[发明专利]一种基于中大直径螺柱焊外观成型自动检测的补焊工艺

说明书

本发明公开了一种中大直径螺柱焊外观成型自动检测及补焊工艺，涉及螺柱和钢板的焊接。本发明利用Image‑pro‑plus软件结合CCD图像采集系统对焊缝进行图像采集、处理和分析，确定是否补焊及补焊位置；根据所得位置信息编程，通过计算机向补焊系统控制器发送相应信息和加工控制信号；启动补焊系统，对缺陷焊缝进行补焊。本发明可以解决螺柱焊焊缝未焊合的问题，提高中大直径螺柱与平板装甲钢的焊接质量，具有操作简单、工作效率高的优点。

技术领域

本发明涉及钢螺柱与钢板的连接，具体地说是一种适用于中大直径钢螺柱与碳钢板材的焊接缺陷检测的补焊工艺，属于焊接领域。

背景技术

电弧螺柱焊是一种将螺状或者柱状的金属焊接在金属板材表面的焊接方法。其基本原理是在待焊螺柱与工件间引燃电弧，当螺柱与工件被加热到合适温度时，在外力作用下，将螺柱送入工件上的焊接熔池形成焊接接头。在车辆、造船、锅炉、钢结构、建筑、电子、仪表、医疗器械等工件行业中螺柱的加工固定，一般传统采用的是螺纹紧固的方法，但这种方法需要在母材上开螺纹，造成实际在大型工件的加工过程中难以加工，且对于密封性要求高的工件，传统加工螺纹的方法难以满足工件的使用要求。螺柱焊作为一种熔焊方法，比较于传统的螺柱加工，具有节省时间和材料的特点，且不用在板件表面开孔，对于在一些要求密封性比较高的设备当中，螺柱焊焊接可有效避免泄露事故的发生。

CCD图像采集系统是由光学系统、CCD图像传感器及其驱动模块、A/D采样模块、MCU和CPLD共同构成的核心处理模块、SRAM和Flash构成的外部存储器模块、USB数据传输模块等部分组成。在由MCU控制下的CPLD生成的驱动时序的作用下，CCD图像传感器采集被测物体的图像信号，完成光电转换，并将转换后的信号送入A/D，经过采样转化为数字化信号，这些信号可以暂时存储在SRAM存储器中，也可以直接经由USB接口传输给计算机进行显示和处理。

目前，在实际使用螺柱焊过程当中主要出现了以下焊接问题：对于大直径的螺柱，其在拉弧过程中具有明显的偏弧现象并且电弧燃烧不稳定，不能够完全的燃烧螺柱端面，造成螺柱熔化不均匀，焊接熔池形成不均匀，熔池凝固以后严重影响焊接接头的静态力学性能同时造成焊接接头不能达到预期的外观效果(螺柱歪斜)。2、由于板材是中厚的中碳高碳钢，所以在焊接过程当中焊接接头容易产生气孔和热裂纹，焊接结束以后焊接应力集中，极易产生硬脆相，焊接接头产生冷裂纹，严重影响焊接接头的冲击韧性和动态力学性能。目前还未能有行之有效的方法可以解决在螺柱焊接中出现的这些问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于：对中大直径钢螺柱与钢板焊接后焊缝存在的未焊合问题，提供了一种焊接后自动检测焊缝并进行补焊的工艺。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于中大直径螺柱焊外观成型自动检测的补焊工艺。

其步骤包括：步骤1、将螺柱焊接端加工成150°锥角后，对其和母材表面进行机械打磨，丙酮清洗并快速吹干；

步骤2、水平放置母材，将套有匹配陶瓷圈的螺柱锥形端向下，垂直母材，施以压力；

步骤3、启动逆变式拉弧式螺柱焊机，发生拉弧，完成焊接过程后，水平移走焊枪，待彻底冷却后敲掉陶瓷圈，以气吹方式吹掉残渣；

步骤4、利用Image-pro-plus软件结合CCD图像采集系统对焊缝进行图像采集、处理和分析，以确定是否补焊及补焊位置；

步骤5、根据所得位置信息编程，通过计算机向机器人自动TIG补焊系统控制器发送相应信息和加工控制信号；

步骤6、启动补焊系统，对缺陷焊缝进行自动补焊。

进一步的，步骤3中，采用逆变式拉弧式螺柱焊机，焊接电流为350～1950A，拉弧时间为200～950ms。

进一步的，步骤4中，CCD的图像采集系统结合Image-pro-plus软件对焊缝进行采集、处理及分析，其步骤为：