本實(shí)用新型涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種焊接設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測焊接接頭未焊透缺陷。

背景技術(shù)：

焊接作為一種基本工藝方法，廣泛應(yīng)用于航空航天、艦船、橋梁、機(jī)械、冶金、能源、石油化工、建筑等行業(yè)。由于焊接過程經(jīng)常受到來自各種因素的影響，因此焊縫中有時(shí)不可避免地會出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾雜、未熔合、未焊透等缺陷。其中未焊透是最常見而又最嚴(yán)重的焊接缺陷之一。

GB 6417—1986《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說明》對未焊透進(jìn)行了定義：未焊透為在焊接時(shí)接頭的根部未完全熔透的現(xiàn)象。

未焊透缺陷會產(chǎn)生下面兩個(gè)問題：其一，減少了焊縫的有效截面積，破壞了焊接接頭連續(xù)性，使焊接接頭的強(qiáng)度下降；其二，在焊縫未焊透尖角部位容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，嚴(yán)重降低了焊縫疲勞強(qiáng)度，使之成為裂紋源的機(jī)率增加，從而對焊縫造成破壞。

因此，為保證焊接構(gòu)件的產(chǎn)品質(zhì)量，國家規(guī)定必須對焊縫質(zhì)量進(jìn)行有效的檢測，其中對未焊透缺陷的檢測尤為重要。

目前，未焊透缺陷的檢測方法多為射線、超聲、磁粉、滲透、電磁等無損檢測方式，但是這些檢測方法均是在焊接好的焊件上進(jìn)行，也就是說，在焊接完成后進(jìn)行，這樣，若檢測出存在未焊透現(xiàn)象，還需重新焊接，這樣就增加了焊接的經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。

有鑒于此，亟待設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測焊接接頭未焊透缺陷的焊接設(shè)備，以焊接的同時(shí)，對焊接接頭是否存在未焊透缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種焊接設(shè)備，該焊接設(shè)備能夠在焊接的同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測焊接接頭是否存在未焊透缺陷，以便及時(shí)調(diào)整焊接參數(shù)，確保焊接質(zhì)量。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種焊接設(shè)備，包括焊機(jī)裝置和變位機(jī)，所述變位機(jī)能夠調(diào)整工作臺的位置，其中，所述工作臺用于固定待測焊件；還包括：

測溫裝置，用于測量焊接過程中，所述待測焊件的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)；

預(yù)警裝置，其預(yù)存有焊透狀態(tài)下焊接接頭的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)；與所述測溫裝置通信連接，以根據(jù)所述實(shí)際溫度數(shù)據(jù)與所述標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)的對比實(shí)現(xiàn)未焊透預(yù)警；

控制裝置，其與所述測溫裝置、所述焊機(jī)裝置及所述變位機(jī)通信連接，用于調(diào)整所述測溫裝置、所述焊機(jī)裝置的焊槍及所述工作臺三者的相對位置。

經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，基于焊接熱作用和熱傳導(dǎo)原理，待測焊件的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的溫度分布能夠反映焊接狀態(tài)，所以，可以基于焊接熔池前端未熔化區(qū)域的溫度分布來判斷焊接接頭是否未焊透。該焊接設(shè)備通過測溫裝置來實(shí)時(shí)獲取待測焊件的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，所獲取的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)可輸送至預(yù)警裝置，與預(yù)警裝置中預(yù)存的焊透狀態(tài)下焊接熔池前端未熔化區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，即可實(shí)現(xiàn)未焊透的預(yù)警。由于焊接過程中，待測焊件的焊接熔池會移動，所以該焊接設(shè)備還設(shè)置有控制裝置，用來調(diào)整測溫裝置、焊機(jī)裝置的焊槍及固定待測焊件的工作臺三者的相對位置，以確保測溫裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測到焊接熔池前端的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)。

如上所述，該焊接設(shè)備在焊件的焊接過程中就能夠?qū)ξ春竿溉毕葸M(jìn)行預(yù)警，若出現(xiàn)未焊透缺陷，則能夠及時(shí)調(diào)整焊接工藝參數(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)中焊接完成后再檢測相比，大大節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。

可選的，所述焊接熔池前端未熔化區(qū)域?yàn)樵谒龊附尤鄢厍岸?，距所述焊接熔池的邊?～10mm的區(qū)域。

可選的，所述焊接熔池前端未熔化區(qū)域具體為在所述焊接熔池前端，距所述焊接熔池的邊緣5～10mm的區(qū)域內(nèi)的一條垂直于焊縫方向的待測線。

可選的，所述測溫裝置具體為紅外測溫儀。

可選的，所述焊機(jī)裝置包括脈沖焊機(jī)、焊接保護(hù)氣、激光器電源和焊槍；所述激光器電源為所述焊槍提供能量和脈沖；所述脈沖焊機(jī)用于將所述焊接保護(hù)氣輸送至所述焊槍。

可選的，所述焊機(jī)裝置還包括焊接機(jī)械臂，其末端為夾持所述焊槍的機(jī)械夾手；所述控制裝置通過控制所述焊接機(jī)械臂來調(diào)整所述焊槍的位置。

可選的，所述焊接機(jī)械臂和所述變位機(jī)集成于一臺焊接機(jī)器人。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所提供焊接設(shè)備的一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了焊接設(shè)備的測溫裝置的測溫區(qū)域示意圖。

其中，圖1和圖2中的部件名稱和附圖標(biāo)記之間的一一對應(yīng)關(guān)系如下所示：

脈沖焊機(jī)11，激光器電源12，焊接保護(hù)氣13，焊槍14；

焊接機(jī)械臂20，變位機(jī)30，紅外測溫儀40，控制裝置50，預(yù)警裝置60；

焊接熔池R，測溫區(qū)域C。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心是提供一種焊接設(shè)備，該焊接設(shè)備能夠在焊接的同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測焊接接頭是否存在未焊透缺陷，以便及時(shí)調(diào)整焊接參數(shù)，確保焊接質(zhì)量。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請參考圖1，圖1為本實(shí)用新型所提供焊接設(shè)備的一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

該焊接設(shè)備包括焊機(jī)裝置和變位機(jī)30；變位機(jī)30能夠調(diào)整工作臺的位置，其中，工作臺用于固定待測焊件。

變位機(jī)30通過調(diào)整工作臺的位置使待測焊件處于最佳焊接位置；可以理解，根據(jù)實(shí)際需要，變位機(jī)30可以控制工作臺的升降、回轉(zhuǎn)或傾斜等動作。

該焊接設(shè)備還包括：

測溫裝置，用于測量焊接過程中，待測焊件的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)；

預(yù)警裝置60，其預(yù)存有焊透狀態(tài)下焊接接頭的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)；該預(yù)警裝置60與測溫裝置通信連接，能夠接收測溫裝置獲取的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，以根據(jù)實(shí)際溫度數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)的對比實(shí)現(xiàn)未焊透預(yù)警；

控制裝置50，其與測溫裝置、焊機(jī)裝置及變位機(jī)30通信連接，用于調(diào)整測溫裝置、焊機(jī)裝置的焊槍14及工作臺三者的相對位置，以使焊槍14對待測焊件焊接的同時(shí)，測溫裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測待測焊件的焊接熔池前端的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)。

經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，基于焊接熱作用和熱傳導(dǎo)原理，待測焊件的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的溫度分布能夠反映焊接狀態(tài)，所以，可以基于焊接熔池前端未熔化區(qū)域的溫度分布來判斷焊接接頭是否未焊透，從而在焊接過程中就對未焊透缺陷進(jìn)行預(yù)警，以便于及時(shí)調(diào)整焊接工藝參數(shù)。

該焊接設(shè)備通過測溫裝置來實(shí)時(shí)獲取待測焊件的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，所獲取的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)可輸送至預(yù)警裝置60，與預(yù)警裝置60中預(yù)存的焊透狀態(tài)下焊接熔池前端未熔化區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，即可實(shí)現(xiàn)未焊透的預(yù)警。由于焊接過程中，待測焊件的焊接熔池是移動變化的，所以該焊接設(shè)備還設(shè)置有控制裝置50，用來調(diào)整測溫裝置、焊機(jī)裝置的焊槍14及固定待測焊件的工作臺三者的相對位置，以確保測溫裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測到焊接熔池前端的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)。

如上所述，該焊接設(shè)備在焊件的焊接過程中就能夠?qū)ξ春竿溉毕葸M(jìn)行預(yù)警，若出現(xiàn)未焊透缺陷，則能夠及時(shí)調(diào)整焊接工藝參數(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)中焊接完成后再檢測相比，大大節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本。

這里需要說明的是，焊接熔池指因焊弧熱而熔化成池狀的母材部分，可以理解，熔池為焊件上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部分；其中，焊接熔池前端指焊接過程中熔池的邊緣移動方向的前端。

由于焊接過程中，熔池的邊緣隨焊接時(shí)間的變化而變化，所以，焊接熔池前端未熔化區(qū)域也是隨著焊接時(shí)間的變化而變化的。因此，該方案中，通過控制裝置50來控制測溫裝置、焊槍14及工作臺三者的相對位置，以確保測溫裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測到焊接熔池前端的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)。

由上可知，焊接熔池前端的溫度場與時(shí)間相關(guān)，還與具體測溫點(diǎn)距焊接熔池的邊緣的距離相關(guān)，或者具體測溫點(diǎn)距焊縫中心的距離相關(guān)。因此，測溫裝置測得的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)包括該溫度所對應(yīng)的時(shí)間和測溫點(diǎn)的具體位置；為方便后續(xù)比對，這里的時(shí)間可以以焊接初始為零點(diǎn)計(jì)算，測溫點(diǎn)的具體位置可以以測溫點(diǎn)距焊接熔池邊緣的距離為參考，也可以測溫點(diǎn)距焊縫中心的距離為參考。

預(yù)警裝置60中預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)當(dāng)然也包括與溫度值所對應(yīng)的時(shí)間和位置；具體的方案中，標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)通過對同樣焊接條件及同樣焊件進(jìn)行焊接時(shí)，焊透情況下焊接熔池前端未熔化區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)的測量得到。

請參考圖2，圖2示出了焊接設(shè)備的測溫裝置的測溫區(qū)域示意圖。

具體的方案中，焊接熔池前端未熔化區(qū)域?yàn)樵诤附尤鄢厍岸?，距焊接熔池邊?～10mm的區(qū)域。圖中的R表示焊接熔池，C表示實(shí)際中的測溫區(qū)域。

為了使比對更精確，具體地，可以選取在焊接熔池前端，距焊接熔池的邊緣5～10mm的區(qū)域內(nèi)一條垂直于焊縫方向的待測線，作為具體的測溫區(qū)域。

具體的方案中，測溫裝置為紅外測溫儀40，因紅外測溫儀40具有響應(yīng)時(shí)間快、非接觸及使用安全等特點(diǎn)，故在焊接過程中能夠確保測溫的準(zhǔn)確性和安全性。具體地，可以選擇在線式紅外測溫儀40。

具體的方案中，焊機(jī)裝置包括脈沖焊機(jī)11、焊接保護(hù)氣13、激光器電源12和焊槍14；其中，激光器電源12為焊槍14提供能量和脈沖，脈沖焊機(jī)11用于將焊接保護(hù)氣13輸送至焊槍14。

更具體地，焊機(jī)裝置還包括焊接機(jī)械臂20，該焊接機(jī)械臂20的末端為夾持焊槍14的機(jī)械夾手，控制裝置50通過控制焊接機(jī)械臂20來調(diào)整焊槍14的位置。可以理解，焊槍14位置的調(diào)整是調(diào)節(jié)其相對待測焊件的位置，以便于焊接。

具體的方案中，可以將調(diào)整焊槍14位置的焊接機(jī)械臂20與調(diào)整工作臺的變位機(jī)30集成于一臺焊接機(jī)器人，以方便控制。

該焊接設(shè)備的工作過程如下：

首先通過預(yù)實(shí)驗(yàn)獲取焊透情況下與待測焊件一致的焊件的焊接熔池前端未熔化區(qū)域的溫度分布，作為標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)存入預(yù)警裝置60中；應(yīng)當(dāng)理解，標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)也可以通過仿真分析獲取。

再開始對待測焊件進(jìn)行焊接，在焊接過程中，通過控制裝置50控制焊槍14、工作臺及激光器電源12、脈沖焊接等之間的相互配合進(jìn)行焊接操作，同時(shí)，通過控制紅外測溫儀40使其始終對準(zhǔn)待測焊件焊接熔池前端的未熔化區(qū)域，測量此區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，并將實(shí)測溫度數(shù)據(jù)傳輸至預(yù)警裝置60，預(yù)警裝置60通過對實(shí)測溫度數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)的對比實(shí)現(xiàn)未焊透的預(yù)警，從而調(diào)整焊接參數(shù)確保焊件的焊接質(zhì)量。

具體地，預(yù)警裝置60可以比對同一時(shí)間點(diǎn)上，待測區(qū)域的不同測溫點(diǎn)的溫度，若各測溫點(diǎn)的實(shí)測溫度均小于預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)溫度，可判定存在未焊透的情況，若各測溫點(diǎn)的實(shí)測溫度均大于或等于預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)溫度，可判定無未焊透的情況，若各測溫點(diǎn)的實(shí)測溫度有的小于預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)溫度，有的大于預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)溫度，可判定焊接存在其他焊接缺陷，可進(jìn)一步做檢查。

其中，待測區(qū)域的各測溫點(diǎn)可以根據(jù)實(shí)際需要選取。

以上對本實(shí)用新型所提供的一種焊接設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。