中厚板機器人立向焊接工藝設計

蔡云秀

摘 要

中厚板的焊接生產存在著工作量大、生產效率低、焊接生產技術落后等諸多問題。本文針對中厚板焊接中典型的立向對接焊縫，設計了焊接機器人的立向對接焊接工藝試驗，分析討論機器人焊接的工藝參數對焊縫質量的影響，得出焊接機器人立焊對接的最優工藝參數，達到了焊縫質量要求，解決了以往中厚板立位置對接焊縫焊接的諸多問題。

關鍵詞

機器人;立向;焊接工藝

中圖分類號： TG409 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.05.036

0 前言

立焊是指焊接操作的順序沿接頭由上而下或由下而上焊接，焊縫傾角90°（立向上）、270°（立向下）的焊接位置，稱為立焊位置，在立焊位置進行板板對接的焊接稱為立焊對接。其主要難點在于焊接時熔池金屬和熔滴因受重力作用而有下墜趨勢，致使熔池和熔滴與焊件分開，所以容易產生焊瘤，對工人操作要求高，成形難以保證[1]。在打底焊接時，如果擺動停留時間過長易造成燒穿，擺動太快或擺幅過小易造成穿絲，導致熄弧及背面成形不好。厚板的立焊更是存在工作量大的問題，工人在進行大工作量的焊接時對手法及心理影響很大。

因此解決中厚板焊接時背面清根的問題，對于實現高效的機器人自動化焊接意義重大[2-3]。

1 焊接性分析

試驗選用Q345B作為試驗材料，Q345B低合金高強度鋼，其化學成分如表1所示。Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5 ，計算Ceq=0.49%，由碳當量大于0.45%可推測，Q345B鋼焊接性不是很好，在焊接時需要制定嚴格的焊接工藝措施。

2 焊接工藝設計

焊接方法采用常用的MAG焊，與二氧化碳氣體保護焊相比具有電弧穩定，熔滴過渡穩定，焊接飛濺少，焊縫成形美觀等優點。立向焊接的熔滴過渡形式適合采用短路過渡，在短路過渡過程中，電流產生的磁力場是主要的影響因素，而重力不是主要因素。電極前端的熔融部分逐漸變成球狀并增大形成熔滴，與母材熔池里的熔融金屬相接觸，借助于表面張力向母材過渡。短路過渡在采用低電流和較小焊絲直徑的條件下產生，適合于直徑為1.2mm焊絲的焊接。短路過渡易形成一個較小的、迅速冷卻的熔池，適合于立焊位置焊接[4-5]。

焊接層道數的選擇不僅會影響焊接生產率，同時對焊縫的質量也會產生影響。層數增多有利于提高焊縫的塑形韌性，因為后一道焊縫相對于對前一道焊縫進行了回火處理，而且隨著層道數的增加，每道焊縫所用的線能量也必然降低，因此焊后組織比較細，塑韌性比較好。但并不是層道數越多越好，隨著焊接層道數的增加，焊接生產率下降，焊接變形也比較大。綜合考慮選擇5道焊縫，其分別為打底（1）、背面填充（2）、正面填充（3）、背面蓋面（4）、正面蓋面（5），如圖1所示，焊接順序均采用從下往上焊，層間溫度80°-200°。

3 結果分析

對試樣進行編號，設置不同的組別，確定反面打底、正面填充焊接焊工藝參數。具體參數設置見表2。

不同送絲速度、焊接速度對接接頭打底形貌見圖2a），由圖2a）可以看出，送絲速度為3.5m/min，焊接速度為0.25m/min，偏轉為3mm。焊接過程中用焊帽觀察熔池發現焊接過程穩定，飛濺小，熔池均勻，其焊縫正面成形層高為2mm，無咬邊，無焊瘤，成形美觀，背部全部熔透。不同送絲速度、焊接速度對接接頭填充打底形貌見圖2b），由圖2b）可以看出，送絲速度4.5m/min，焊接速度0.32m/min，偏轉為6mm，脈沖焊接焊接過程中用焊帽觀察發現熔池穩定均勻，焊接過程飛濺小，過程穩定。焊后拋光觀察焊縫成形較好，外觀無缺陷，該參數作為填充層的焊接參數合理。不同送絲速度、焊接速度對接接頭填充蓋面形貌見圖2c），由圖2c）可以看出，送絲速度為5.0m/min，焊接速度為0.1m/min，焊接過程中用焊帽觀察熔池發現熔池已經成形并且較為均勻，焊接過程穩定，飛濺小。焊后觀察焊縫發現成形較美觀，但是焊縫余高合適。

4 結束語

焊接結構件焊接工作中典型的立焊位置對接焊的焊接工藝試驗，通過一系列焊接試驗焊接工藝試驗，找出合適的焊接工藝參數，焊縫達到要求，檢驗合格，試驗證明利用焊接機器人能有效代替人工施焊，以改善工人的工作環境，提高焊接生產效率，降低生產成本。

參考文獻

[1]劉大勝，李慶杰，曲道奎.焊接機器人的發展現狀與趨勢[J].機械工人.熱加工，2001（9）：6-7.

[2]吳九澎主編.焊接機器人實用手冊[M].2014.

[3]王宗杰.熔焊方法及設備.北京：機械工程出版社.

[4]李亞江，王娟，劉鵬.低合金鋼焊接及工程應用.北京：化學工業出版社，2003.

[5]周振豐.金屬熔焊原理及工藝：北京：機械工業出版社，1981.