本發(fā)明涉及一種水平對(duì)接接頭焊接，尤其涉及一種水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備及其方法，能夠通過包括根部焊接的高熔敷率焊接來焊接接頭。

背景技術(shù)：

總之，對(duì)接接頭焊接是焊接面向彼此的母材以將彼此連接，這在連接鐵板時(shí)被頻繁使用。

圖1是示出在常規(guī)自動(dòng)焊接時(shí)在根焊之后的焊接狀態(tài)的視圖。

在圖1中，部分S是截面圖，部分P是局部剖視圖。在下文中，在本發(fā)明的說明書以及附圖中，部分S指示截面圖，部分P指示局部剖視圖。

如圖1所示，在縱向面向彼此的兩個(gè)母材1a和1b水平地對(duì)接焊接的情況下，上母材1a和下母材1b面向彼此，并且焊接接頭變成斜面。而且，在上母材1a的斜面向上傾斜以及下母材1b以直角從平面傾斜的狀態(tài)下，上母材1a和下母材1b被焊接。

如上所述，在使用自動(dòng)機(jī)器相對(duì)于水平對(duì)接接頭施加管狀焊條電弧焊的情況下，如圖1所示，根據(jù)生產(chǎn)率，上母材1a和下母材1b布置成具有不同的間隙3，當(dāng)間隙3被填充時(shí)形成根部2，首先在執(zhí)行焊接的一側(cè)的背面執(zhí)行根部焊道。在形成根部2的斜面內(nèi)部執(zhí)行高熔敷率焊接的情況下，由于熔融金屬的低黏性以及作用在熔融金屬上的重力熔融金屬在焊弧中居前，使得電弧形成在熔融金屬上。因?yàn)樾纬稍谌廴诮饘偕系碾娀‰y以使母材充分焊透，所以其經(jīng)常引起缺陷，諸如焊接金屬不完全的熔化以及夾渣。

而且，在低電弧力的情況下，上母材形成未焊接的宏觀截面53(見圖1)。

電弧力指的是推動(dòng)熔池的力量，通常，與電流的平方以及電壓的雙倍成比例而增加。在電弧力較弱的情況下，也即，在使用低電流和低電壓的情況下，因?yàn)殡娀“霃?1變得較小，所以形成的熔融金屬52較小。此外，因?yàn)橥苿?dòng)熔融金屬52的力也變得較小，所以薄的金屬滲透形成在母材的底表面上，以及因?yàn)槿廴诮饘傥幢幌蛏贤苿?dòng)至上母材1a的斜面，所以僅下母材1b焊接在焊接接頭的截面上，使得上母材1a被焊接，同時(shí)形成未焊接的宏觀截面53。

此外，因?yàn)槠胀ê缸?0的端部31大約為8mm，如果其在較小以及較窄空間中執(zhí)行擺動(dòng)，則焊嘴30的端部31接觸斜面，這頻繁引起短路。圖2是示出常規(guī)焊嘴30的視圖。為了精確地焊接斜面的內(nèi)部，需要五個(gè)至七個(gè)焊道。此外，在完成斜面內(nèi)部的焊接之后，如果執(zhí)行表面部分的焊接，因?yàn)橛捎谌廴诮饘俚牡宛ば砸约白饔弥寥廴诮饘俚闹亓Φ挠绊懚l繁發(fā)生焊縫偏差，如果可能的話，頂部焊縫具有四個(gè)或者五個(gè)焊道以精確地焊接。

圖3是焊接部分#1至#6的截面圖，使用多個(gè)焊道通過常規(guī)焊接設(shè)備焊接厚度為23mm的母材。在常規(guī)焊接方法的情況下，如圖3所示，厚度為15mm的母材要求八個(gè)焊道，厚度為23mm的母材需要10至15個(gè)焊道。因此，當(dāng)通過常規(guī)焊接設(shè)備焊接厚度為23mm的母材時(shí)，形成具有上母材的未焊接側(cè)的宏觀截面53(圖3中焊接截面的附圖標(biāo)記1、3、5、8和9的區(qū)域)，因此，必須焊接多個(gè)焊道。

換句話說，在常規(guī)焊接設(shè)備中，通過對(duì)間隙3執(zhí)行根焊而形成根部2，間隙3由母材的厚度確定，以及在根部2形成之后執(zhí)行斜面內(nèi)部的熔敷焊接。但是，甚至在根據(jù)母材的厚度執(zhí)行熔敷焊接的情況下，與附圖示出的焊接部分#1至#6的截面一樣，必須通過小熔敷量焊接多層焊道(10至15個(gè)焊道)，因此，在通過降低焊道的數(shù)量來改善生產(chǎn)率方面存在限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明是鑒于發(fā)生在現(xiàn)有技術(shù)中的上述提到的問題而進(jìn)行的，本發(fā)明的目的是提供水平對(duì)接接頭的自動(dòng)焊接，尤其提供用于高熔敷率焊接水平對(duì)接接頭的設(shè)備和方法，當(dāng)在自動(dòng)焊接水平對(duì)接接頭的情況下相對(duì)于斜面執(zhí)行高熔敷率焊接時(shí)，能夠形成高熔敷率焊接部分同時(shí)形成根部，從而實(shí)現(xiàn)高熔敷率焊接而無任何焊接截面內(nèi)部以及表面的缺陷，并且降低焊接焊道的數(shù)量。

本發(fā)明的另一目的是提供一種水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備，其沿焊嘴的焊接方向安裝在行進(jìn)裝置部分上，以便沿焊接進(jìn)行的向前方向移動(dòng)，以及提供一種水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接方法，從而防止熔融金屬向下流動(dòng)，允許用戶易于握住設(shè)備，降低重量，以及由于下部分填充有熔融金屬而完成表面焊縫。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備，其包括：行進(jìn)裝置部分，其用于周期性地重復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)以及沿預(yù)定方向相對(duì)于上母材和下母材傳送焊嘴；焊炬，其具有焊嘴并且安裝在行進(jìn)裝置部分上；銅滑塊裝置，其安裝在行進(jìn)裝置部分上以沿焊嘴的焊接方向定位；以及控制單元，其用于考慮水平焊接接頭的斜面形式、根據(jù)焊炬的擺動(dòng)位置來控制焊接條件，其中，控制單元傳送行進(jìn)裝置部分以沿著多個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行擺動(dòng)行進(jìn)，以及控制焊接電流、焊接電壓、焊絲供給速度、節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)段的行進(jìn)速度、在節(jié)點(diǎn)的停止時(shí)間、擺動(dòng)速度以及擺動(dòng)寬度中的一種以對(duì)斜面實(shí)施高熔敷率焊接。

在本發(fā)明中，銅滑塊裝置包括向前噴氣部，其用于沿焊接進(jìn)行方向噴射氣體以防止熔融金屬向下流動(dòng)。

在本發(fā)明中，根據(jù)上母材和下母材之間的間隙G以及母材的厚度來設(shè)定初始值，以及通過上母材和下母材之間的間隙G來對(duì)焊接電流、焊接電壓、焊絲供給速度、節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)段的行進(jìn)速度、在節(jié)點(diǎn)的停止時(shí)間、擺動(dòng)速度以及擺動(dòng)寬度中的一者進(jìn)行控制以實(shí)時(shí)改變。

如果用于生產(chǎn)無缺陷焊縫的整體停止時(shí)間為T1，那么在實(shí)施所述斜面內(nèi)部的焊接的后焊縫B的節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間和在所述后焊縫B和表面焊縫F之間的節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間為0.2*T1并且誤差范圍在大約±10％內(nèi)，在所述表面焊縫F的節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間為0.8*T1并且誤差范圍在大約±10％內(nèi)。

計(jì)算所述焊絲供給速度以通過所述間隙G設(shè)定在用于形成所述后焊縫B的節(jié)點(diǎn)處的初始值，并且計(jì)算所述焊絲供給速度以與所述斜面的截面的垂直寬度成比例地、在位于用于形成所述后焊縫B和所述表面焊縫F的節(jié)點(diǎn)之間的所述節(jié)點(diǎn)處增加而大于所述初始值。

控制單元控制焊接電流、焊接電壓、焊絲供給速度、節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)段的行進(jìn)速度、在節(jié)點(diǎn)的停止時(shí)間、擺動(dòng)速度以及擺動(dòng)寬度中的一種，以使用電流檢測(cè)傳感器或者電壓檢測(cè)傳感器的電流值和電壓值中的至少一者來維持每單位體積的均勻熔敷量。

銅滑塊裝置包括：流線型凹部，其形成在銅滑塊裝置的一側(cè)并且頭尾不對(duì)稱；以及接收凹槽，其形成在凹部的下部處以由熔融金屬填充。

銅滑塊裝置形成為板式以接觸母材的表面，所述凹部凹狀地形成在與母材的表面接觸的一側(cè)以沿頭尾方向覆蓋母材的斜面。凹部沿行進(jìn)裝置部分的傳送方向延伸，形成在凹部的下部中的接收凹槽形成為從凹部起為中空的階梯式形狀以接收熔融金屬。

水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備進(jìn)一步包括：焊炬x軸滑動(dòng)組件，其結(jié)合至行進(jìn)裝置部分的行進(jìn)軸線部分；焊炬z軸滑動(dòng)組件，其連接至焊炬x軸滑動(dòng)組件以沿垂直方向滑動(dòng)。銅滑塊裝置連接至焊炬z軸滑動(dòng)組件以沿行進(jìn)裝置部分的傳送方向、沿母材的垂直方向以及沿與母材接觸的方向移動(dòng)。

在本發(fā)明的另一方案中，本發(fā)明提供了一種使用水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備的水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接方法，水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備包括：行進(jìn)裝置部分，其用于周期性地重復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)以及沿預(yù)定方向相對(duì)于上母材和下母材傳送焊嘴；焊炬，其具有焊嘴以及被安裝在行進(jìn)裝置部分上；銅滑塊裝置，安裝在行進(jìn)裝置部分上以沿焊嘴的焊接方向定位，銅滑塊裝置沿焊接進(jìn)行方向移動(dòng)以防止熔融金屬向下流動(dòng)；以及控制單元，其用于考慮水平焊接接頭的斜面形式、根據(jù)焊炬的擺動(dòng)位置來控制焊接條件，焊接方法包括：焊接電流計(jì)算步驟或者焊接電壓計(jì)算步驟，其用于通過控制單元計(jì)算在節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)段中的焊接電流或者焊接電壓；停止時(shí)間計(jì)算步驟或者行進(jìn)速度計(jì)算步驟，其用于通過控制單元計(jì)算在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間或者行進(jìn)速度；以及熔敷焊接步驟，其通過根據(jù)在焊接電流和電壓計(jì)算步驟中計(jì)算的在節(jié)點(diǎn)之間的每個(gè)移動(dòng)段的所述焊接電流和所述焊接電壓以及在停止時(shí)間計(jì)算步驟或者所述行進(jìn)速度計(jì)算步驟中計(jì)算的在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的所述停止時(shí)間或者行進(jìn)速度來控制焊接機(jī)器和所述行進(jìn)裝置部分，從而對(duì)所述斜面實(shí)施熔敷焊接而不實(shí)施根部焊道焊接。

在焊接電流計(jì)算步驟或者焊接電壓計(jì)算步驟中計(jì)算的焊接電流和焊接電壓的情況下，根據(jù)上母材和下母材之間的間隙G以及母材的厚度來設(shè)定初始值，以及通過所述上母材和所述下母材之間的所述間隙G來對(duì)焊接電流、焊接電壓、焊絲供給速度、節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)段中的行進(jìn)速度、在節(jié)點(diǎn)的停止時(shí)間、擺動(dòng)速度以及擺動(dòng)寬度中的一者進(jìn)行控制以實(shí)時(shí)改變。

在所述停止時(shí)間計(jì)算步驟中計(jì)算在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間的情況下，如果用于生產(chǎn)無缺陷焊縫的整體停止時(shí)間為T1，那么在實(shí)施所述斜面內(nèi)部的焊接的后焊縫B的節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間和在所述后焊縫B和表面焊縫F之間的節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間為0.2*T1并且誤差范圍在大約±10％內(nèi)，在所述表面焊縫F的節(jié)點(diǎn)處的所述停止時(shí)間為0.8*T1并且誤差范圍在大約±10％內(nèi)。

水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接方法進(jìn)一步包括焊絲供給速度設(shè)定步驟，其計(jì)算焊絲供給速度，其為在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處停止以及在節(jié)點(diǎn)之間移動(dòng)的同時(shí)供給用于焊接的適當(dāng)量焊絲的焊絲供給速度。在焊絲供給速度設(shè)定步驟中計(jì)算的焊絲供給速度的情況下，通過所述上母材和所述下母材之間的所述間隙G來設(shè)定在用于形成所述上母材和所述下母材之間的所述后焊縫B的節(jié)點(diǎn)處的初始值，計(jì)算所述焊絲供給速度以與所述斜面的截面的垂直寬度成比例地、在位于用于形成所述后焊縫B和所述表面焊縫F之間的節(jié)點(diǎn)處增加以大于所述初始值。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備及其方法能夠通過高熔敷率焊接一個(gè)或者兩個(gè)焊道而完成水平對(duì)接焊接，不管母材的厚度，從而顯著降低焊道的數(shù)量以及在很大程度上提高焊接作業(yè)的速度。

而且，根據(jù)本發(fā)明的水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備及其方法，通過在擺動(dòng)焊接和對(duì)角行進(jìn)焊接期間與斜面的截面寬度成比例地控制電流、電壓、焊絲供給速度以及停止時(shí)間，能夠?qū)附咏孛娴膬?nèi)部和表面實(shí)施高熔敷率焊接而無缺陷，從而顯著提高焊接質(zhì)量。

此外，根據(jù)本發(fā)明的水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備及其方法能夠通過銅滑塊裝置沿焊接方向的向前方向向熔融金屬噴射氣體，從而防止熔融金屬向下流動(dòng)，相比于常規(guī)反向氣體噴射結(jié)構(gòu)，允許用戶易于握住設(shè)備，降低了重量，以及由于在銅滑塊裝置的表面上形成有不對(duì)稱下凹部，通過利用熔融金屬填充下部分而完成表面焊縫。

附圖說明

連同附圖，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征及優(yōu)勢(shì)將顯而易見于以下本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，其中：

圖1是示出在根焊之后在常規(guī)自動(dòng)焊接時(shí)的焊接狀態(tài)的視圖；

圖2是示出常規(guī)焊嘴的視圖；

圖3是常規(guī)焊接設(shè)備的焊接部分的截面圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水平對(duì)接接頭焊接設(shè)備的分解立體圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水平對(duì)接接頭焊接設(shè)備的平面圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水平對(duì)接接頭焊接設(shè)備的右視圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的銅滑塊裝置的立體圖；

圖8是圖示出常規(guī)銅滑塊裝置的側(cè)視截面圖；

圖9是圖示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的銅滑塊裝置的側(cè)視截面圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的焊炬的截面圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水平對(duì)接接頭焊接設(shè)備的示意性方框圖；

圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接方法的流程圖；

圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例用于特定擺動(dòng)圖案的控制單元的移動(dòng)控制狀態(tài)的視圖；

圖14是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在特定擺動(dòng)圖案的節(jié)點(diǎn)的焊接條件的圖；

圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例通過正交擺動(dòng)軸線部分的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的視圖；

圖16是示出沿行進(jìn)方向的焊接運(yùn)動(dòng)以及根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的焊絲的視圖；

圖17和圖18是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例通過水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備的焊接部分的截面圖。

具體實(shí)施方式

下文，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備及其方法。

參考圖4至圖18，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備100包括：行進(jìn)裝置部分9，其相對(duì)于上母材1a的斜面和下母材1b的斜面沿垂直和對(duì)角方向傳送焊嘴32；焊炬8，其具有焊嘴32并且安裝至行進(jìn)裝置部分9；銅滑塊裝置4，其安裝在行進(jìn)裝置部分9上以沿焊嘴32的焊接方向定位；控制單元60，其通過水平對(duì)接接頭的斜面的位置來控制焊接條件，以維持固定熔敷量從而防止宏觀截面53(該宏觀截面53上未形成焊接側(cè))形成在上母材1a上；顯示器部分63，其用于顯示焊接狀態(tài)；設(shè)定部分64，其用于設(shè)定焊接參數(shù)；以及焊接機(jī)器68，其用于向焊炬8供給焊接電壓以及電流。

在圖4中，“垂直以及頭尾方向”指的是x軸方向，“行進(jìn)裝置部分的可滑動(dòng)承載方向”指的是y軸方向，“朝向焊接側(cè)的方向”指的是z軸方向。為了方便描述，方向指示為x-y-z方向。

行進(jìn)裝置部分9包括行進(jìn)軸線部分40，其沿著引導(dǎo)軌道R可滑動(dòng)地連接。行進(jìn)軸線部分40作為滑架以沿y軸方向運(yùn)送焊炬8和銅滑塊裝置4。焊炬x軸滑動(dòng)組件91結(jié)合至行進(jìn)軸線部分40，以沿x軸方向操作焊炬8。焊炬y軸滑動(dòng)組件88結(jié)合至焊炬x軸滑動(dòng)組件91，以沿y軸方向操作焊炬8，焊炬z軸滑動(dòng)組件89結(jié)合至焊炬y軸滑動(dòng)組件88以沿z軸方向操作焊炬8。

此外，正交擺動(dòng)軸線部分41結(jié)合至焊炬y軸滑動(dòng)組件89，蝸桿滑動(dòng)組件87結(jié)合至正交擺動(dòng)軸線部分51。蝸桿滑動(dòng)組件87連接至正交擺動(dòng)軸線部分41，以沿y軸以及z軸方向滑動(dòng)。角度滑動(dòng)組件86連接至蝸桿滑動(dòng)組件87，蝸桿滑動(dòng)組件87改變其旋轉(zhuǎn)方向以在圖示于圖6的角度軸865上旋轉(zhuǎn)角度滑動(dòng)組件86。當(dāng)用戶調(diào)節(jié)手柄以操作安裝在角度滑動(dòng)組件86內(nèi)部的彈簧時(shí)，角度滑動(dòng)組件86沿x軸以及y軸方向滑動(dòng)。焊炬8結(jié)合至角度滑動(dòng)組件86。此外，傳感器部分61和控制箱85安裝在行進(jìn)軸線部分40上。

銅滑塊裝置4安裝至行進(jìn)裝置部分9。更詳細(xì)地，用于致動(dòng)組件80的銅滑塊裝置結(jié)合至行進(jìn)裝置部分9的行進(jìn)軸線部分40，銅滑塊裝置4連接至銅滑塊裝置致動(dòng)組件80。銅滑塊裝置致動(dòng)組件80包括銅滑塊裝置x軸滑動(dòng)組件83以及銅滑塊裝置z軸滑動(dòng)組件84。銅滑塊裝置x軸滑動(dòng)組件83固定至行進(jìn)軸線部分40，以沿y軸方向沿著引導(dǎo)軌道R滑動(dòng)以及沿x軸方向使銅滑塊裝置4滑動(dòng)。銅滑塊裝置z軸滑動(dòng)組件84連接至銅滑塊裝置x軸滑動(dòng)組件83以沿x軸方向滑動(dòng)。銅滑塊裝置4連接至z軸滑動(dòng)組件84。最終，銅滑塊裝置4沿y軸方向沿著引導(dǎo)軌道R被運(yùn)送以能夠沿x軸方向滑動(dòng)，以及沿z軸方向移動(dòng)以接觸母材。

銅滑塊裝置4移動(dòng)冷卻水以防止熔融金屬以及熔渣在焊接期間被排出。也即，雖然熔敷量增加，但是銅滑塊裝置4防止熔融金屬向下流動(dòng)至表面，因此，使得高熔敷率焊接是可行的以及在自動(dòng)焊接期間利用少量的焊道完成焊接，從而防止焊接缺陷，提高焊接質(zhì)量以及減少作業(yè)時(shí)間。用于沿焊接進(jìn)行方向噴射向前氣體的前噴氣部21和氣體出口21a形成在銅滑塊裝置4上。銅滑塊裝置4安裝至焊接設(shè)備100以沿焊接進(jìn)行方向噴射保護(hù)氣體，與上母材1a和下母材1b相遇到一起的接觸部分接觸，以便防止使焊接部分的機(jī)械性能惡化的外部空氣被引入熔融金屬。位于焊炬8的端部的焊嘴具有的外徑小于8mm，優(yōu)選地，小于5mm。焊炬8包括絕緣涂層33，絕緣涂層33由陶瓷制成，形成在焊炬8的外周表面上。焊炬8的外徑小并且具有形成在其表面上的絕緣涂層33，以便由于小焊嘴而在斜面的內(nèi)部平滑地?cái)[動(dòng)，并且能夠提供連續(xù)焊接，這是因?yàn)殡m然焊嘴32接觸斜面但是絕緣涂層33防止電路短路。

如上所述，行進(jìn)裝置部分9包括：行進(jìn)軸線部分40，其用于沿著引導(dǎo)軌道R移動(dòng)焊接設(shè)備100；正交擺動(dòng)軸線部分41，其用于實(shí)施擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)以沿垂直于引導(dǎo)軌道R的焊接斜面的垂直方向運(yùn)送焊炬8；以及傳感器部分61，其用于檢測(cè)焊接電流和焊接電壓。行進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部65，其布置在行進(jìn)軸線部分40上，以及擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部66，其布置在正交擺動(dòng)軸線部分41上。而且，傳感器部分61包括：焊接電流檢測(cè)傳感器61a，其用于檢測(cè)焊接電流；以及焊接電壓檢測(cè)傳感器61b，其用于檢測(cè)焊接電壓。

此外，焊接條件控制部69布置成基于焊接電流檢測(cè)傳感器61a和焊接電壓檢測(cè)傳感器61b接收的檢測(cè)值來接收從控制單元60發(fā)送的焊接條件控制信號(hào)，以及控制焊接機(jī)器68的焊接電流和焊接電壓。

控制單元60控制由焊炬8產(chǎn)生的電弧的電壓和電流、行進(jìn)軸線部分的移動(dòng)以及停止時(shí)間以及通過斜面的每個(gè)位置的焊絲供給速度，以便實(shí)施高熔敷率焊接以具有特定擺動(dòng)圖案7，從而通過第一焊道焊接而焊接多于整個(gè)斜面面積的50％，優(yōu)選地，多于80％，而不相對(duì)于形成于兩個(gè)母材1a和1b之間的間隙實(shí)施形成根部的根部焊道焊接。

使得在第一焊道焊接期間高熔敷率焊接可行的控制單元60通過焊接電流檢測(cè)傳感器61a和焊接電壓檢測(cè)傳感器61b檢測(cè)焊接輸出電流和電壓的改變，其是由對(duì)應(yīng)于間隙的各種改變的焊絲突出長度12的焊絲電阻的差而產(chǎn)生。而且，控制單元60控制行進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分65和擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分66以改變焊接設(shè)備100的實(shí)際行進(jìn)速度13以維持每單位體積的固定熔敷量。

在該情況下，通過電弧感測(cè)的實(shí)際行進(jìn)速度的改變能夠被設(shè)定部64選擇。在以固定焊接條件執(zhí)行焊接的情況下，諸如電流、電壓以及焊接速度，當(dāng)間隙增加，即當(dāng)斜面單位體積增加時(shí)，增加的斜面單位體積未被固定焊接條件下的熔敷量充分地填充，使得形成點(diǎn)的焊弧和焊嘴的端部之間的距離即焊絲突出長度12增加。因此，發(fā)送至焊接電流檢測(cè)傳感器61a和焊接電流檢測(cè)傳感器61b的輸出電流和電壓值降低了-ΔA和-ΔV。控制部分60控制行進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分65和擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分66以降低行進(jìn)裝置部分9的行進(jìn)速度，使得每單位體積的熔敷量增加。因此，焊絲突出長度12再次降低，因此，發(fā)送至焊接電流檢測(cè)傳感器61a和焊接電流檢測(cè)傳感器61b的輸出電流和電壓值增加了+ΔA和+ΔV。因此，能夠維持每單位體積的固定熔敷量。

特別地，銅滑塊裝置4包括向前噴氣部，其用于沿焊接進(jìn)行方向噴射氣體。也即，銅滑塊裝置4具有前噴氣部21和氣體出口21a，其用于沿焊接進(jìn)行方向噴射向前氣體，以便通過沿向前方向噴射氣體同時(shí)沿焊接進(jìn)行方向移動(dòng)來防止熔融金屬向下流動(dòng)。

相比于沿相反方向噴射氣體的結(jié)構(gòu)，沿相反方向噴射氣體的結(jié)構(gòu)由于其要求三個(gè)氣體連接線而在握住設(shè)備時(shí)不方便并且增加了重量，但是沿向前方向噴射氣體的結(jié)構(gòu)由于其僅要求一個(gè)氣體連接線而易于握住設(shè)備并且降低了重量。

參考圖5，銅滑塊裝置4包括：冷卻水入口401，其用于引入冷卻水；以及冷卻水出口402，其用于排放冷卻水。此外，流線型凹部215形成在銅滑塊裝置4的一側(cè)，氣體由此沿向前方向噴射。銅滑塊裝置4的形成有流線型凹部215的那一側(cè)接觸母材的表面。凹部215頭尾不對(duì)稱，接收凹槽217形成在凹槽215的下部處以填充熔融金屬。換句話說，如圖9所示，凹部215在其下部處具有以階梯爪形式凹狀地形成的接收凹槽217，以便頭尾不對(duì)稱。

更詳細(xì)地，銅滑塊裝置4形成為大約矩形板式，以便接觸母材的表面，凹部215凹狀地形成在面向母材表面的一側(cè)上以沿頭尾方向覆蓋母材的斜面。以階梯形狀形成在凹部215的下部的接收凹槽217從凹部215為更中空的以接收熔融金屬。氣體出口21a形成在凹部215上。凹部215沿行進(jìn)裝置部分的傳送方向延伸。

相比于形成在圖示于圖8的常規(guī)銅滑塊裝置300中的凹部301，圖示于圖8的結(jié)構(gòu)不能夠完全形成表面焊縫，但是圖示于圖9的結(jié)構(gòu)能夠形成合格的表面焊縫，這是由于接收凹槽217被熔融金屬填充。

同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的水平對(duì)接接頭熔敷焊接方法使用水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備100實(shí)施水平對(duì)接接頭焊接而不對(duì)上母材1a和下母材1b實(shí)施根部焊道焊接，上母材1a在底表面上具有斜面，下母材1b不具有斜面，水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接設(shè)備100包括：行進(jìn)裝置部分9，其具有正交擺動(dòng)軸線部分41和行進(jìn)軸線部分40；銅滑塊裝置4；焊炬8以及控制單元60。

水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接方法包括：形成多個(gè)節(jié)點(diǎn)的焊接電流和電壓計(jì)算步驟，多個(gè)節(jié)點(diǎn)分隔行程以基于由兩個(gè)母材的厚度確定的兩個(gè)母材之間的間隙G來實(shí)施擺動(dòng)焊接和對(duì)角焊接；計(jì)算在多個(gè)節(jié)點(diǎn)(即，第一至第五節(jié)點(diǎn)P1至P5)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(即，在后焊縫B的形成位置處實(shí)施焊接的第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5)處的焊接電壓和焊接電流的初始值，用于特定擺動(dòng)圖案焊接，利用在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間以及相對(duì)于在表面焊縫F的形成位置的節(jié)點(diǎn)(即，第三節(jié)點(diǎn)P3)以及在多個(gè)分隔節(jié)點(diǎn)處的初始值計(jì)算的焊接電壓和焊接電流的值來實(shí)施停止焊接，所述多個(gè)分隔節(jié)點(diǎn)在后焊縫B的形成位置的第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5與表面焊縫F的形成位置的第三節(jié)點(diǎn)之間(即，第二節(jié)點(diǎn)P2和第四節(jié)點(diǎn)P4)，以及將計(jì)算出的值傳遞至焊接機(jī)器68；停止時(shí)間計(jì)算步驟，基于兩個(gè)母材1a和1b之間的間隙G通過控制單元60計(jì)算在第一節(jié)點(diǎn)P1至第五節(jié)點(diǎn)P5的停止時(shí)間；以及高熔敷率焊接步驟，通過在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的停止時(shí)間以及計(jì)算出的在節(jié)點(diǎn)之間的焊接電流和焊接電壓，通過特定擺動(dòng)圖案來實(shí)施高熔敷率焊接。

改變通過焊接電流和電壓計(jì)算步驟計(jì)算的焊接電流和焊接電壓，以根據(jù)間隙G的寬度來設(shè)定初始值，以及在形成后焊縫B的第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5處與形成表面焊縫F的第三節(jié)點(diǎn)P3的斜面的截面的垂直寬度成比例地增加。

此外，關(guān)于在停止時(shí)間計(jì)算步驟期間計(jì)算的在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的停止時(shí)間，在用于生產(chǎn)無缺陷焊縫以及用于形成后焊縫B的第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5處用于預(yù)加熱的停止時(shí)間為T1的情況下，在用于形成后焊縫B(實(shí)施斜面內(nèi)部的焊接)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)P1和P5與用于形成表面焊縫F的節(jié)點(diǎn)之間的節(jié)點(diǎn)的停止時(shí)間T2和T4為0.2*T1，誤差范圍在大約±10％內(nèi)，在用于形成表面焊縫F的節(jié)點(diǎn)的停止時(shí)間為0.8*T1，誤差范圍在大約±10％內(nèi)。

而且，根據(jù)本發(fā)明的水平對(duì)接接頭高熔敷率焊接方法進(jìn)一步包括焊絲供給速度設(shè)定步驟：計(jì)算用于在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處停止以及在節(jié)點(diǎn)之間移動(dòng)的同時(shí)供給適當(dāng)量焊絲以實(shí)施焊接的焊絲供給速度。

通過間隙G來設(shè)定在用于設(shè)定后焊縫B的節(jié)點(diǎn)處的初始值，在焊絲供給速度計(jì)算步驟中計(jì)算的焊絲供給速度被計(jì)算為與位于用于形成后焊縫B的節(jié)點(diǎn)和用于形成表面焊縫F的節(jié)點(diǎn)之間的節(jié)點(diǎn)處的斜面的截面的垂直寬度成比例地增加而大于初始值。

高熔敷率焊接步驟在焊接進(jìn)行側(cè)的斜面內(nèi)部直接實(shí)施第一焊道的高熔敷率焊接而不進(jìn)行根部焊道焊接，以消除在焊接進(jìn)行側(cè)的相反側(cè)、上母材和下母材之間的階梯差。

換句話說，在熔敷焊接步驟中，控制焊接以具有不同的停止時(shí)間、電壓、電流以及在節(jié)點(diǎn)處的焊絲供給速度，并且控制節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度以具有根據(jù)間隙G的寬度變化的值。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)或者焊接部分處的焊接條件的滿足是通過由焊接電流檢測(cè)傳感器61a和焊接電壓檢測(cè)傳感器61b檢測(cè)的焊接電流和焊接電壓檢測(cè)確定的。此外，通過行進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部65和擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部66執(zhí)行在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間以及在節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)。

此外，通過控制焊接機(jī)器68的控制單元60控制焊接電流、焊接電壓和焊絲供給速度。

通過組合位于焊接設(shè)備100內(nèi)部的正交擺動(dòng)軸線部分41和行進(jìn)軸線部分40而形成特定擺動(dòng)圖案7。特定擺動(dòng)圖案7在第一節(jié)點(diǎn)P1(是第一根部)→第二節(jié)點(diǎn)P2(是第一中間部分)→第三節(jié)點(diǎn)P3(是表面部分)的段中實(shí)施擺動(dòng)行進(jìn)，使得僅正交擺動(dòng)軸線部分41沿Y軸方向移動(dòng)，并且在第三節(jié)點(diǎn)P3(是表面部分)→第四節(jié)點(diǎn)P4(是第二中間部分)→第五節(jié)點(diǎn)P5(是第二根部)的段中實(shí)施對(duì)角行進(jìn)，使得正交擺動(dòng)軸線部分41和行進(jìn)軸線部分40同時(shí)操作以沿對(duì)角方向擺動(dòng)。

而且，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處停止的停止時(shí)間T產(chǎn)生固定熔敷量，節(jié)點(diǎn)之間的傳送速度S具有與由母材的厚度確定的間隙G的寬度成比例的預(yù)定速度值，焊接電流和焊接電壓在形成后焊縫B的第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5處具有最小值以及在形成表面焊縫F的第三節(jié)點(diǎn)P3處具有最大值。此外，位于用于形成后焊縫B的第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5與用于形成表面焊縫F的第三節(jié)點(diǎn)P3之間的節(jié)點(diǎn)具有的尺寸與斜面的截面的寬度成比例。

為了通過特定擺動(dòng)圖案7實(shí)施水平對(duì)接接頭熔敷焊接，當(dāng)傾斜平面形成在上母材1a的底表面上時(shí)，斜面作為下母材1b和上母材1a之間的焊接部分而形成。

下文將描述用于通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)厚度23mm的兩個(gè)鐵母材實(shí)施水平對(duì)接接頭焊接的焊接條件的例子，使用具有五個(gè)節(jié)點(diǎn)P1至P5的特定擺動(dòng)圖案7。在用于形成后焊縫B的第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5處，存在一秒的停止時(shí)間，用于預(yù)加熱。此外，在用于實(shí)施斜面內(nèi)部焊接的第二節(jié)點(diǎn)P2和第四節(jié)點(diǎn)P4處，存在0.2秒的停止時(shí)間，以及在用于形成表面焊縫F的第三節(jié)點(diǎn)P3處，存在大約0.8秒的停止時(shí)間，用于預(yù)加熱并且形成高容量的熔融金屬。

此外，將第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5的焊接電流IR和焊接電壓VR控制為263A和31.2V，誤差范圍在大約±10％內(nèi)，將第二節(jié)點(diǎn)P2和第四節(jié)點(diǎn)P4的焊接電流IM和焊接電壓VM控制為359A和33.2V，誤差范圍在大約±10％內(nèi)，以及將第三節(jié)點(diǎn)P3的焊接電流IF和焊接電壓VF控制為421A和35.7V，誤差范圍在大約±10％內(nèi)。此外，節(jié)點(diǎn)P1至P5之間的移動(dòng)速度被統(tǒng)一地維持在2cm/秒，并且與間隙G或者斜面的寬度成比例而增加至具有預(yù)定速度值。

而且，在第一節(jié)點(diǎn)P1和第二節(jié)點(diǎn)P2之間的焊絲供給速度WR為1028cm/min，誤差范圍在大約±10％內(nèi)，在第二節(jié)點(diǎn)P2和第三節(jié)點(diǎn)P3之間的焊絲供給速度WM為1727cm/min，誤差范圍在大約±10％內(nèi)，在第三節(jié)點(diǎn)P3和第四節(jié)點(diǎn)P4之間的焊絲供給速度WF為2139cm/min，誤差范圍在大約±10％內(nèi)，在第四節(jié)點(diǎn)P4和第五節(jié)點(diǎn)P5之間的焊絲供給速度WM為1727cm/min，誤差范圍在大約±10％內(nèi)。此外，從第一節(jié)點(diǎn)P1至第五節(jié)點(diǎn)P5滑車行進(jìn)速度平均為大約10.6cm/min。

在上母材1a和下母材1b布置成形成間隙G(間隙G的寬度是根據(jù)母材1a和1b的厚度)之后，當(dāng)基于形成的間隙G執(zhí)行圖10的焊接電流和電壓計(jì)算步驟(S10)、停止時(shí)間計(jì)算步驟(S20)和焊絲供給速度計(jì)算步驟(S30)時(shí)，在每個(gè)焊接部分計(jì)算焊接電流、焊接電壓、焊絲供給速度、特定擺動(dòng)圖案7的行進(jìn)裝置部分移動(dòng)速度，然后執(zhí)行熔敷焊接步驟(S100)。

在熔敷焊接步驟(S100)中，因?yàn)樵谟糜谛纬珊蠛缚pB的第一節(jié)點(diǎn)P1和第五節(jié)點(diǎn)P5的停止時(shí)間最長，所以當(dāng)形成高容量的熔融金屬時(shí)，能夠形成具有無缺陷質(zhì)量的后焊縫B而不實(shí)施根部焊道焊接。

當(dāng)通過將焊接方法施加至水平對(duì)接接頭熔敷焊接設(shè)備100而執(zhí)行水平對(duì)接接頭焊接時(shí)，在第一節(jié)點(diǎn)P1至第五節(jié)點(diǎn)P5中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)處的停止時(shí)間中形成大熔融金屬56。在該情況下，通過焊接電流和電壓計(jì)算步驟根據(jù)上母材1a和下母材1b的厚度計(jì)算供給的焊接電流和電壓。在焊接電流和電壓計(jì)算步驟(S10)中，當(dāng)計(jì)算焊接電流和焊接電壓時(shí)，還計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度。

因?yàn)樘囟〝[動(dòng)圖案7的性能使焊炬8的焊嘴32的直徑最小化并且在外周表面上形成絕緣涂層33，這使得即使上母材1a或者下母材1b和焊嘴32彼此接觸，焊嘴也自由擺動(dòng)并且防止因絕緣而停止電弧生成。也即，在不應(yīng)用本發(fā)明的焊炬8的情況下特定擺動(dòng)圖案7難以實(shí)施焊嘴32的擺動(dòng)，并且由于在不絕緣的焊嘴32接觸上母材1a和下母材1b的情況下電弧生成停止而不能夠易于操作。

接下來，執(zhí)行上述焊接步驟時(shí)，銅滑塊裝置4通過控制單元60的控制而將氣體5噴射至熔融金屬56。使用焊接電流和焊接電壓的信息以及正交擺動(dòng)軸線部分41和行進(jìn)軸線部分40的行進(jìn)控制信息、考慮控制單元60產(chǎn)生的熔融金屬量，銅滑塊裝置4沿焊接進(jìn)行方向的向前方向噴射氣體。在形成熔融金屬56之后，根據(jù)通過停止時(shí)間計(jì)算步驟計(jì)算的節(jié)點(diǎn)之間的停止時(shí)間和移動(dòng)速度來控制正交擺動(dòng)軸線部分41和行進(jìn)軸線部分40的移動(dòng)方向、速度以及停止時(shí)間。當(dāng)根據(jù)在每個(gè)焊接位置處的焊接電流和焊接電壓生成電弧時(shí)，通過特定擺動(dòng)圖案7在上母材1a和下母材1b之間執(zhí)行焊接。

換句話說，在通過實(shí)施特定擺動(dòng)圖案7的焊接條件控制的水平對(duì)接接頭熔敷焊接方法對(duì)兩個(gè)母材執(zhí)行水平對(duì)接接頭焊接的情況下，通過將第一焊道焊接至焊接部分的焊接50％至100％而計(jì)算焊接電流、焊接電壓、停止時(shí)間、焊絲供給速度和行進(jìn)速度。因此，當(dāng)執(zhí)行初始熔敷焊接(是斜面內(nèi)部的第一焊道焊接)而不執(zhí)行根部焊道焊接時(shí)，如圖17和圖18所示，本發(fā)明能夠執(zhí)行熔敷焊接的50％至100％，通過單次焊接使后焊縫B和表面焊縫F具有良好的質(zhì)量。因此，本發(fā)明能夠通過一個(gè)或者兩個(gè)焊道執(zhí)行水平對(duì)接接頭焊接，這是由于其僅實(shí)施剩余部分的焊接，即焊接部分的50％以0％，從而顯著降低用于水平對(duì)接接頭焊接的焊道的數(shù)量。

如上所述，盡管參考其示范實(shí)施例已經(jīng)特定地示出了以及描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，本發(fā)明的上述實(shí)施例都是示例性的并且其中可以進(jìn)行各種改變、修改以及等同物，而不改變其基本特性以及本發(fā)明的范圍。因此，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的技術(shù)和保護(hù)范圍應(yīng)該由以下權(quán)利要求的技術(shù)構(gòu)思限定。