的第一坡口2和第二坡口3焊接在一起。第一坡口2是在待焊物體1A和1B的第一個(gè)面上形成的，第二坡口3是在待焊物體1A和1B的第二個(gè)面上形成的，并且第二坡口3與第一坡口2相對(duì)。
噴嘴4由傳送裝置5帶動(dòng)而沿著第一坡口2或第二坡口3連續(xù)地運(yùn)行。該傳送裝置的運(yùn)行速度，也就是焊接速度由第三控制器6進(jìn)行控制，以便使焊縫的高度與其目標(biāo)值相一致，正如后面將要說(shuō)明的那樣。該噴嘴4沿圖1中序號(hào)A所示的方向以高速?lài)@其中心軸旋轉(zhuǎn)。
作為熔化電極的焊絲7與噴嘴中心軸偏心地插入該噴嘴4中，焊絲7通過(guò)焊絲進(jìn)給裝置8以大體垂直的方向通過(guò)噴嘴4連續(xù)地供向第一坡口2或第二坡口3。由焊絲進(jìn)給器8提供的焊絲的進(jìn)給速率由第二控制器9進(jìn)行控制，以便使由噴嘴的導(dǎo)電嘴起的焊絲的伸出長(zhǎng)度與其目標(biāo)值相一致。
對(duì)于熔深與其目標(biāo)值相一致所需的焊接電流，正如后面所要說(shuō)明的那樣，其由受第一控制器10所控制的焊接電源11而提供到待焊物體1A和1B及焊絲7之間，從而在焊絲7的端部與第一坡口2或第二坡口3之間產(chǎn)生電弧，利用該電弧熱將待焊物體1A和1B沿著第一坡口2或第二坡口3焊接在一起。第一坡口2或第二坡口3利用設(shè)置在噴嘴4的導(dǎo)電嘴附近的一噴口(未示出)所射出的保護(hù)氣體保護(hù)而不受大氣的影響。沒(méi)有必要指出的是，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于上述公知的旋轉(zhuǎn)電弧焊接方法。
電視攝象機(jī)12在噴嘴4的下方沿該噴嘴的運(yùn)行方向(該方向由圖1中的B示出)連續(xù)地拍攝第一坡口2或第二坡口3，電視攝象機(jī)12緊固在傳送裝置5上。
圖象處理機(jī)13隨著電視攝象機(jī)12發(fā)出的信號(hào)不斷地測(cè)量第一坡口2或第二坡口3，所測(cè)量的根部間隙距離的數(shù)據(jù)輸入到下面將要說(shuō)明的計(jì)算機(jī)中。
計(jì)算機(jī)14將后面將要說(shuō)明的計(jì)算結(jié)果提供給第一控制器10、第二控制器9和第三控制器6。當(dāng)將待焊物體1A和1B沿著第一坡口2焊接在一起時(shí)，將下面使用的公式(1)至(3)予先地輸入到計(jì)算機(jī)14中I＝Io-KG……(1)上述公式(1)用于計(jì)算目標(biāo)焊接電流(I)，在該電流下，熔深與其目標(biāo)值相一致，在公式(1)中，I目標(biāo)焊接電流，Io當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接電流，K視熔深、保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲的材料等等而定的系數(shù)，G根部間隙的距離，計(jì)算機(jī)14將目標(biāo)焊接電流的計(jì)算結(jié)果提供給第一控制器10。上述的Io和K預(yù)先地由輸入裝置15輸入到計(jì)算機(jī)14中。
圖2為表示坡口的根部間隙距離和焊接電流之間關(guān)系的圖形，并以熔深作為參數(shù)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，圖2的圖形清楚地示出了所測(cè)量的根部間隙的實(shí)際距離與完成熔深分別為1mm、2mm、3mm的實(shí)際焊接電流之間所存在著的一定的關(guān)系，所以證明了上述的公式(1)是成立的。
Vf＝A·I+B·L·I2……(2)上述公式(2)用于計(jì)算焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率Vf，在該速率下焊絲從噴嘴4的導(dǎo)電嘴起的伸出長(zhǎng)度與其目標(biāo)值相一致。在公式(2)中Vf焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率，I焊接電流，L焊絲的伸出長(zhǎng)度，A·B視保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲的材料等等而定的系數(shù)，計(jì)算機(jī)14將焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率的計(jì)算結(jié)果提供給第二控制器9，焊絲進(jìn)給速率的控制，應(yīng)使焊絲的伸出長(zhǎng)度與其目標(biāo)值相一致，以保證電弧的穩(wěn)定。
圖4示出了焊接電流、焊絲的進(jìn)給速率、焊接電壓及焊接速度之間的關(guān)系。在圖4中，表示焊絲的進(jìn)給速率的線清楚地示出了所用的實(shí)際焊接電流與所用的實(shí)際的焊絲進(jìn)給速率之間存在著的一定的關(guān)系，因此證明了公式(2)是成立的。
V＝Vf(Vfo/Vo+ (d)/(K) ·G)……(3)上述公式(3)用于計(jì)算目標(biāo)焊接速度(V)，在該速度下焊縫的高度與其目標(biāo)值相一致。在公式(3)中V目標(biāo)焊接電流，Vf焊絲的進(jìn)給速率，Vfo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)焊絲的進(jìn)給速率，
Vo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接速度，d熔深的最低點(diǎn)和焊縫的最高點(diǎn)之間的距離，K焊絲的橫截面積與熔敷效率的乘積，G根部間隙的距離，計(jì)算機(jī)14將目標(biāo)焊接速度的計(jì)算結(jié)果提供給第三控制器6。上述的Vfo、Vo、d和K預(yù)先地由輸入裝置15輸入到計(jì)算機(jī)14中。
在圖4中，表示焊接速度的線清楚地示出了所用的實(shí)際焊接電流與所用的實(shí)際焊接速度之間所存在的一定的關(guān)系，因此證明了公式(3)是成立的。
此外，當(dāng)兩個(gè)待焊物體1A和1B沿著第二坡口3焊接在一起時(shí)，將下面使用的公式(4)和(5)預(yù)先地輸入到計(jì)算機(jī)14中P2≥tf-P1……(4)這里 P2第二坡口的目標(biāo)熔深，P1第一坡口的目標(biāo)熔深，tf鈍邊的高度，計(jì)算機(jī)14按照上述的公式(1)計(jì)算目標(biāo)焊接電流。在該目標(biāo)焊接電流下，當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)其目標(biāo)熔深(P2)是與上述的公式(4)相一致的。假設(shè)根部間隙距離為零，是因?yàn)楫?dāng)焊接第二坡口3時(shí)，該根部間隙已經(jīng)被第一坡口2的焊接所填滿(mǎn)，因而不會(huì)發(fā)生燒穿的危險(xiǎn)。計(jì)算機(jī)14將目標(biāo)焊接電流的計(jì)算結(jié)果提供給第一控制器10。上述的P1、P2和tf預(yù)先地由輸入裝置15輸入到計(jì)算機(jī)14中。
V＝Vfo(Vfo/Vo+ (d)/(K) ·G)……(5)上述公式(5)用于計(jì)算目標(biāo)焊接速度(V)，在該速度下焊縫的高度與其目標(biāo)值相一致。在公式(5)中V目標(biāo)焊接速度，Vfo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)焊絲的進(jìn)給速率，Vo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接速度，d熔深的最低點(diǎn)和焊縫的最高點(diǎn)之間的距離，K焊絲的橫截面積與熔敷效率之間的乘積，G根部間隙的距離。
計(jì)算機(jī)14將目標(biāo)焊接速度的計(jì)算結(jié)果提供給第三控制器6。當(dāng)焊接第二坡口3時(shí)，因?yàn)橛缮鲜龉?1)所計(jì)算的目標(biāo)焊接電流是一個(gè)常數(shù)，所以不需要控制焊絲的進(jìn)給速率。
最好將焊接電壓進(jìn)行控制，以便進(jìn)一步地穩(wěn)定電弧。為此，將下面的公式(6)預(yù)先地輸入到計(jì)算機(jī)14中Et＝EL+Ea+Er……(6)上面公式(6)用于計(jì)算目標(biāo)焊接電壓(Et)，在該目標(biāo)焊接電壓下電弧的長(zhǎng)度與其目標(biāo)值相一致。在公式(6)中Et目標(biāo)焊接電壓，EL由焊絲的伸出長(zhǎng)度而引起的電壓降，Ea電弧電壓，Er因焊接電源的一輸出端與噴嘴之間的電阻以及焊接電源的另一輸出端與被焊工件之間的電阻的總和而引起的電壓降。
上述的EL、Ea和Er分別由下面的公式(7)至(9)表示EL＝a·L·I-b·Vf/I……(7)Ea＝Eo(I)+X·La……(8)Er＝R·I……(9)
這里l焊絲的伸出長(zhǎng)度，I焊接電流，Vf焊絲的進(jìn)給速率，a·b視保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲的材料等等而定的系數(shù)，Eo(I)等于負(fù)極電壓降和正極電壓降總和的電壓降，X電弧柱的位能梯度，la弧長(zhǎng)，R焊接電源的一輸出端與噴嘴之間的電阻以及焊接電源的另一端與被焊工件之間的電阻的總和。
計(jì)算機(jī)14將目標(biāo)焊接電壓的計(jì)算結(jié)果提供給第一控制器10。
在圖4中，表示焊接電壓的線清楚地示出了實(shí)際所用的焊接電流與實(shí)際所用的焊接電壓之間所存在著的一定的關(guān)系，因此證明了公式(6)是成立的。
現(xiàn)在描述按照本發(fā)明的方法將待焊物體1A和1B沿著第一坡口2焊接在一起的情況。
當(dāng)噴嘴4以高速?lài)@著其中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，噴嘴4借助于傳送裝置5的作用而沿著第一坡口2不斷地運(yùn)行。由焊接電源11將焊接電流供到插入該噴嘴4的焊絲7上，焊接電源11由第一控制器10進(jìn)行控制，從而在焊絲7的端部與第一坡口2之間產(chǎn)生電弧，利用該電弧的熱量將待焊物體1A和1B沿著第一坡口2焊接在一起。
第一坡口2由電視攝象機(jī)12在噴嘴的下方沿該噴嘴4的運(yùn)行方向進(jìn)行拍攝，由電視攝象機(jī)12所發(fā)射的信號(hào)進(jìn)入圖象處理機(jī)13。該圖象處理機(jī)13根據(jù)發(fā)射的信號(hào)不斷地測(cè)量第一坡口2的根部間隙距離(G)，所測(cè)出的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)14中。計(jì)算機(jī)14按照上述預(yù)先輸入的公式(1)來(lái)計(jì)算目標(biāo)焊接電流，在該電流下熔深與其目標(biāo)值相一致。計(jì)算機(jī)將目標(biāo)焊接電流的計(jì)算結(jié)果提供給第一控制器10。該第一控制器10控制焊接電流，以便使焊接電流以與上述所計(jì)算出的目標(biāo)焊接電流相一致的焊接電源提供到焊絲7上，從而不需考慮根部間隙距離(G)是否有任何變化。
計(jì)算機(jī)14按照上述預(yù)先輸入的公式(2)計(jì)算焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)，以該進(jìn)給速率，在上述所計(jì)算出的目標(biāo)焊接電流的條件下，由噴嘴4的導(dǎo)電嘴起的焊絲的伸出長(zhǎng)度與其目標(biāo)值相一致。計(jì)算機(jī)14將焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率的計(jì)算結(jié)果提供給第二控制器9。該第二控制器9控制焊絲進(jìn)給器8，以便使焊絲7以與上述所計(jì)算出的目標(biāo)進(jìn)給速率相一致的焊絲進(jìn)給速率連續(xù)地提供到第一坡口2中，從而使焊絲的伸出長(zhǎng)度總是與其目標(biāo)值相一致，而不需考慮焊接電流是否有任何變化，因此保證了電弧的穩(wěn)定。
計(jì)算機(jī)14按照上述預(yù)先輸入的公式(3)計(jì)算目標(biāo)焊接速度(V)，以該焊接速度，在上述所計(jì)算出的焊接電流的條件下，焊縫16的高度與其目標(biāo)值相一致。計(jì)算機(jī)14將目標(biāo)焊接速度的計(jì)算結(jié)果提供給第三控制器6。該第三控制器6控制傳送裝置5;以便使待焊物體1A和1B以與上述所計(jì)算出的目標(biāo)焊接速度相一致的焊接速度沿著第一坡口2焊接在一起，從而焊縫16的高度總是與其目標(biāo)值相一致，而不需考慮根部間隙距離(G)是否有任何變化。
現(xiàn)在描述按照本發(fā)明的方法將待焊物體1A和1B沿著第二坡口3焊接在一起的情況。
當(dāng)噴嘴4以高速?lài)@著其軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，該噴嘴借助于傳送裝置5的作用而沿著第二坡口3連續(xù)地運(yùn)行。由焊接電源11將焊接電流供到插入該噴嘴4的焊絲7上，該焊接電源11由第一控制器10進(jìn)行控制，從而在焊絲7的端部和第二坡口3之間產(chǎn)生電弧，利用該電弧的熱量將待焊物體1A和1B沿著第二坡口3焊接在一起。
第二坡口3由電視攝象機(jī)12在噴嘴的下方沿噴嘴4的運(yùn)行方向進(jìn)行拍攝。由電視攝象機(jī)12所發(fā)射的信號(hào)進(jìn)入圖象處理機(jī)13。該圖象處理機(jī)13根據(jù)發(fā)射的信號(hào)不斷地測(cè)量第二坡口3的根部間隙距離(G)，所測(cè)出的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)14中。計(jì)算機(jī)14按照上述預(yù)先輸入的公式(1)計(jì)算目標(biāo)焊接電流，在該焊接電流下，當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)目標(biāo)熔深(P2)與公式(4)相符合。計(jì)算機(jī)14將目標(biāo)焊接電流的計(jì)算結(jié)果提供給第一控制器10，該控制器10控制焊接電流11，以使焊接電流以與上述所計(jì)算出的目標(biāo)焊接電流相一致的焊接電源提供到焊絲7上，從而在第二坡口3上所形成的焊縫至少要達(dá)到在第一坡口2上形成的焊縫的底部。
計(jì)算機(jī)14按照上述預(yù)先輸入的公式(5)計(jì)算目標(biāo)焊接速度(V)，以該焊接速度進(jìn)行焊接，在上述所計(jì)算出的目標(biāo)焊接電流的條件下，焊縫16的高度與其目標(biāo)值相一致。計(jì)算機(jī)14將目標(biāo)焊接速度的計(jì)算結(jié)果提供給第三控制器6。該控制器6控制傳送裝置5，以便使待焊物體1A和1B沿著第二坡口3以與上述所計(jì)算出的目標(biāo)焊接速度一致的焊接速度焊接在一起，從而焊縫16的高度總是與其目標(biāo)值相一致，而不需考慮根部間隙距離是否有任何變化。
現(xiàn)在描述本發(fā)明自動(dòng)電弧焊接方法的一個(gè)例子。
用厚度為10mm的兩個(gè)不銹鋼板(SUS304)作為待焊物體1A和1B。如圖3所示，一種形狀的第一坡口2和第二坡口3在兩板之間形成。然后將待焊物體1A和1B用如圖1所示的自動(dòng)電弧焊機(jī)沿著第一坡口2和第二坡口3焊接在一起。用直徑為1.6mm的藥芯焊絲作焊絲，用CO2氣體作為保護(hù)氣體。
首先，當(dāng)要將待焊物體1A和1B沿著第一坡口2焊接在一起時(shí)，將下列的數(shù)據(jù)予先地輸入到計(jì)算機(jī)14中對(duì)于目標(biāo)焊接電流(I)的計(jì)算P12mmIo360A，K37，這里 P1第一坡口的目標(biāo)熔深，Io當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接電流K視熔深、保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲的材料等等而定的系數(shù)。
對(duì)于焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)的計(jì)算L15mmA0.2，B4.59×10-5這里L(fēng)焊絲的伸出長(zhǎng)度A、B視保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲的材料等等而定的系數(shù)，對(duì)于目標(biāo)焊接速度(V)的計(jì)算Vfo161mm/秒Vo8.3mm/秒d6.5mmK1mm2
這里 Vfo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)焊絲的進(jìn)給速率Vo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接速度d熔深的最低點(diǎn)與焊縫的最高點(diǎn)之間的距離K焊絲的橫截面積與熔敷效率之間的乘積。
然后，當(dāng)要將被焊物體1A和1B沿著第二坡口3焊接在一起時(shí)，將下列數(shù)據(jù)預(yù)先輸入到計(jì)算機(jī)14中P22mm，P12mm，tf3mmVfo161mm/秒，Vo8.3mm/秒，d6.5mmK1mm2這里 P2第二坡口的目標(biāo)熔深P1第一坡口的目標(biāo)熔深tf鈍邊的高度Vfo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)焊絲的進(jìn)給速率Vo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接速度d熔深的最低點(diǎn)與焊縫的最高點(diǎn)之間的距離K焊絲的橫截面積與熔敷效率之間的乘積。
象這樣地在沿著第一坡口2和第二坡口3焊接在一起的被焊物體1A和1B上研究焊縫的高度，其結(jié)果表明，不管根部間隙距離(G)如何改變，焊縫高度16是不變的，在第一坡口2和第二坡口3上的熔深分別與其目標(biāo)值相一致，因此可以得到符合要求的無(wú)缺陷的焊縫。
如上所述，按照本發(fā)明，不需要考慮根部間隙距離的任何改變是可以得到恒定的熔深的，從而可以在不增加鈍邊高度的情況下防止燒穿、保持恒定的焊縫高度和電弧的穩(wěn)定，因此在工業(yè)上具有實(shí)用效果。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)電弧焊接方法，其包括將焊絲作為熔化電極、以規(guī)定的進(jìn)給速率將焊絲連續(xù)地提供給由兩個(gè)待焊物體的第一面之間所形成的第一坡口上，該焊絲是以大體垂直的方向通過(guò)噴嘴而向著所述第一坡口而提供的；將所述的噴嘴連同所述的焊絲一起沿著所述的第一坡口的縱向不斷地運(yùn)行；將規(guī)定的焊接電流提供給焊絲，以使所述焊絲的端部與所述的第一坡口之間產(chǎn)生電弧，從而利用該電弧的熱量將所述的待焊物體沿著所述的第一坡口以規(guī)定的焊接速度焊接在一起然后，以規(guī)定的進(jìn)給速率使焊絲大體垂直地通過(guò)所述的噴嘴，不斷地向著所述待焊物體的第二面上形成的第二坡口而提供，所述的第二坡口與所述的第一坡口相對(duì)；將所述的噴嘴連同所述的焊絲一起沿著所述第二坡口的縱向不斷地運(yùn)行；將規(guī)定的焊接電流提供給所述的焊絲，以使所述焊絲的端部與所述的第二坡口之間產(chǎn)生電弧，從而利用該電弧熱將所述的待焊物體沿著所述的第二坡口以規(guī)定的焊接速度焊接在一起。其改進(jìn)的特征在于(A).當(dāng)將所述的待焊物體沿著所述的第一坡口焊接在一起時(shí)，(a).在所述的噴嘴的下端沿該噴嘴的運(yùn)行方向不斷地測(cè)量根部間隙的距離；(b).按照下面的公式(1)計(jì)算目標(biāo)焊接電流(I)，在該電流下，熔深與其目標(biāo)值相一致I=I0-KG-(1)這里I目標(biāo)焊接電流，I0當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接電流K視熔深、保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲材料等等而定的系數(shù)，G根部間隙的距離，控制所述的焊接電流，以便使其與計(jì)算出的目標(biāo)焊接電流相一致；(C)、按照下面的公式(2)計(jì)算所述焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率(Vf)，在該進(jìn)給速率下，所述的焊絲從所述的噴嘴的導(dǎo)電嘴起的伸出長(zhǎng)度與其目標(biāo)值相一致Vf=A·I+B·L·I2-(2)這里Vf焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率，I焊接電流，L焊絲的伸出長(zhǎng)度，A、B視保護(hù)氣體的種類(lèi)、焊絲材料等等而定的系數(shù)，控制焊絲的所述進(jìn)給速率，以便使其與計(jì)算出的焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率相一致；(d)、按照下面的公式(3)計(jì)算目標(biāo)焊接速度(V)，在該焊接速度下，焊縫的高度與其目標(biāo)值相一致V=Vf(Vfo/Vo+ (d)/(k) ·G)-(3)這里V目標(biāo)焊接速度，Vf焊絲的進(jìn)給速率，Vfo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)焊絲的進(jìn)給速率，V0當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接速度，d熔深的最低點(diǎn)和焊縫的最高點(diǎn)之間的距離，K焊絲的橫截面積與熔敷效率的乘積，G根部間隙的距離，控制所述的焊接速度，以便使其與計(jì)算出的目標(biāo)焊接速度相一致。(B)、當(dāng)將所述的待焊接物體沿著所述的第二坡口焊接在一起時(shí)，(a).在所述的噴嘴的下端沿該噴嘴的運(yùn)行方向不斷地測(cè)量根部間隙的距離；(b).按照所述的公式(1)計(jì)算目標(biāo)焊接電流，在該電流下，當(dāng)所述的根部間隙距離為零時(shí)，目標(biāo)熔深(P2)符合下面的公式(4)P2≥tf-P1………(4)這里P2第二坡口的目標(biāo)熔深，P1第一坡口的目標(biāo)熔深，tf鈍邊的高度?？刂扑龅暮附与娏?，以便使其與計(jì)算出的目標(biāo)焊接電流相一致；(C).按照下面的公式(5)計(jì)算目標(biāo)焊接速度(V)，在該速度下焊縫的高度與期目標(biāo)值相一致V=Vfo(Vfo/Vo+ (d)/(K) ·G)………(5)這里V目標(biāo)焊接速度，Vfo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)焊絲的進(jìn)給速率，vo當(dāng)根部間隙距離為零時(shí)的焊接速度，d熔深的最低點(diǎn)與焊縫的最高點(diǎn)之間的距離，K焊絲的橫截面積與熔敷效率之間的乘積，G根部間隙的距離，控制所述的焊接速度，以便使期與計(jì)算出的目標(biāo)焊接速度相一致。
全文摘要
一種自動(dòng)電弧焊接方法包括當(dāng)用焊絲將兩個(gè)待焊物體沿著由兩物體之間在第一面上所形成的第一坡口焊接在一起時(shí)，以根部間隙、焊絲的材料為基礎(chǔ)不斷地用計(jì)算確定目標(biāo)焊接電流，以焊接電流、焊絲的材料為基礎(chǔ)不斷地用計(jì)算確定焊絲的目標(biāo)進(jìn)給速率，以焊絲的進(jìn)給速率、焊絲的材料為基礎(chǔ)不斷地用計(jì)算確定目標(biāo)焊接速度，從而在各個(gè)目標(biāo)值被確定的基礎(chǔ)上能自動(dòng)地控制焊接電流、焊絲的進(jìn)給速率和焊接速度。
文檔編號(hào)B23K9/095GK1031343SQ8810612
公開(kāi)日1989年3月1日 申請(qǐng)日期1988年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月20日
發(fā)明者杉谷司, 勘定義弘, 西泰彥 申請(qǐng)人:日本鋼管株式會(huì)社