本實用新型涉及焊接技術領域，特別是涉及一種焊接設備，能夠實時監測焊接接頭未焊透缺陷。

背景技術：

焊接作為一種基本工藝方法，廣泛應用于航空航天、艦船、橋梁、機械、冶金、能源、石油化工、建筑等行業。由于焊接過程經常受到來自各種因素的影響，因此焊縫中有時不可避免地會出現裂紋、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》對未焊透進行了定義：未焊透為在焊接時接頭的根部未完全熔透的現象。

未焊透缺陷會產生下面兩個問題：其一，減少了焊縫的有效截面積，破壞了焊接接頭連續性，使焊接接頭的強度下降；其二，在焊縫未焊透尖角部位容易產生應力集中，嚴重降低了焊縫疲勞強度，使之成為裂紋源的機率增加，從而對焊縫造成破壞。

因此，為保證焊接構件的產品質量，國家規定必須對焊縫質量進行有效的檢測，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行，也就是說，在焊接完成后進行，這樣，若檢測出存在未焊透現象，還需重新焊接，這樣就增加了焊接的經濟成本和時間成本。

有鑒于此，亟待設計一種能夠實時監測焊接接頭未焊透缺陷的焊接設備，以焊接的同時，對焊接接頭是否存在未焊透缺陷進行實時監測。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種焊接設備，該焊接設備能夠在焊接的同時，實時監測焊接接頭是否存在未焊透缺陷，以便及時調整焊接參數，確保焊接質量。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種焊接設備，包括焊機裝置和變位機，所述變位機能夠調整工作臺的位置，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域的實際溫度數據；

預警裝置，其預存有焊透狀態下焊接接頭的焊接熔池前端未熔化區域的標準溫度數據；與所述測溫裝置通信連接，以根據所述實際溫度數據與所述標準溫度數據的對比實現未焊透預警；

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

經研究分析發現，基于焊接熱作用和熱傳導原理，待測焊件的焊接熔池前端未熔化區域的溫度分布能夠反映焊接狀態，所以，可以基于焊接熔池前端未熔化區域的溫度分布來判斷焊接接頭是否未焊透。該焊接設備通過測溫裝置來實時獲取待測焊件的焊接熔池前端未熔化區域的實際溫度數據，所獲取的實際溫度數據可輸送至預警裝置，與預警裝置中預存的焊透狀態下焊接熔池前端未熔化區域的標準溫度數據進行比對，即可實現未焊透的預警。由于焊接過程中，待測焊件的焊接熔池會移動，所以該焊接設備還設置有控制裝置，用來調整測溫裝置、焊機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實時監測到焊接熔池前端的實際溫度數據。

如上所述，該焊接設備在焊件的焊接過程中就能夠對未焊透缺陷進行預警，若出現未焊透缺陷，則能夠及時調整焊接工藝參數，與現有技術中焊接完成后再檢測相比，大大節約了經濟成本和時間成本。

可選的，所述焊接熔池前端未熔化區域為在所述焊接熔池前端，距所述焊接熔池的邊緣5～10mm的區域。

可選的，所述焊接熔池前端未熔化區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的區域內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，所述焊機裝置包括脈沖焊機、焊接保護氣、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；所述脈沖焊機用于將所述焊接保護氣輸送至所述焊槍。

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

可選的，所述焊接機械臂和所述變位機集成于一臺焊接機器人。

附圖說明

圖1為本實用新型所提供焊接設備的一種具體實施例的結構示意圖；

圖2示出了焊接設備的測溫裝置的測溫區域示意圖。

其中，圖1和圖2中的部件名稱和附圖標記之間的一一對應關系如下所示：

脈沖焊機11，激光器電源12，焊接保護氣13，焊槍14；

焊接機械臂20，變位機30，紅外測溫儀40，控制裝置50，預警裝置60；

焊接熔池R，測溫區域C。

具體實施方式

本實用新型的核心是提供一種焊接設備，該焊接設備能夠在焊接的同時，實時監測焊接接頭是否存在未焊透缺陷，以便及時調整焊接參數，確保焊接質量。

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

請參考圖1，圖1為本實用新型所提供焊接設備的一種具體實施例的結構示意圖。

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

變位機30通過調整工作臺的位置使待測焊件處于最佳焊接位置；可以理解，根據實際需要，變位機30可以控制工作臺的升降、回轉或傾斜等動作。

該焊接設備還包括：

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域的實際溫度數據；

預警裝置60，其預存有焊透狀態下焊接接頭的焊接熔池前端未熔化區域的標準溫度數據；該預警裝置60與測溫裝置通信連接，能夠接收測溫裝置獲取的實際溫度數據，以根據實際溫度數據與標準溫度數據的對比實現未焊透預警；

控制裝置50，其與測溫裝置、焊機裝置及變位機30通信連接，用于調整測溫裝置、焊機裝置的焊槍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，測溫裝置能夠實時監測待測焊件的焊接熔池前端的實際溫度數據。

經研究分析發現，基于焊接熱作用和熱傳導原理，待測焊件的焊接熔池前端未熔化區域的溫度分布能夠反映焊接狀態，所以，可以基于焊接熔池前端未熔化區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行預警，以便于及時調整焊接工藝參數。

該焊接設備通過測溫裝置來實時獲取待測焊件的焊接熔池前端未熔化區域的實際溫度數據，所獲取的實際溫度數據可輸送至預警裝置60，與預警裝置60中預存的焊透狀態下焊接熔池前端未熔化區域的標準溫度數據進行比對，即可實現未焊透的預警。由于焊接過程中，待測焊件的焊接熔池是移動變化的，所以該焊接設備還設置有控制裝置50，用來調整測溫裝置、焊機裝置的焊槍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實時監測到焊接熔池前端的實際溫度數據。

如上所述，該焊接設備在焊件的焊接過程中就能夠對未焊透缺陷進行預警，若出現未焊透缺陷，則能夠及時調整焊接工藝參數，與現有技術中焊接完成后再檢測相比，大大節約了經濟成本和時間成本。

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間的變化而變化，所以，焊接熔池前端未熔化區域也是隨著焊接時間的變化而變化的。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實時監測到焊接熔池前端的實際溫度數據。

由上可知，焊接熔池前端的溫度場與時間相關，還與具體測溫點距焊接熔池的邊緣的距離相關，或者具體測溫點距焊縫中心的距離相關。因此，測溫裝置測得的實際溫度數據應當包括該溫度所對應的時間和測溫點的具體位置；為方便后續比對，這里的時間可以以焊接初始為零點計算，測溫點的具體位置可以以測溫點距焊接熔池邊緣的距離為參考，也可以測溫點距焊縫中心的距離為參考。

預警裝置60中預存的標準溫度數據當然也包括與溫度值所對應的時間和位置；具體的方案中，標準溫度數據通過對同樣焊接條件及同樣焊件進行焊接時，焊透情況下焊接熔池前端未熔化區域的溫度數據的測量得到。

請參考圖2，圖2示出了焊接設備的測溫裝置的測溫區域示意圖。

具體的方案中，焊接熔池前端未熔化區域為在焊接熔池前端，距焊接熔池邊緣5～10mm的區域。圖中的R表示焊接熔池，C表示實際中的測溫區域。

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的區域內一條垂直于焊縫方向的待測線，作為具體的測溫區域。

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

具體的方案中，焊機裝置包括脈沖焊機11、焊接保護氣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11用于將焊接保護氣13輸送至焊槍14。

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

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

該焊接設備的工作過程如下：

首先通過預實驗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域的溫度分布，作為標準溫度數據存入預警裝置60中；應當理解，標準溫度數據也可以通過仿真分析獲取。

再開始對待測焊件進行焊接，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行焊接操作，同時，通過控制紅外測溫儀40使其始終對準待測焊件焊接熔池前端的未熔化區域，測量此區域的溫度數據，并將實測溫度數據傳輸至預警裝置60，預警裝置60通過對實測溫度數據與標準溫度數據的對比實現未焊透的預警，從而調整焊接參數確保焊件的焊接質量。

具體地，預警裝置60可以比對同一時間點上，待測區域的不同測溫點的溫度，若各測溫點的實測溫度均小于預存的標準溫度，可判定存在未焊透的情況，若各測溫點的實測溫度均大于或等于預存的標準溫度，可判定無未焊透的情況，若各測溫點的實測溫度有的小于預存的標準溫度，有的大于預存的標準溫度，可判定焊接存在其他焊接缺陷，可進一步做檢查。

其中，待測區域的各測溫點可以根據實際需要選取。

以上對本實用新型所提供的一種焊接設備進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。