[發明專利]一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法

有效

• 申請號: 202211409484.6
• 申請日: 2022-11-11
• 公開（公告）號: CN115870589B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 韓永典;薛朝偉;徐連勇;趙雷;郝康達
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/173;G06F30/18;G06F30/20;G06F113/14;G06F113/26
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

1.一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、建立待焊復合管側壁開孔的數學模型，且使得所述復合管側壁開孔的軸線與水平面保持平行；所述數學模型的表達式為復合管側壁開孔的壁厚方向上任意一點處的馬鞍線焊縫的參數方程：

，

式中，r為側壁開孔半徑，R₁為復合管內壁半徑，R_t為壁厚方向上任意一點處的半徑，且R_t∈(R₁,R₂)，R₂為復合管外壁半徑，t∈[0,2π]；

S2、基于所述數學模型，繪制出復合管側壁開孔的投影圖形，并基于所述投影圖形確定堆焊時的馬鞍線軌跡：

比較所述投影圖形中復合管內壁馬鞍線與復合管外壁馬鞍線的彎曲程度：

若待焊復合管內壁孔口馬鞍線的彎曲程度L₁與其外壁孔口馬鞍線的彎曲程度L₂的差值小于預設數值，則將復合管外壁孔口的馬鞍線軌跡作為堆焊時所述復合管側壁開孔上的所有馬鞍線軌跡；

若復合管內壁孔口馬鞍線的彎曲程度L₁與復合管外壁孔口馬鞍線彎曲程度L₂的差值不小于所述預設數值，則堆焊時，將所述復合管側壁開孔內中間位置的馬鞍線軌跡替換為復合管外壁孔口的馬鞍線軌跡；

S3、將所述馬鞍線軌跡劃分為若干個焊道，所述焊道均采用下坡焊工藝，并規劃所述焊道的堆焊順序，所述堆焊順序包括：將所述開孔上的馬鞍線軌跡以其水平中線為界劃分為上半部分和下半部分，且下半部分的焊道均位于所述水平中線下；焊接時，先將下半部分上的所有焊道采用下坡焊依次焊接，然后繞所述軸線將所述復合管側壁開孔翻轉180°，再將下半部分的所有焊道采用下坡焊依次焊接，直至焊接完所有焊道；

S4、建立所述待焊復合管側壁開孔的三維模型和CMT堆焊系統仿真模型；

S5、基于所述堆焊順序，規劃所述CMT堆焊系統仿真模型對所述三維模型的堆焊路徑，并基于所述堆焊路徑生成堆焊離線指令，具體步驟包括：

S501、基于所述三維模型獲取復合管側壁開孔后的管管相貫特征曲線；

S502、從所述特征曲線中提取每段焊道的下坡焊堆焊路徑軌跡特征，并基于所述路徑軌跡特征設置CMT堆焊系統模型中每段焊道對應的焊槍位姿信息；

S503、基于所述焊槍位姿信息，生成所述離線指令；

S6、基于所述離線指令，按照所述堆焊順序對待焊的所述復合管側壁開孔進行CMT堆焊，以獲取堆焊層。

2.如權利要求1所述的一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，步驟S2中，所述預設數值為1mm-2mm。

3.如權利要求1所述的一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，步驟S3中，所述焊道包括4段。

4.如權利要求3所述的一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，4段焊道的長度相同。

5.如權利要求1所述的一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，步驟S3中，每段所述焊道至少被劃分為4截。

6.如權利要求5所述的一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，每截焊道設置的焊接速度不同。

7.如權利要求6所述的一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，所述焊接速度位于45cm/min-55cm/min之間。

8.如權利要求6所述的一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，每截焊道的長度相同或不同。

9.如權利要求1所述的一種雙金屬復合管側壁開孔CMT自動化堆焊方法，其特征在于，所述焊槍位姿信息包括焊槍外傾角、焊槍前傾角、機器人關節配置信息和軌跡接近點與退出點的位置與速度。