低減弧焊機(jī)器人焊接不良品率

摘 要：探討弧焊機(jī)器人在焊接座椅中出現(xiàn)的不良，分析并解決焊道缺陷，提出可減少焊接缺陷的焊接良品條件，實(shí)行此套方法并不斷完善，提高焊接良品率和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：弧焊機(jī)器人；減少弧焊不良；焊接良品條件

引言

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人研究始于20世紀(jì)70年代，由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)體制等因素的制約，發(fā)展比較緩慢，研究和應(yīng)用水平也比較低。在二十多年來國(guó)家對(duì)工業(yè)機(jī)器人重點(diǎn)扶持和關(guān)注下，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)取得了令人矚目的成績(jī)[1]。

1 公司介紹

我司主要生產(chǎn)廣汽豐田全系車型的座椅骨架，現(xiàn)投產(chǎn)車型有凱美瑞、逸致、致炫、雷凌、漢蘭達(dá)等，現(xiàn)TBK5型骨架主要由調(diào)角器、滑軌、彎直管、沖壓板件等構(gòu)成。

2 座椅常見弧焊缺陷

座椅骨架結(jié)構(gòu)緊湊精密，精度要求高，80%以上部位精度管控±0.5mm。焊接多為薄板焊接，厚度1.2mm～1.6mm的板材占據(jù)骨架的70%左右。焊接完成的座椅需滿足定位配合、安全系數(shù)、機(jī)能動(dòng)作、震動(dòng)異音、碰撞應(yīng)力等相關(guān)規(guī)定要求。所以保證座椅焊接后精度質(zhì)量、低減焊接不良品率成為企業(yè)的一個(gè)重要課題。

座椅弧焊常見缺陷：（1）焊道咬邊；（2）焊穿部品；（3）焊透部品；（4）焊道偏焊；（5）焊道氣泡；（6）焊接脫落；（7）焊道過窄；（8）焊瘤產(chǎn)生；（9）焊道蛇形；（10）焊高不良。

3 弧焊焊接缺陷分析與對(duì)策

3.1 夾具對(duì)焊道的影響

（1）壓緊氣壓；（2）夾緊狀態(tài)；（3）反復(fù)精度；（4）焊接的導(dǎo)通性。夾具的壓緊氣壓太小壓緊力不足，焊出的工件精度不穩(wěn)定，焊道會(huì)出現(xiàn)偏焊、咬邊、焊穿等不良。氣壓太大夾緊力過強(qiáng)，工件會(huì)出現(xiàn)壓痕或變形。標(biāo)準(zhǔn)的氣壓供給基準(zhǔn)值為0.3～0.4MPa，日常通過氣壓計(jì)管理，確保氣壓在范圍內(nèi)。夾緊狀態(tài)指在夾緊工件時(shí)，工件與夾具接觸面不存在間隙。夾具夾緊后若工件與夾具接觸面還存在間隙，焊接完成的工件精度和焊道也不穩(wěn)定。在夾具和機(jī)器人焊道調(diào)試階段，就應(yīng)檢驗(yàn)或晃動(dòng)工件，確保不存在間隙。量產(chǎn)后也應(yīng)定期點(diǎn)檢，避免因夾具的磨損而產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致焊道缺陷。反復(fù)精度確認(rèn)指重復(fù)夾緊工件，利用卡尺測(cè)量工件的精度偏差量，偏差量越少越好。焊接導(dǎo)通性是指夾緊工件后，工件與焊機(jī)負(fù)極間阻抗值的大小。阻抗在1Ω以下為佳，阻抗越高焊接性越差，缺陷率越高。

3.2 工件對(duì)焊道的影響

工件對(duì)焊道的影響主要體現(xiàn)在異物和材質(zhì)。異物主要指工件表面是否還殘留沖壓油脂，有油脂表面焊接質(zhì)量較差。材質(zhì)主要指在彎管焊接工程上是否剛好焊在合模線上，在合模線上焊接容易焊穿，焊道外觀不佳。要避免焊在合模線上，最好的方法是在彎管工程規(guī)定合模線的位置。

3.3 保護(hù)氣體對(duì)焊道的影響

弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊的方式，我司選用（MAG）80%氬氣與20%二氧化碳混合氣體?；鶞?zhǔn)值為15～20L/min。氣體流量過小對(duì)焊道保護(hù)不足，容易產(chǎn)生氣孔。氣體過大會(huì)導(dǎo)致焊道凹陷、鐵水不足等。

3.4 機(jī)器人對(duì)焊道的影響

（1）機(jī)器人原點(diǎn)（2）基板原點(diǎn)（3）站內(nèi)原點(diǎn)（4）焊接速度。原點(diǎn)指機(jī)器人及其相對(duì)于基板和站內(nèi)的位置，正常情況下這三個(gè)原點(diǎn)位置是相對(duì)不變的，原點(diǎn)位置變化可能是機(jī)器人六軸磨損、異常碰撞、固定螺絲松動(dòng)等造成。針對(duì)這三個(gè)原點(diǎn)位置，制定日常點(diǎn)檢管理，點(diǎn)檢頻度為1次/班。點(diǎn)檢方法是設(shè)計(jì)機(jī)器人原點(diǎn)點(diǎn)檢程序，啟動(dòng)機(jī)器人后自動(dòng)行走到目標(biāo)確認(rèn)。機(jī)器人的焊接速度直接影響焊道質(zhì)量，速度的提升必然要加大電流和電壓，高速和大電流電壓這類參數(shù)更容易出現(xiàn)焊接缺陷。速度設(shè)定應(yīng)小于80cm/min，設(shè)定為60cm/min為佳。

3.5 焊槍對(duì)焊道的影響

（1）下槍位置；（2）焊槍高度；（3）焊槍角度；（4）槍嘴焊渣。

下槍位置指焊絲與焊縫間的相對(duì)位置，調(diào)整好焊絲和焊縫的位置才能有良好的焊道。焊槍高度的設(shè)定也影響焊道，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)電嘴送絲到工件距離12～15mm。焊槍角度指焊槍與工件間的角度。設(shè)定完合理的焊接角度后，需要記錄角度數(shù)值，作為后期調(diào)整焊道參考依據(jù)。槍嘴若殘存焊渣，會(huì)在機(jī)器人焊接時(shí)在焊道上產(chǎn)生焊瘤，所以要設(shè)定機(jī)器人計(jì)數(shù)自動(dòng)清理焊渣。

3.6 焊絲對(duì)焊道的影響

（1）送絲抗力；（2）定時(shí)送絲量；（3）焊絲彎曲量；（4）送絲管彎曲量；（5）送絲偏差量。送絲抗力指機(jī)器人送絲機(jī)構(gòu)自由狀態(tài)下，焊絲與焊絲管之間的摩擦力。測(cè)量方式是先將送絲機(jī)構(gòu)夾頭打開，然后用測(cè)力計(jì)測(cè)量焊槍端焊絲拉力，送絲抗力基準(zhǔn)值為10N以下。定時(shí)送絲量是指在機(jī)器人程序上設(shè)定額定電壓和時(shí)間，在設(shè)定的程序條件內(nèi)自動(dòng)出絲量的多少。機(jī)器人程序上設(shè)定AC=200V，T=6S，在此條件出絲量應(yīng)為3900±100mm。焊絲彎曲半徑需要在R500mm以上，送絲管彎曲半徑需要在R300mm以上。這兩個(gè)彎曲半徑直接影響焊道的偏移量，在布置送絲管時(shí)需要特別注意。送絲偏差量是指測(cè)量機(jī)器人和夾具到達(dá)同一個(gè)位置（抽樣10件）的送絲量偏差。在條件額定不變的情況下，理論偏差不超1mm，若超出要求，需要檢查導(dǎo)電嘴是否磨損、上記的原點(diǎn)、彎曲量、速度是否合理。

3.7 焊接電源對(duì)焊道的影響

（1）焊機(jī)參數(shù)；（2）焊接電流；（3）焊接電壓；（4）正極負(fù)極距離。焊機(jī)參數(shù)直接影響焊接性能，參數(shù)不正確很難或無法焊出良好的焊道，參數(shù)點(diǎn)檢應(yīng)在焊道調(diào)試前按照安川廠家給予的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)檢。焊接電流電壓值的設(shè)定需要匹配設(shè)定，焊接參數(shù)與工件越不匹配焊道的缺陷率就越高。正極負(fù)極距離是指焊機(jī)的“+”與“-”線在配線時(shí)，需將兩線布置間距大于100mm，避免由于電流磁場(chǎng)的干涉干擾，產(chǎn)生不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致焊接缺陷。

4 焊接良品條件建立

經(jīng)過以上對(duì)焊道缺陷的分析和對(duì)策，建立弧焊焊接良品條件，在初期焊道調(diào)試階段，發(fā)現(xiàn)并確定缺陷誘發(fā)真因。量產(chǎn)后也需定期進(jìn)行良品條件表點(diǎn)檢，預(yù)防焊道缺陷發(fā)生。（如表1所示）

5 效果體現(xiàn)

某車型投產(chǎn)初期焊接缺陷率高，利用弧焊焊接良品條件表進(jìn)行點(diǎn)檢，發(fā)現(xiàn)有多處不達(dá)標(biāo)條件，改修更正后，焊接不良率大大降低。

6 結(jié)束語(yǔ)

文章建立的焊接良品條件能減少焊道不良的產(chǎn)生，在今后的生產(chǎn)和經(jīng)驗(yàn)積累中繼續(xù)完善這套焊接良品條件表，將其推廣到更多的機(jī)器人焊接工藝當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)

[1]宋金虎.焊接機(jī)器人現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代焊接，2011（3）：1-4.

[2]裴旭.如何提高焊縫質(zhì)量的方法[J].信息技術(shù)教學(xué)與研究，2007（49）：118-119.