專利名稱：改進(jìn)的焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接工藝。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于改進(jìn)焊接工藝的機(jī)器人
程序化方法。
背景技術(shù)：
機(jī)器人特別適合不斷重復(fù)地執(zhí)行相同的自動(dòng)作業(yè)。在有些行業(yè)中，如維修服務(wù)機(jī) 構(gòu)，一次與下一次的工作(或零件)全然不同。因此，就需要對(duì)自動(dòng)程序不斷進(jìn)行調(diào)整。常 規(guī)控制程序不容許在自動(dòng)操作模式中進(jìn)行這樣的調(diào)整，而是需要重寫運(yùn)動(dòng)控制代碼的整個(gè) 部分。 作為一個(gè)實(shí)例，在蒸汽渦輪機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合中，因處于高溫和高壓下的蒸汽所造成 的侵蝕和破壞常常使得需要修理旁通閥。旁通閥通常具有積聚至特定厚度的三個(gè)或多個(gè)表 面。操作人員必須計(jì)算各焊接通道(恥ld pass)的厚度，所需的通道數(shù)目，以及確定各焊接 通道在閥上的物理位置。即使使用可程序化的焊接方法，該工藝也會(huì)導(dǎo)致在各旁通閥上對(duì) 超過(guò)一百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立地編程。該方法的另一個(gè)缺點(diǎn)在于各旁通閥具有不同的焊接要求， 因此上述工藝對(duì)于每個(gè)待修理的閥必須重復(fù)進(jìn)行。這就造成該工藝十分耗時(shí)且代價(jià)高昂。
作為備選，提出了基于最少材料的狀況修復(fù)所有的旁通閥。該工藝必須機(jī)加工去 除大部分基體材料，并在隨后進(jìn)行大量的焊接沉積(weld d印oist)來(lái)修復(fù)所期望的形狀。 然而，這種行為會(huì)顯著增加所執(zhí)行工作的材料成本及用時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于修理物件的方法，并且該方法包括用以 標(biāo)識(shí)待修理的物件的標(biāo)識(shí)步驟。勾劃(touch off)步驟相對(duì)于原始位置將多個(gè)空間坐標(biāo)定 位和標(biāo)記在物件上。計(jì)算步驟進(jìn)行計(jì)算期望的焊接順序，以獲得物件的期望形狀。檢驗(yàn)步 驟檢驗(yàn)多個(gè)空間坐標(biāo)的期望位置。焊接步驟使至少第一焊接修理層沉積在物件表面上，并 且通過(guò)使至少一部分物件表面積聚成期望的形狀或輪廓來(lái)對(duì)進(jìn)物件行修理。


圖1表示可根據(jù)本發(fā)明的方面進(jìn)行修理的旁通閥的截面圖； 圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的方面的工藝的流程圖。 零件清單 100旁通閥 110受損區(qū)域 120未受損區(qū)域 130原有表面 200焊接工藝 210標(biāo)識(shí)步驟
220勾劃步驟 230計(jì)算步驟 240檢驗(yàn)步驟 250焊接步驟
具體實(shí)施例方式
圖1表示可根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行修理的旁通閥的截面圖。這種物件的實(shí)例為蒸 汽渦輪機(jī)的構(gòu)件、燃?xì)鉁u輪機(jī)構(gòu)件、風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)件，以及旁通閥，但也可通過(guò)本發(fā)明的方 法來(lái)修理多種構(gòu)件。如圖1中所示，旁通閥100通常包括受損區(qū)域110，其由閥體下部上的 陰影區(qū)域示出。在使用期間，蒸汽及蒸汽內(nèi)的污染物可進(jìn)行侵蝕，引起裂痕和裂縫，或?qū)﹂y 110的下部造成其它破壞。 受損區(qū)域110應(yīng)當(dāng)除去，并且這一般可通過(guò)向下機(jī)加工或磨削至未受損層120來(lái) 獲得。然后，該閥可通過(guò)焊接新材料進(jìn)行重新積聚以修復(fù)原有表面130。焊接修理通常包 括一個(gè)或多個(gè)焊接修理層，它們都沉積在基體材料的表面上，以形成表面焊接修理。根據(jù) 本發(fā)明的方面，當(dāng)修理用于形成蒸汽渦輪機(jī)構(gòu)件類型的CrMoV和CrMo合金時(shí)，其中的一個(gè) 實(shí)例為1. 25Cr-lMo-0. 25V(按重量百分比)，用于焊接修理的適合材料包括CrMo、 CrMoV 及NiCrFe合金。特別適合的鎳鉻鐵合金為NiCrFe-3。還可使用其它合金、填料金屬或焊 接電極，例如但不限于Incone產(chǎn)(Special Metals group companies的注冊(cè)商標(biāo))合金 82(ERNiCr-3) 、182(ENiCrFe-3) 、625 (ERNiCrMo-3) 、718 (ERNiFeCr-2)、鈷基合金、Stellite (Deloro Stellite Company的注冊(cè)商標(biāo))6(SFA 5. 21ERCoCr_A) 、 Stellite 21((SF)A 5. 21ERCoCr-E)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于修理旁通閥的方法可包括標(biāo)記和/或標(biāo)識(shí)零 件。例如，作業(yè)號(hào)可印在旁通閥的一部分上。然后可檢查開(kāi)孔尺寸。如果開(kāi)孔未能通過(guò)檢 查，則其可能就需要進(jìn)行焊接。
然后，可除去閥的表層。例如，可機(jī)加工去除所有Stdlite⑧(共同的外層)材料。
可進(jìn)行檢查，以檢驗(yàn)該第一通道是否在所有位置都到達(dá)母體材料。如果在第一次切割期間
未能完全除去所有的31^1^@材料，則如果需要的話，可繼續(xù)對(duì)閥進(jìn)行機(jī)加工直至到達(dá)本
體材料。 優(yōu)選的是充分除去所有的3化11讓6@和先前施加的308不銹鋼材料，并且如果對(duì)于 剩余的材料存在任何問(wèn)題，則可將其切除，因?yàn)槿绻魏卧械?1^1釷6@剩余的話，則潛在
的焊接能力和開(kāi)裂問(wèn)題會(huì)造成難以完成修理。 開(kāi)孔可機(jī)加工至最終尺寸(根據(jù)所期望的規(guī)格)?，F(xiàn)在，可進(jìn)行修復(fù)旁通閥的外 表面。使用氣焊工藝(例如，GTAW，SMAW等)，可將塞子附加到開(kāi)孔中。預(yù)熱/回?zé)崾强蛇x 的，并且對(duì)于該操作而言并非為必需的。 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的機(jī)器人焊接工藝200的流程圖。下述步驟可示出 用于機(jī)器人密封焊接塞子的零件裝配(set up)和外徑的焊接積聚。在步驟210，對(duì)零件進(jìn) 行標(biāo)識(shí)和/或標(biāo)記。這可包括將印在閥底部上的零件號(hào)與記錄在作業(yè)計(jì)劃文檔中的編號(hào)進(jìn) 行比較。閥的后部應(yīng)當(dāng)座置在夾頭中心的孔口上方的板件上，以提供固定的基準(zhǔn)點(diǎn)，以及確
4保位置穩(wěn)定。如果期望的話，可上緊夾頭，以固定零件。檢查電源接通至機(jī)器人控制器、焊 接電源、感應(yīng)電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)冷卻器、溫度控制器(切換至"機(jī)器人"模式)、供給感應(yīng)線圈升 運(yùn)器的氣源，以及焊炬清潔站。 在步驟220，執(zhí)行勾劃程序?？删哂写蠹s四個(gè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行勾劃，這將確定閥的當(dāng)前狀 態(tài)，并且通過(guò)在機(jī)器人中的對(duì)比軟件，容許其計(jì)算根據(jù)所期望的規(guī)格積聚至最終閥尺寸所 需的焊接順序(例如，從表面120至表面130)。在備選實(shí)施例中，也可使用多于或少于四個(gè) 的勾劃點(diǎn)。在閥處于水平位置而機(jī)器人處于其原始位置的情況下，定位上死點(diǎn)，并對(duì)該位置 進(jìn)行沖壓。所有的勾劃點(diǎn)均可在該X軸位置上產(chǎn)生。使用軸位置屏幕來(lái)監(jiān)測(cè)用于剩余勾劃 點(diǎn)的該數(shù)值。除去機(jī)器人臂上的氣體噴嘴和接觸尖端。取回電極，因此沒(méi)有示出。裝緊所 提供的勾劃尖端指形件，確保其完全座置成抵靠焊炬本體，且看不到絲線(thread)。勾劃并 記錄四個(gè)點(diǎn)位置。在本發(fā)明的附加實(shí)施例中，勾劃步驟可利用執(zhí)行焊接的同一機(jī)器人臂來(lái) 執(zhí)行。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，能夠避免使用將會(huì)顯著增加系統(tǒng)成本的專用接觸探針或復(fù) 雜的測(cè)量裝置。 在步驟230，計(jì)算焊接順序和對(duì)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)程序來(lái)檢驗(yàn)焊炬角度和位置的 程序塊可由控制器解析，并且進(jìn)行適當(dāng)?shù)赜涗?。通過(guò)輸入閥零件號(hào)，選擇適合的零件號(hào)。在 焊接機(jī)器人中的軟件將能夠計(jì)算將閥積聚至期望規(guī)格所需的焊接量。 清潔氣體噴嘴和接觸尖端，根據(jù)需要來(lái)檢查破損和進(jìn)行替換。使電極延伸，安裝接
觸尖端和氣體噴嘴，以及修整超過(guò)接觸尖端的電極。如果勾劃尖端留在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，則其
可在執(zhí)行程序期間造成對(duì)尖端和機(jī)器人焊絲(wire)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的損壞。 在步驟240，機(jī)器人將回放勾劃點(diǎn)。這應(yīng)當(dāng)近距離觀察發(fā)現(xiàn)任何誤差，因?yàn)槿绻g
距不正確，則焊接將不會(huì)如所期望地布置。閥可形成為使得其軸線在定位器中為垂直的，而
感應(yīng)線圈可降低。線圈將在保持時(shí)間結(jié)束時(shí)自動(dòng)升高。塞子將密封焊接在適當(dāng)位置上，而
機(jī)器人將移至焊炬清潔站。 在步驟250，機(jī)器人將開(kāi)始沿塞子從一點(diǎn)至另一點(diǎn)進(jìn)行焊接。機(jī)器人在焊接之間可 移至焊炬清潔站。機(jī)器人可在第一點(diǎn)處焊接快速通道，以有助于在后續(xù)操作中保持對(duì)熔池 的控制。在焊接之間可存在停頓，以達(dá)到層間溫度(interpass temperature)。機(jī)器人可從 第二點(diǎn)至第三點(diǎn)焊補(bǔ)圓錐形截面，或反之亦然。機(jī)器人將從第二點(diǎn)至第一點(diǎn)焊補(bǔ)外徑。閥 可抵靠絲刷旋轉(zhuǎn)，以敲掉熔渣。在這里，機(jī)器人將計(jì)算所需的材料，并且使用如先前步驟中 的通道的組合來(lái)完成零件。在各層完成時(shí)可除去熔渣。如果存在任何誤差，則機(jī)器人可亮 起指示器，以及響起警報(bào)。 當(dāng)完成所有層時(shí)，閥可返回，且其軸線為垂直的，以及機(jī)器人可利用光或其它指示 器發(fā)信號(hào)通知操作人員零件已完成。感應(yīng)線圈可降低，以保持零件高于其最小預(yù)熱，直到將 其除去。旁通閥可進(jìn)行目視檢測(cè)，以檢查焊接。 盡管本發(fā)明已結(jié)合當(dāng)前認(rèn)作是其中的一個(gè)最為實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述， 但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，而相反是旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精 神和范圍內(nèi)的多種修改和同等布置。
權(quán)利要求
一種用于修理物件(100)的方法(200)，所述方法包括如下步驟標(biāo)識(shí)(210)待修理的所述物件；勾劃步驟(220)，所述勾劃步驟包括相對(duì)于原始位置在所述物件上定位和標(biāo)記多個(gè)空間坐標(biāo)；計(jì)算(230)期望的焊接順序，以獲得所述物件的期望形狀；檢驗(yàn)(240)所述多個(gè)空間坐標(biāo)的期望位置；在所述物件的表面上焊接(250)至少第一焊接修理層；其中，所述物件(100)通過(guò)將所述物件的表面的至少一部分積聚至期望的形狀或輪廓來(lái)進(jìn)行修理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過(guò)保存在存儲(chǔ)器中來(lái)記錄關(guān)于原始位置的所述多個(gè)空間坐標(biāo)，其中，記錄在所述勾劃步驟之后進(jìn)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將待修理的所述物件(100)安置到相對(duì)于所述原始位置的固定位置，其中，所述安置在所述記錄步驟之后進(jìn)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述勾劃步驟之后進(jìn)行的安置步驟，所述安置步驟包括將待修理的所述物件(100)安置在相對(duì)于所述原始位置的固定位置上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算步驟使用編程輸入到控制器中的工程技術(shù)規(guī)則來(lái)確保焊接步驟成功。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算步驟還包括依靠已預(yù)先載入所述控制器中的零件數(shù)據(jù)表來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述物件(100)選自如下組合，所述組合包括蒸汽渦輪機(jī)構(gòu)件、燃?xì)鉁u輪機(jī)構(gòu)件、風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)件，以及旁通閥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行如下步驟中的至少一個(gè)所述勾劃步驟(220)、所述計(jì)算步驟(230)、所述檢驗(yàn)步驟(240)，以及所述焊接步驟(250)。
全文摘要
本發(fā)明涉及改進(jìn)的焊接工藝。具體而言，提供了用于修理物件(100)的方法(200)，并且該方法(200)包括用以標(biāo)識(shí)待修理的物件的標(biāo)識(shí)步驟(210)。勾劃步驟(220)相對(duì)于原始位置在物件上定位和標(biāo)記多個(gè)空間坐標(biāo)。計(jì)算步驟(230)進(jìn)行計(jì)算所期望的焊接順序，以獲得物件的期望形狀。檢驗(yàn)步驟(240)檢驗(yàn)多個(gè)空間坐標(biāo)的期望位置。焊接步驟(250)使至少第一焊接修理層沉積在物件(100)表面上，并且通過(guò)使至少一部分物件表面積聚至期望的形狀或輪廓來(lái)對(duì)物件(100)進(jìn)行修理。
文檔編號(hào)B23K31/02GK101733570SQ200910246419
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者C·S·庫(kù)克, J·M·薩薩特利, J·P·庫(kù)特勒 申請(qǐng)人:通用電氣公司