SKS自動MIG/MAG焊接系統應用

項飛 何軍

摘 要：焊接工藝是汽車制造中較為關鍵的一項技術，機器人全自動弧焊已經是汽車生產領域不可缺少的焊接設備，本文主要敘述SKS焊接系統的硬件組成及使用和工藝調節，科學的焊接專家曲線，提高了不同板材與不同位置的焊接穩定性，當然好的焊接質量及持續的穩定離不開機器人焊接軌跡的調試，焊絲干伸長的確定，以及焊接參數的優化，最后總結了使用中其常見故障的分析與解決方法。

關鍵詞：焊接姿態;干伸長;參數;程序

Abstract：Welding process is a key technology in automobile manufacturing， robot automatic arc welding has been an indispensable welding equipment in the field of automobile production， this paper mainly describes the hardware composition and use of SKS welding system and process adjustment， scientific welding expert curve， improve the welding stability of different plates and different positions， Of course， good welding quality and continuous stability can not be separated from the robot welding trajectory debugging， welding wire dry elongation determination， as well as welding parameters optimization， and finally summarized the use of its common fault analysis and solutions.

Key words：Welding attitude;Stick out;parameter;program

0? 前言

目前汽車生產中，焊裝車間通常使用氣體保護焊（MIG/MAG）對汽車底板，中通道搭接處等進行焊接，SKSQ80 機器人焊接系統的核心部件為完全可調控的自動化Q80 控制器，當與全機械化機器人系統協同工作時，控制器能夠指定參數，監測并記錄焊接過程。該系統內含各種焊接工藝及專家參數曲線，給不同材料的焊接帶來最優的選擇。控制器使得系統各部件能夠完美交互。本文主要介紹microMIG焊接工藝的調節使用。

1? SKS自動MIG/MAG焊硬件結構

1.1 SKS焊接系統組成部分

SKS焊接系統和其他MIG/MAG焊接系統組成類似，都包含有焊接電源，送絲機，焊槍，控制器網絡通訊模塊等組成

2? SKS焊接工藝介紹

2.1? 焊接工藝種類

SKS焊接系統可根據不同需求焊接不同板材，如鐵，不銹鋼，鋁，鎳基材料，異種鋼材等，不同的板材有對應不同的焊接工藝曲線。

⑴I-Puls（I脈沖）：

控制電流伴隨著電壓的調整是金屬電弧焊中最常用的脈沖，標準的電流控制脈沖焊接過程，更容易控制，電弧長度自動調節;

⑵MIG/MAG

短路過度焊接，其工藝參數有AutoCOMP （自動補償）自功能，即如果焊接時焊槍和工件之間的距離發生變化，或因外界因素導致電阻發生變化，系統將在可調范圍內對電壓進行調節。這有助于維持工件的能量輸入 ，保持焊接的穩定性

⑶KF-Puls（KF脈沖）

對比一般的單個參數控制的脈沖模式（I，U脈沖），KF脈沖即可控制電壓又可控制電流。此外，KF脈沖具有特有短路熔滴過渡功能，該工藝可以提高熔覆率，接近短路過渡方式，電弧可以很短，并且具有熱輸入很小的低飛濺電弧和良好間隙填充的特征，但是熔深很穩定，在這個動態曲線的作用下，電弧長度可以自動計算并調整，因此整個焊接過程可以保持穩定的電弧長度。

⑷microMIG

Micro Mig是在KF脈沖基礎上研發出來的， 基本原理是通過機械抽拉式完成熔滴的分離，其中可以添加或不添加脈沖過渡工藝。可使減小熱輸入量，焊接工藝可分為兩個階段。在熱的階段，以快速連續且可控的脈沖電流融化母材，以達到需求的融合性能; 由于電弧的施加能量顯著降低，在第二個“冷”的短路階段，可以將母材焊接區域的熱量導出到更偏遠的區域。這導致了所施加的熱量的整體減少，由此可以可更好的控制對工件的熱輸入量，在保證融深的情況下也能實現無飛濺焊接。

2.2? microMIG焊接工藝的使用

上述可知，microMIG焊接工藝可實現無飛濺焊接且熱輸入量易于控制，所以通常采用此焊接工藝進行調節。開啟microMIG焊接工藝步驟如下

①在SKS控制系統里選擇焊絲材料，及相應焊絲直徑

②選擇對應的焊接工藝“microMIG”，然后選擇使用的保護氣體比例，如氬氣大于9%的CO2混合氣

③設置對應焊接工藝的焊接參數

·Wire feed（送絲速度）：根據不同板材，焊絲材料及直徑設置不同送絲速度，可參考技術參數進行設置

板材 焊絲直徑 送絲速度 板材 焊絲直徑 送絲速度

低碳鋼 1.0mm 8-12m/min 不銹鋼 0.8mm 10-12m/min

1.2mm 6-10m/min 1.0mm 8-12m/min

鋁 1.2mm 7-10m/min 1.2mm 6-10m/min

5-8m/min

·Pulse seres（脈沖數）：可調節控制熱量輸入量及熔敷率參數;脈沖數越大熱輸入越大，增加熔敷率;

·Reverse（焊絲回抽時間）：熔滴機械分離后，焊絲往回回抽多長，可對弧長進行調節控制;數值越大弧長越長，熱輸入越低

·Pulse voltage（脈沖電壓）：在脈沖時間內的最大電壓，需要根據電纜長度（電阻）修正;數值越大，弧長越長，不可控制的熔滴分離

·Field charact.（特征域）：電流受脈沖時間的限制，100%= 520A，結合脈沖時間，產生熔滴脫離的功率;數值越大，增加弧長，更多的熱輸入，可能產生咬邊

·Base current（基礎電流）：在基礎時間內的最小電流，可用此參數精準調節熱輸入;數值大將增加熱輸入，焊絲直徑決定了最大的熱輸入量等級，在向前輸送的焊絲與工件間產生有效電弧. 相關的大電流（基礎電流）開始融化焊絲端部 - 熔滴生成

·Pulse time（脈沖時間）：脈沖階段的持續時間，通常結合脈沖電流產生熔滴的分離功率;數值越大將產生更多的熔滴，更多的熱輸入。在控制器上把脈沖時間設置成0，自動切換成CC模式，在焊接中可以隨時切換兩種焊接模式（更換焊接程序）。

·Base current time（基礎電流時間）：基礎電流時間增加; 脈沖頻率減小，降低弧長（短電弧）

2.3? 焊接軌跡的優化調節

⑴ 焊絲干伸長

焊絲干伸長即切絲后焊絲端頭至導電嘴端頭間的距離，其直接影響弧長及電阻熱，對焊接質量有很大影響，一般為焊絲直徑的10-12倍，如使用1.0mm焊絲，則干伸長可調節為12mm

⑵焊槍焊接姿態

焊槍焊接板材的姿態，如焊接方向，角度，離工件距離等對工件的熱輸入都有很大影響，所以我們需要根據實際板材厚度，搭接方式等的不同，調節焊接軌跡時焊槍離工件的垂直角度為0-15°，焊絲末端離工件距離為1-3mm，焊接方向采用前進法時焊縫寬度大于后退法，焊縫高度小于后退法，焊道熔深小于后退法

2.4? 焊接時常出現的故障報警

“焊后粘絲”（故障代碼：38）

報警“粘絲”主要原因有兩個

①參數設置不合理，起弧參數（20A）太小，回燒值太小，送絲速度過大，焊絲未來得及熔化就懟向工件造成短路報警;

②焊接回路接觸不好，或子旁路焊接分流，如焊接地線斷股，松動，焊接時噴嘴、槍頸等部件與工件接觸等都將報錯“粘絲”故障

3結論

⑴在使用SKS焊接系統時，首先要了解焊接材料，以及所使用的焊絲材料及直徑，然后在控制系統里選擇相應焊接工藝，推薦使用microMIG焊接工藝，可實現無飛濺焊接

⑵按照文中所描述的調節方法對焊機機器人軌跡進行優化，可有效保證焊接質量

⑶SKS焊接時出現“粘絲”報警，則需要對參數及焊接姿態進行優化并檢查相應焊接回路

參考文獻

[1]劉會杰， 焊接冶金與焊接性[M]. 北京：機械工業出版社，2007

Transactions of welding metallurgy and weldability [M] Beijing： Mechanical Industry Press， 2007

[2]王宗杰， 熔焊方法及設備[M]. 北京：機械工業出版社，2006

Wang Zongjie， welding method and equipment [M]. Beijing： Machinery Industry Press， 2006

[3]顧曾迪，陳根寶.有色金屬焊接[M]. 北京：機械工業出版社，1995

Gu zengdi， Chen Genbao. Non ferrous metal welding [M]. Beijing： Machinery Industry Press， 1995

[4]蘇金遠，基于故障樹的弧焊工業機器人系統可靠性研究[D]. 南華大學，2013

Su Jinyuan， research on reliability of arc welding industrial robot system based on Fault Tree [D]. Nanhua University， 2013

[5]許瑩，焊接工藝學[M]. 北京：機械工業出版社，2009，8，1，第一版

Xu Ying， welding technology [M]. Beijing： Mechanical Industry Press， 2009， 8， 1， first edition