某焊縫激光跟蹤器跟蹤效果分析

馮存義 張江銀 王立忠 王彥元

摘 要：檢測傳感跟蹤技術近二十年來的發展已取得矚目的進步，但應用于鐵路貨車車體結構焊接的跟蹤技術尚未成熟，這制約了焊接自動化設備在貨車行業的應用和推廣。面對目前整個行業對穩定、提高產品質量，提高生產效率、改善勞動條件的需求，研究市場上前沿和先進的焊接跟蹤技術，顯得尤為必要。

關鍵詞：跟蹤器;自適應

1 試驗簡介

本次試驗主要的設備包括10kg新松機器人 、麥格米特Artsen Plus 400焊機、泰百億82W水冷焊槍，麥格米特送絲裝置（送絲機和送絲盤），試驗焊接工作站如圖1所示;Meta激光傳感器（激光頭型號SLS ARC50、控制柜和顯示屏）等。Meta傳感器設備如圖2所示。

為了節省工件，首先利用試驗件進行功能測試和驗證，然后再進行實際工件的焊接測試。試驗件選用10mm厚碳鋼板。

2.1對接I型坡口焊縫

針對對接焊縫，10mm厚碳鋼件對接，間隙0-5mm變化，測試機器人擺幅、頻率和速度的變化情況。首先確定一套對接焊縫不同間隙的焊接參數，然后將工藝參數與掃描的實際數據進行一一對應，最終實現試件的焊接，焊后如圖3所示。

針對角接焊縫，同樣采用10mm厚碳鋼鋼板，角接根部間隙0-5mm變化測試機器人擺幅、頻率和速度的變化情況。首先確定一套角接焊縫不同根部間隙的焊接參數，然后將工藝參數與掃描的實際數據進行一一對應，最終實現試件的焊接，焊后如圖4所示。

根據實際工件的焊接情況。I型坡口間隙在2-5mm范圍內變化時，利用激光坡口自適應功能可以得到較好的焊縫質量;角接焊縫根部間隙在0-3mm間隙范圍變化時，利用激光坡口自適應功能可以得到較好的焊縫質量。

圖5為I型坡口對接焊縫焊接情況，人為打磨出突變區域3處，經過調整后，考慮到間隙在0-2mm時掃描數據不穩定，焊接曲線時點焊實際工件的間隙尺寸為2-5mm，背面加襯板的形式。

項目組選取了組裝間隙不一致時的對接曲線焊縫和長直角接接頭分別進行了現場試驗驗證，過程照片如下。

（1）利用10kg機器人和激光自適應功能可以滿足間隙在2-5mm范圍變化的曲線對接焊縫的焊接。間隙過小則影響焊縫跟蹤器的跟蹤效果。不帶跟蹤器進行試教編程自動焊試驗時焊縫外觀效較好。

（2）角接接頭根部間隙不一致時可以實現自動化焊接，焊接過程跟蹤器可以根據組裝間隙動態調整焊接速度和焊槍的擺動幅度。組裝間隙在0mm-2.5mm范圍變化時焊縫外觀滿足要求。間隙大于2.5mm時，由于組裝間隙影響，焊接過程中液態的焊縫金屬更易流入間隙內部，對焊縫外觀質量產生不利影響。