焊接機器人在清渣抓斗焊接中的應用

王 歡， 趙宏明

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110005)

焊接機器人在清渣抓斗焊接中的應用

王 歡， 趙宏明

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110005)

電解鋁多功能機組是鋁廠預焙陽極鋁電解生產專用的機械化操作設備,其中清渣抓斗是多功能機組工具小車裝置中重要部件，國內清渣抓斗的焊接多以人工焊接為主，焊接效率低、工人勞動強度大，且焊接質量穩定性不好，嚴重制約清渣抓斗的生產制造。本文介紹了焊接機器人在抓斗焊接中的應用。

抓斗； 焊接； 工藝參數

0 前言

電解鋁多功能機組是鋁廠預焙陽極鋁電解生產專用的機械化操作設備。它一般包大車部、出鋁小車、工具小車及氣動系統等。其中清渣抓斗是多功能機組工具小車裝置中重要部件，隨著電解鋁多功能機組自動程度的提高，清渣抓斗得到了廣泛的推廣使用。據目前不完全統計，國內清渣抓斗的焊接多采用焊條電弧焊和CO2氣體保護焊，主要以人工焊接操作為主，該生產工藝焊接效率低、工人的勞動強度大，且焊接質量穩定性不好，嚴重制約清渣抓斗的生產制造[1-3]。本文主要對焊接機器人在電解鋁多功能機組清渣抓斗焊接中的應用作以敘述。

1 焊接機器人在清渣抓斗焊接中的應用

清渣抓斗模型如圖1所示，主要以材質為0Cr25Ni20的耐熱不銹鋼板料為主。

圖1 清渣抓斗模型1.彎板 2.端板 3.筋板 4.擋板 5.頂部板

1.1 工作站的建立

圖2 焊接機器人工作站

焊接機器人工作站的組成如圖2所示。具體如下：

(1) 焊接機器人1臺。包括FANUCM- 20iA型號機器人本體1個(見圖3)，System R- 30iA型號機器人控制器1個(見圖4)，購于日本FANUC公司。

(2) 焊接電源一套，包括Power455 MR型號焊機1臺，送絲機構、冷卻系統和預熱裝置等，購于上海LINCOLN合資公司。

(3) 自動變位機1臺，購于成都焊研威達。

(4) 固定夾具1套。

(5) 自制操作平臺1個及自制安全圍欄1套。

1.2 焊接工藝的制定

焊接機器人選用的工作站如圖2所示，焊材選用已經在人工CO2氣體保護焊所成功應用的Φ1.2 mmER310焊絲，焊接試板為δ=20 mm的0Cr25Ni20鋼板。

試板坡口機械加工而成，坡口形式(見圖5)：

圖3 焊接機器人本體

抓斗本體母材和焊絲的化學成分組成見表1，所選擇的焊接參數見表2。

對焊接試板，進行100%RT檢測，結果符合JB/T4730.2—2005《承壓設備無損檢測》中I級合格；

將試樣進行加工，在電子顯微鏡下觀察。儀器型號：Axiovert40 MAT YX- L- 038，試驗標準：GB/T 13298—1991《金屬顯微組織檢驗方法》，焊縫組織：奧氏體(見圖6)。

圖4 焊接機器人控制器

圖5 坡口形式

表1 化學成分

表2 焊接工藝參數

圖6 金相相片

按NB/T47014—2011《承壓設備焊接工藝評定》進行側向彎曲試驗，試樣完好無缺陷(見圖7)：

圖7 彎曲試樣

結合以上實驗結果，確認所選定的工藝參數可在機器人焊接清渣抓斗應用。

1.3 焊接機器人的應用

操作者首先對焊槍定位及基準點設置，然后通過編程器完成焊接編程，焊接機器人則按照操作人員編制的程序完成焊接動作軌跡[4]；工件翻轉機構(變位機)換位工作是由機器人控制器內的交流伺服單元來驅動和控制的。

使用焊接機器人完成的清渣抓斗工件，焊道表面質量優良，成型美觀，穩定性強(見圖8)；在焊接質量得到提升的同時，生產效率也大大提高，是人工效率的2～3倍。

圖8 焊接及焊縫圖

2 結論

機器人焊接技術在汽車、工程機械等行業已取得廣泛應用，并取得了良好的經濟效益。隨著電解鋁多功能機組自動程度的提高，對清渣抓斗的需求量大大提升，采用焊接機器人進行清渣抓斗的焊接，不但保證了焊接過程的穩定和產品的一致性，并且提高了焊接效率和焊接質量，對快速響應市場需求，提升產品核心競爭力有重要意義[4-6]。

[1] 劉紅楓.鋁電解多功能機組技術發展淺析[J].有色設備，2015，(1)：8-10

[2] 高忠江.新型鋁電解多功能機組的大車結構設計[J].起重運輸機械，2010，(5)：13-16

[3] 張世軍.新型通用型鋁電解多功能機組的設計研發[J].有色礦冶，2012，40(6)：54-56.

[4] 方少勇.焊接機器人在汽車座椅骨架焊接中的應用[J].焊接技術，2008，37(1)：62-64.

[5] 孟令德，杜望.機器人焊接工作在推土機后橋箱焊接中的應用[J].電焊機，2009，39(5)：186-188.

[6] 李登坤，高林等.焊接機器人工作站在脫料流筒焊接中的應用[J].農業工程，2015，5(2)：65-68.

Application of Welding Robot in Grab Welding

WANG Huan， ZHAO Hong-ming

Pot tending machine(PTM) is the special mechanical equipment in a large prebaked anode electrolytic plant, grab is the most important parts of pot tending machine, the grab welding is usually by manual welding, the welding efficiency is low, the labor intensity of the workers is heavy, and the welding quality stability is not good, which seriously restrict production of grab. This paper introduces the application of welding robot in grab.

grab；welding；process parameters

2015-09-15

王歡(1982-)，男，遼寧大連人，高級工程師，碩士，主要從事金屬材料焊接研究。

TP242

B

1003-8884(2015)06-0019-03