船舶小組立結(jié)構(gòu)機(jī)器人旁路分流電弧焊接工藝研究.pdf

1、焊接變形毫無疑問是船舶建造過程中最關(guān)鍵也是最難解決的問題之一，其直接影響組件的精度。特別是在小組立焊接中，較大的焊接變形會對后續(xù)加工組裝產(chǎn)生重大不利影響，進(jìn)而增加船舶建造周期以及給船廠帶來額外的成本。針對船舶小組立結(jié)構(gòu)的焊接特點(diǎn)，本文提出一種基于機(jī)器人控制的旁路分流電弧焊接工藝，其精確可控的熱輸入可以減小焊接變形，提高船舶建造過程中的精度，并結(jié)合機(jī)器人技術(shù)可以大大提高焊接質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
　　本文對比研究了小組立結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)MIG焊接

2、與旁路分流電弧焊接的工藝特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了旁路分流電弧焊接工藝參數(shù)對焊縫成形的影響規(guī)律并建立了焊縫幾何尺寸數(shù)學(xué)預(yù)測模型以及各焊接工藝參數(shù)的靈敏度，編寫了焊縫成形預(yù)測的人機(jī)交互界面。最后通過ANSYS對傳統(tǒng)MIG焊接與旁路分流電弧焊接的應(yīng)力場與應(yīng)變場進(jìn)行了分析。
　　研究結(jié)果表明，旁路分流電弧焊接工藝在船舶小組立結(jié)構(gòu)焊接中相對于傳統(tǒng)MIG焊接優(yōu)勢明顯。在焊接過程中，旁路分流電弧焊接耦合電弧的電流和電壓雖然有波動，但波動幅

3、度明顯要比傳統(tǒng)MIG焊接小得多，且耦合電弧形態(tài)穩(wěn)定性更好。旁路分流電弧焊接工藝由于大大減小了母材熱輸入，使得焊縫接頭殘余應(yīng)力大大減少，立板角變形要比傳統(tǒng)MIG焊小很多。焊縫組織為具有很高強(qiáng)度、硬度以及優(yōu)秀塑韌性致密的下貝氏體，熱影響區(qū)組織為片狀馬氏體，旁路分流電弧焊接工藝熱影響區(qū)單位面積的片狀馬氏體數(shù)量明顯多于傳統(tǒng)MIG焊接工藝的數(shù)量。
　　對焊縫計算寬度和立板焊腳長度，主路電壓U和主路電流I的敏感度系數(shù)為正，旁路電流Ip和焊接速

4、度V的敏感度系數(shù)為負(fù)；對平板焊腳長度，主路電壓U、主路電流I和旁路電流Ip的敏感度為正，焊接速度V的敏感度系數(shù)為負(fù)。
　　通過焊接模擬表明，熱源移動過程中，旁路分流焊接工藝的熱應(yīng)力峰值約1200MPa的壓應(yīng)力，焊件在與底板垂直的方向上產(chǎn)生的位移為1mm左右，且立板的角變形非常??；傳統(tǒng)MIG焊接工藝熱應(yīng)力峰值約1500MPa的壓應(yīng)力，焊件在與底板垂直方向上的位移為2.5mm左右，且立板的角變形較大。因此可以證明旁路分流電弧焊接工藝在