中厚板双机器人T型接头立角焊焊接工艺研究
发布时间：2021-11-07 09:48
在大型海洋装备、军工业、桥梁及建筑行业等领域的生产过程都离不开T型接头结构的使用。目前,针对中厚板T型结构要求全熔透的工艺仍采用手工焊接的方式,接头形式采用开单面Y型或K型坡口,手工方式进行正面焊接,反面碳弧气刨清根,修补打磨,药芯焊丝气体保护焊进行填充盖面。焊接过程复杂,生产效率低,不适于实现工业智能自动化的发展。本文针对上述问题,基于原有药芯焊丝CO2气体保护焊的基础上提出采用工业焊接机器人,利用双面双弧的焊接技术实现中厚板T型接头全熔透不清根的焊接工艺。研究中,通过T型接头单面单弧立角焊试验,探索焊接参数以及机器人摆动方式对机器人FCAW焊缝截面成形的影响。研究发现:机器人三角形摆动方式在不设坡口条件下增强立角焊缝熔深进而保证成形起到显著作用,熔深提高2550%,焊脚尺寸增加1/3左右,焊缝表面成形微凹,大大增强焊接接头的稳定性。为了进一步研究双面双弧焊接工艺,选择最合适的双弧间距,本文采用数值模拟软件MARC对T型接头双面焊接的变形和残余应力进行模拟分析,同时针对不同弧间距进行焊接试验及硬度检测。结果表明:随着弧间距的增加,焊接残余应力减小,弧间距为0
【文章来源】： 沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：73 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 中厚板全熔透高效焊接的研究现状
1.3 焊接机器人的应用及研究现状
1.3.1 焊缝跟踪技术的研究
1.3.2 离线编程及仿真技术
1.3.3 多台焊接机器人协调控制技术
1.3.4 弧焊机器人焊接质量信息化
1.4 双面双弧焊的应用及研究现状
1.5 研究内容
第2章 试验材料与设备
2.1 机器人焊接系统介绍
2.1.1 焊接机器人模块
2.1.2 双弧焊接模块
2.1.3 机器人运行模块
2.2 试验材料及试验方法
2.2.1 试验材料
2.2.2 坡口形式
2.2.3 机器人示教编程
2.2.4 数值模拟分析
2.2.5 机器人双面双弧焊
2.2.6 金相组织观察
2.3 试验评定标准
2.4 试验技术路线
第3章 自动化FCAW立向上焊接工艺试验
3.1 试验过程分析
3.2 工艺参数的影响
3.2.1 焊接电流的影响
3.2.2 焊接电压的影响
3.2.3 焊接速度的影响
3.3 机器人运动轨迹与参数的影响
3.3.1 摆动幅度的影响
3.3.2 矢量点停留时间的影响
3.3.3 摆动方式的影响
3.3.3.1 立角焊摆动方式
3.3.3.2 焊缝接头形貌
3.3.3.3 摆动方式对焊缝熔深的影响分析
3.4 本章小结
第4章 双面双弧焊接模拟与分析
4.1 引言
4.2 焊接模型的建立
4.3 材料属性及热源模型
4.3.1 热源模型选择
4.3.2 材料的物理参数定义
4.4 单面单弧模拟分析
4.4.1 摆动方式焊接温度场模拟及分析
4.4.2 数值模拟与试验对比
4.5 双面双弧模拟分析
4.5.1 弧间距对角变形的影响
4.5.2 弧间距对残余应力的影响
4.5.3 弧间距对T型接头熔深的影响
4.5.4 弧间距对硬度的影响
4.6 本章小结
第5章 机器人双面双弧焊接工艺试验与分析
5.1 中厚板T型接头全熔透双面双弧试验
5.2 试验结果及分析
5.2.1 宏观分析
5.2.2 MT、UT检测
5.2.3 显微组织分析
5.2.4 硬度测量
5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Seam-tracking based on dynamic trajectory planning for a mobile welding robot [J]. 洪宇翔,都东,潘际銮,李湘文. China Welding. 2019(04)
[2]机器人自动化焊接生产线 [J]. 张鑫. 中国战略新兴产业. 2018(40)
[3]浅析焊接机器人技术发展现状和趋势 [J]. 丁昭. 南方农机. 2018(13)
[4]起重机拼板不清根高效焊接及接头性能分析 [J]. 张义顺,王孝民,张华军,高丽彬,梁盈. 沈阳工业大学学报. 2018(02)
[5]基于Robotmaster的工业机器人虚拟仿真实验平台设计 [J]. 吕明珠. 电气开关. 2017(06)
[6]联盟促发展 大会聚英才——2016中国机器人产业推进大会在芜湖召开 [J]. 陈钢. 制造技术与机床. 2017(02)
[7]模糊控制基本原理与实现方法研究 [J]. 李书巳. 数字技术与应用. 2015(05)
[8]窄间隙MAG焊电弧声与电弧作用位置的相关性 [J]. 兰虎,张华军,陈善本,盛凯,赵德龙. 机械工程学报. 2014(24)
[9]基于MATLAB的HP20机器人运动学分析与仿真 [J]. 张新敏,朱学军,赵晨晨,陈官. 制造业自动化. 2014(13)
[10]一种基于航迹推算与接收信号强度指示相结合的移动传感器网络节点定位方法 [J]. 曾星,宋萍. 科学技术与工程. 2014(04)
博士论文
[1]Q690E钢厚板窄间隙旋摆电弧MAG立焊工艺及冶金特点研究[D]. 兰虎.哈尔滨理工大学 2016
[2]大厚板高强钢双面双弧焊新工艺及机器人自动化焊接技术[D]. 张华军.哈尔滨工业大学 2009
[3]焊接熔池动态过程及电弧能量分布的数值模拟[D]. 雷玉成.江苏大学 2006
硕士论文
[1]焊接机器人离线编程及仿真作业系统研究[D]. 尚传妮.山东大学 2017
[2]弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究和实现[D]. 刘念.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于激光视觉传感的机器人焊接系统及多层多道规划研究[D]. 张洵.上海交通大学 2015
[4]用于焊接机器人离线编程系统的运动学分析及仿真[D]. 黄晓霞.华南理工大学 2015
[5]中厚板T型接头全熔透焊接工艺研究[D]. 辛庆彬.青岛理工大学 2014
[6]厚板高强钢Q690E机器人双丝MAG焊工艺研究[D]. 刘亮.上海交通大学 2014
[7]多机器人全自动焊接系统在海洋工程制管中的应用[D]. 张明.上海交通大学 2013
[8]AA-TIG焊三维熔池行为的数值分析[D]. 郝珍妮.兰州理工大学 2013
[9]中厚板机器人双面双弧多道焊数值模拟[D]. 陈泽斌.上海交通大学 2013
[10]低合金高强钢厚板双面双弧横焊工艺研究[D]. 刘树义.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3481634
【文章来源】： 沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：73 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 中厚板全熔透高效焊接的研究现状
1.3 焊接机器人的应用及研究现状
1.3.1 焊缝跟踪技术的研究
1.3.2 离线编程及仿真技术
1.3.3 多台焊接机器人协调控制技术
1.3.4 弧焊机器人焊接质量信息化
1.4 双面双弧焊的应用及研究现状
1.5 研究内容
第2章 试验材料与设备
2.1 机器人焊接系统介绍
2.1.1 焊接机器人模块
2.1.2 双弧焊接模块
2.1.3 机器人运行模块
2.2 试验材料及试验方法
2.2.1 试验材料
2.2.2 坡口形式
2.2.3 机器人示教编程
2.2.4 数值模拟分析
2.2.5 机器人双面双弧焊
2.2.6 金相组织观察
2.3 试验评定标准
2.4 试验技术路线
第3章 自动化FCAW立向上焊接工艺试验
3.1 试验过程分析
3.2 工艺参数的影响
3.2.1 焊接电流的影响
3.2.2 焊接电压的影响
3.2.3 焊接速度的影响
3.3 机器人运动轨迹与参数的影响
3.3.1 摆动幅度的影响
3.3.2 矢量点停留时间的影响
3.3.3 摆动方式的影响
3.3.3.1 立角焊摆动方式
3.3.3.2 焊缝接头形貌
3.3.3.3 摆动方式对焊缝熔深的影响分析
3.4 本章小结
第4章 双面双弧焊接模拟与分析
4.1 引言
4.2 焊接模型的建立
4.3 材料属性及热源模型
4.3.1 热源模型选择
4.3.2 材料的物理参数定义
4.4 单面单弧模拟分析
4.4.1 摆动方式焊接温度场模拟及分析
4.4.2 数值模拟与试验对比
4.5 双面双弧模拟分析
4.5.1 弧间距对角变形的影响
4.5.2 弧间距对残余应力的影响
4.5.3 弧间距对T型接头熔深的影响
4.5.4 弧间距对硬度的影响
4.6 本章小结
第5章 机器人双面双弧焊接工艺试验与分析
5.1 中厚板T型接头全熔透双面双弧试验
5.2 试验结果及分析
5.2.1 宏观分析
5.2.2 MT、UT检测
5.2.3 显微组织分析
5.2.4 硬度测量
5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Seam-tracking based on dynamic trajectory planning for a mobile welding robot [J]. 洪宇翔,都东,潘际銮,李湘文. China Welding. 2019(04)
[2]机器人自动化焊接生产线 [J]. 张鑫. 中国战略新兴产业. 2018(40)
[3]浅析焊接机器人技术发展现状和趋势 [J]. 丁昭. 南方农机. 2018(13)
[4]起重机拼板不清根高效焊接及接头性能分析 [J]. 张义顺,王孝民,张华军,高丽彬,梁盈. 沈阳工业大学学报. 2018(02)
[5]基于Robotmaster的工业机器人虚拟仿真实验平台设计 [J]. 吕明珠. 电气开关. 2017(06)
[6]联盟促发展 大会聚英才——2016中国机器人产业推进大会在芜湖召开 [J]. 陈钢. 制造技术与机床. 2017(02)
[7]模糊控制基本原理与实现方法研究 [J]. 李书巳. 数字技术与应用. 2015(05)
[8]窄间隙MAG焊电弧声与电弧作用位置的相关性 [J]. 兰虎,张华军,陈善本,盛凯,赵德龙. 机械工程学报. 2014(24)
[9]基于MATLAB的HP20机器人运动学分析与仿真 [J]. 张新敏,朱学军,赵晨晨,陈官. 制造业自动化. 2014(13)
[10]一种基于航迹推算与接收信号强度指示相结合的移动传感器网络节点定位方法 [J]. 曾星,宋萍. 科学技术与工程. 2014(04)
博士论文
[1]Q690E钢厚板窄间隙旋摆电弧MAG立焊工艺及冶金特点研究[D]. 兰虎.哈尔滨理工大学 2016
[2]大厚板高强钢双面双弧焊新工艺及机器人自动化焊接技术[D]. 张华军.哈尔滨工业大学 2009
[3]焊接熔池动态过程及电弧能量分布的数值模拟[D]. 雷玉成.江苏大学 2006
硕士论文
[1]焊接机器人离线编程及仿真作业系统研究[D]. 尚传妮.山东大学 2017
[2]弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究和实现[D]. 刘念.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于激光视觉传感的机器人焊接系统及多层多道规划研究[D]. 张洵.上海交通大学 2015
[4]用于焊接机器人离线编程系统的运动学分析及仿真[D]. 黄晓霞.华南理工大学 2015
[5]中厚板T型接头全熔透焊接工艺研究[D]. 辛庆彬.青岛理工大学 2014
[6]厚板高强钢Q690E机器人双丝MAG焊工艺研究[D]. 刘亮.上海交通大学 2014
[7]多机器人全自动焊接系统在海洋工程制管中的应用[D]. 张明.上海交通大学 2013
[8]AA-TIG焊三维熔池行为的数值分析[D]. 郝珍妮.兰州理工大学 2013
[9]中厚板机器人双面双弧多道焊数值模拟[D]. 陈泽斌.上海交通大学 2013
[10]低合金高强钢厚板双面双弧横焊工艺研究[D]. 刘树义.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3481634
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3481634.html
