9.5 管板骑座式垂直固定俯位焊（课件）《焊工技能训练》（劳保社·第5版）同步精品课堂

9.5 管板骑座式垂直固定俯位焊 《焊工技能训练》（劳保版·第5版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 能清晰阐述管板骑座式垂直固定俯位焊的焊前准备流程 掌握焊件清理、装配要点及焊接参数（电流、电压、速度）的匹配原则 熟悉焊接质量验收标准与缺陷成因 学习目标 课前导入 同学们，在火力发电厂的锅炉管道连接中，在石油化工装置的反应釜接口处，管板骑座式垂直固定俯位焊技术就像“工业连接器”，将管道与板材牢固结合，保障高温、高压环境下介质安全输送。如果焊接质量不过关，可能引发泄漏甚至爆炸，后果不堪设想！今天，我们要学习的这项焊接技术，需在垂直俯位操作，既要保证管道与板材熔合紧密，又要防止熔池下坠。让我们化身“工业安全守护者”，攻克这项关键焊接工艺！ 焊前准备 (1)焊件材料:20 钢管、Q235 钢板。 (2)焊件尺寸:钢管:57mmx5mm，L=100mm;钢板:100mmx100 mmx10 mm, 如图 9-116 所示。 (3)焊接要求:单面焊。 (4)焊接材料:焊丝选用 ER49-1，直径为 1.2mm。 (5)焊接设备:KR5 R1400 型 KUKA焊接机器人及 Artsen PM400A 型麦格米特电源。 焊件清理与装配 (1)焊前清理 清理焊件待焊处两侧各 20mm 范围内的油污、锈蚀、水分及其他污物，直至露出金属光泽。 (2)装配 始焊端装配间隙为 1.8mm，终焊端装配间隙为 2.0mm。 (3)定位焊 将修磨完毕的焊件采用骑座式装配定位，定位焊采用与正式焊接相同型号的焊丝，按圆周方向在焊件坡口内均布2处，焊缝长度为10~15mm，通过修将接头处打薄。 确定焊接参数 焊接机器人管板骑座式垂直固定俯位焊焊接参数的选择见表 9-15。 焊接过程 机器人焊接过程中电流密度大，熔深大，即使不开脉冲模式也可以保证焊接质量。因此，在薄壁工件焊接时通常采用大电流一次成形，以保证机器人焊接的工作效率。焊接机器人管板骑座式垂直固定俯位焊操作步骤如下。 (1)编程 编程前准备和初步设置焊接参数同本单元课题一。 焊接过程 1)选择坐标和 TCP 工具。用触屏笔点击示教器屏幕右上方的坐标系选项，在界面中选择KUKA机器人默认基坐标系，选择TCP为1号工具，如图 9-117所示。 焊接过程 2)新建程序。在示教器屏幕依次点击新建程序文件夹一新建程序(输人程序名为guanban),然后打开新建的程序(guanban进行编辑，出现以下默认程序语句: 新建程序如图 9-118 所示。 焊接过程 3)设置安全过渡点(P1)位置。将焊枪移至开始处安全过渡点位置，如图9-119所示，点击“指令”键，从该栏中点击“运动”，选择“PTP”或“LIN”，点击“确定参数”，再点击指令“OK”，如图 9-120所示。 焊接过程 4)设置焊接电流。点击“指令”键，从该栏中点击“模拟输出”，选择“静态”，在弹出的对话框中选择“CHANNEI_1”并更改参数(设置焊接电流，选0.24，电流值为130 A)，点击 指令“OK”,如图 9-121 所示。 焊接过程 5)设置电弧电压。点击“指令”键，从该栏中点击“模拟输出”，选择“静态”，在弹出的对话框中选择“CHANNEL_2”并更改参数(设置电弧电压，选0.24，电压值为19 V)，点击指令“OK”,如图 9-122 所示。 焊接过程 6)设置始焊点(P2)位置。将焊枪移至始焊点位置，摆好焊枪姿态，如图9-123所示，点击“指令”键，从该栏中点击“ArcTech”，选择“ARC开”，如图9-124所示。 焊接过程 选中“ARCON WDAT5 LIN P2 Vel=2 m/sCPDAT7 Tool [1]:TCPFrenece Base[0]”程序段，点击“WDAT1”，展开对话框后，从“焊接参数”项中调整机器人焊接速度为0.1 m/min，如图 9-125 所示。从“摆动”项中选择“Trapezoid(梯形)”，并调整长度(层间距)为2.5 mm，偏转(单边宽度)3.5 mm，角度为 90°，如图 9-126 所示。 焊接过程 7)设置打底焊第一段圆弧辅助点(P3)、第一段圆弧终焊点(P4)位置。将焊枪移至第一段圆弧辅助点(P3)位置，如图9-127所示，点击“指令”键，从该栏中点击“ArcTech”，选择“ARC SWITCH”将该语句中的“PTP”或“LIN”更换为“CIRC”，点击界面下方“Touchup辅助点”，将焊枪移至第一段圆弧终焊点(P4)位置，如图 9-127 所示，点击界面下方“修整Touchup结束点”，最后点击“确定参数”，再点击指令“OK”，程序如图9-128所示。 焊接过程 8)设置第二段圆弧辅助点(P5)、第二段圆弧终焊点(P6)位置。将焊枪移至第二段圆弧辅助点(P5)位置[此时默认上一段圆弧终焊点(P4)即为第二段圆弧的始焊点，此处不中断电弧】，如图 9-127所示。点击“指令”键，从该栏中点击“ArcTech”，选择“ARCSWITCH”，将该语句中的“PTP或“LIN”更换为“CIRC”，点击界面下方“Touchup辅助点”，将焊枪移至第二段圆弧终焊点(P6)位置，如图9-127所示，点击界面下方 “修整 Touchup结束点”，最后点击“确定参数”，再点击指令 “0K”，程序如图 9-129 所示。 第一段圆弧始焊点(P2)和第二段圆弧终焊点(P6)之间的距离约 为5mm，目的是将焊缝重合一部分，将焊缝接头，形成一个封 闭圆环。 焊接过程 9)设置程序熄弧点(P7)位置。焊枪处于第二段圆弧终焊点(P6)位置不动，再点击“指令”键，从该栏中点击“AreTech”选择“ARC关”，选中该语句中的“PTP或“LIN”，点击“确定参数”，再点击指令“OK”， 程序如图 9-130 所示。 焊接过程 10)设置安全过渡点(P8)位置。将焊枪移至结束处安全过渡点(P8)位置(P8点可以与 P1点相同，也可以不同，只要在返回 HOME 点不与焊件产生干涉即可)，如图9-127所示，点击“指令”键，从该栏中点击“运动”，选择“PTP”或“LIN”，点击“确定参数”，再点击指令“OK”，程序如图9-131 所示。 这样打底焊焊丝端部完整的运动轨迹线由两段圆弧共8个点组成，如图9-127所示。其中 P1为始焊处安全过渡点，P2为第一段圆弧始焊点，P3为第一段圆弧辅助点P4 既是第一段圆弧终焊点也是第二段圆弧始焊点，P5为第二段圆弧辅助点，P6为第二段圆弧终焊点，然后原地不动调用“ARC关”，将 P6重新命名为终焊点 P7，所以这里 P6 和 P7 两个点的位置是相同的,P8 为终焊处安全过渡点。 焊接过程 11)返回安全位置。将焊枪返回安全位置机器人原点位置)，如图 9-132所示，选中“PIP HOME Vel=100%”程序段，点击界面下方“更改”键，点击“确定参数”，再点击指令“OK”，程序如图 9-133 所示。 焊接过程 12)程序复位。点击“界面”上方“R”键，选择程序复位，如图 9-134所示。 焊接过程 13)模拟运行。首先，模拟运行前检查通电状态，确认其关闭，如图9-135 所示，设置运行方式，若设置运行方式为“动作”(见图 9-136)，程序运行过程中在每个点上暂停，包括在辅助点和样条段点上暂停;若设置运行方式为“Go”(见图9-137)，则程序不停顿地运行，直至程序结尾。设置运行速度，如图9-138所示，然后在手动(T1)模式下(见图9-12)按下启动键(见图9-139)，模拟运行程序。 焊接过程 (2)焊接 如果程序经模拟运行无误，将示教器调至自动模式(见图9-140)，穿戴必要的劳动保护用品，开启通电键(见图9-141)，按下启动键(见图9-139)进行通电焊接，并观察机器人运行情况，如图9-142所示，示教器可以挂在控制柜上或握于手中。管板骑座式垂直固定俯位焊焊缝如图9-143 所示。 焊接质量要求 焊接机器人管板骑座式垂直固定俯位焊焊接质量要求如下： (1)示教编程程序正确，焊接参数选择合理。 (2)焊缝两侧与母材熔合良好，焊缝波纹均匀、美观且无明显咬边、未熔合等缺陷。 (3)焊脚尺寸对称且满足尺寸要求。 课堂练习 1.直径57mm的管材与10mm厚板材焊接，打底层电流宜选择（ ） A. 50-80A B. 80-110A C. 120-150A D. 160-200A 答案：B 解析：根据管径与板厚，打底层电流通常在80-110A，确保根部熔透且不烧穿。 课堂练习 2.垂直俯位焊时，保护气体流量一般为（ ） A. 5-10L/min B. 10-15L/min C. 15-25L/min D. 25-35L/min 答案：C 解析：为有效保护熔池，防止空气侵入，气体流量一般为15-25L/min。 课堂练习 3.焊接中发现熔池温度过高，应立即（ ） A. 增大电流 B. 加快焊接速度 C. 增加保护气体流量 D. 暂停焊接 答案：B 解析：加快焊接速度可减少热输入，降低熔池温度，避免烧穿或焊瘤。 课堂练习 4.盖面层编程时，为保证焊脚对称，需重点设置（ ） A. 焊接电流大小 B. 焊枪摆动幅度与停留时间 C. 保护气体种类 D. 焊件旋转速度 答案：B 解析：合理控制摆动幅度和两侧停留时间，能使焊缝与母材过渡平滑，保证焊脚对称。 课堂练习 5.管材与板材装配时，应重点检查（ ） A. 管材长度 B. 板材平整度 C. 管板垂直度与同轴度 D. 焊件重量 答案：C 解析：管板垂直度与同轴度直接影响焊接质量，需严格检查。 课堂练习 6.焊缝余高的合理范围是（ ） A. 0-1mm B. 1-2mm C. 2-4mm D. 4-6mm 答案：C 解析：2-4mm的余高既能保证焊缝强度，又不会因过高影响结构受力或外观。 课堂练习 7.打底层焊接完成后，首要检查项目是（ ） A. 焊缝表面平整度 B. 根部是否熔透、有无夹渣 C. 焊接设备状态 D. 保护气体剩余量 答案：B 解析：打底层需确保根部熔合良好，无未焊透和夹渣，否则影响整体质量。 课堂练习 8.以下哪种缺陷对焊缝强度影响最大（ ） A. 轻微咬边 B. 单个气孔 C. 焊缝裂纹 D. 余高不均匀 答案：C 解析：焊缝裂纹会严重削弱结构强度，是焊接中最危险的缺陷。 课后作业 焊件清理不彻底会对焊接产生哪些影响？ 如何通过编程控制管板焊接路径？ 课堂小结 $$