焊接机械范文
时间：2023-03-31 16:54:28
导语：如何才能写好一篇焊接机械，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
前言
我公司于2002年11月引进了IGM公司RTI-2000系列焊接机器人，主要用于300公里动车组车顶、侧墙等大部件焊接。该设备提高了产品的焊接强度与焊缝质量，减轻了焊工的劳动强度，提高了公司的生产效率。但是由于设备使用率大，随着使用年限的增长，设备电气系统不断老化，经常出现各种各样的疑难故障，如近期出现的激光跟踪系统焊接过程中强磁干扰的问题。
1 问题发生
该激光跟踪系统是由控制器给激光头发送打开激光指令，激光头向焊缝发射一条垂直方向上的激光线，由激光头内置摄像头接收焊缝反射回来的激光线并将图像信号返回激光控制器进行数据分析，把处理好的焊缝跟踪的坐标、破口宽度、填充区域等结果数据通过rs232通讯协议返回来给机器人，机器人根据这些结果来跟踪焊缝。由于焊接回路在焊接过程中会因为大电流产生强磁场，对电气设备、信号线路等会产生很大干扰。该机器人在焊接时焊缝成像杂乱无章，而模拟行走时图像稳定，说明故障为焊接干扰所致。
该干扰问题曾出现过多次，通过增加激光头与机械手间绝缘板，重新布置激光头通讯线避开焊接回路，更改通讯线屏蔽层屏蔽方式等减轻了干扰现象，但近期出现的干扰问题通过老方法已无法解决，经过数天排除亦无法找到行之有效的屏蔽干扰的方法，干扰问题导致了焊接时刚起弧便停止，严重影响焊接质量，需打磨返修，对生产效率及后续工序的生产产生了很大影响。
2方案设计
公司2005年引进的另一套IGM焊接机器人使用至今未出现过激光跟踪系统干扰问题，该机器人配置的是Servo Robot公司的SMART-BOX&mini-i60系列激光成像系统。而问题设备使用的是CAMI-BOX&mini-i90，前者具有精度更高，体积更小，跟踪效果好，成本较低等优点。由于生产任务紧，我们决定用备件库内唯一一套激光跟踪系统（控制器为SMART-BOX，激光头为mini-i60）对该老机器人进行升级，从根本上解决干扰问题。
2.1硬件升级安装
2.3激光控制器配置
2.4建立激光模板进行测试
激光部分配置完毕，将焊枪对至焊缝上，通过winuser建立对应焊缝的激光模板。手动打开激光看到识别点（红十字）后保存至激光即可进行模拟跟踪操作。观察跟踪正常用焊接试板进行试验并观察信号图像，发现干扰现象已经消失，成像非常稳定，升级成功！
3结语
篇2
世界各国及国内以焊接业为主导的生产厂（如锅炉、桥梁、重型及工程机械行业）一直在积极地采用国际先进的焊接工艺和设备。利用这些先进的工艺和设备提高了焊接质量，降低了焊接成本，改善了工人的劳动条件。目前由于市场激烈，提高生产率，使工艺合理化以及降低成本显得十分重要。
世界大多数发达国家，根据各自的特点，焊接车间大量使用柔性焊接系统（FWS）和高水平全自动焊接系统，在劳动力不足，企业员工高支出费用的情况下，使焊接质量，生产效率均保持世界领先地位，显示出良好的经济效益。
但是我国，由于劳动力充裕，人员素质较低，以及一些其客观存在方面的原因，就不宜照学发达国家的做法，应当根据我国的特点，在低成本焊接方面走我们自己的路。
所谓低成本焊接，即明显区别于传统的手工电弧焊和先进的焊接机器人及柔性焊接系统（FWS），而采用优质，高效，节能的焊接技术，且焊接设备投资不大，利用率较高，投资回收期较短。焊接过程中焊丝自动送进或配备自动行走等机构，在焊接质量，生产效率，降低焊材消耗，节约能源等方面均有明显的经济效益。典型的方法有CO2气体保护焊和埋弧焊等。
1我国焊接机器人的使用情况
1996年，中国机械工程学会焊接学会和中国焊接学会对全国焊接机器人在制造业中的应用情况作了全面调查，结果表明：
（1）我国使用焊接机器人进行生产的工厂约有70家左右。焊接机器人的总数达500台（含大专院校、培训和科研用的焊接机器人）。
（2）工程机械行业所拥有的焊接机器人台数占总数的16%，排在汽车制造业47%及汽车零部件制造业18%以后，居第三位。
（3）工程机械行业所拥有的弧焊机器人占30%仅资助于汔车制造行业的37%。
（4）工程机械行业弧焊机器人台数虽然没朋汽车行业多，但是其机器人的水平比菘它主要行业的都高一些。例如工程机械徒行业中弧焊机器人几乎全部配备有接触寻位及电弧跟踪系统，并具有机器人与变位协调运动的功能，而且全国仅有五条最先进的柔性焊接生产线（FWS）全部都安装在工程机械制造厂中。
篇3
Abstract： In this paper， the structure and operation principle of OTC manipulator are briefly introduced. Then， combining with the steel pipe and connecting seat welding example， welding principle and parameter control requirements of OTC manipulator are studied in detail to carry out useful exploration and practice for wide use of OTC manipulator in industrial field.
关键词： OTC机械臂；自动化焊接工艺；参数控制
Key words： OTC manipulator；automated welding process；parameter control
中图分类号：P755.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）18-0131-02
0 引言
横梁钢管与连接座为内外对接环焊缝，人工焊接内腔焊缝时，必须边旋转工件边焊接，作业有一定难度，并且由于内腔熔池可见性差，很难确保焊缝质量达到生产要求。采用机器人施焊，首先能保证焊接质量，而且相比于人工焊接来说作业效率更高，因而机械焊接在近些年被广泛用在工业生产中，特别是在轨道装备制造业中取得了很好的应用效果。本文首先简要介绍OTC机械臂的结构和动作原理，然后结合横梁钢管与连接座焊接实例，具体研究OTC机械臂的自动化焊接技术原理和参数控制要求，为OTC机械臂在工业领域的广泛应用进行有益的探索和实践。
1 OTC机械臂的结构和动作原理
OTC机械手臂又称关节机器人，多数有6轴，6个关节可联动、也可以单个的运动、也可沿着X＼Y＼Z三个坐标方向移动，从而实现三维柔性工作。如图1所示，OTC机械手包括控制装置、悬式示教作业操纵按钮台、操作箱和机器人主体等几个部分。除此以外，机械手上还配装了两轴旋转变位机，适用于350公里转向架横梁钢管与连接座、横向止挡座的焊接作业。
OTC自动化焊接机械臂的主体结构及动作原理如下：控制系统：由微型计算机和控制箱组成。控制箱主要包括焊枪位置控制模板、输入/输出接口电路以及功率动电路等组件；微型计算机不单单是指主机和键盘，还应该有配套的显示器和输入/输出设备。
焊枪位置控制模板：焊枪位置由相应的机械电弧摆动模板、弧压控制模板以及调控信号等组件进行调控。在管道360度自动焊接的过程中，操作员应该多注意焊枪位置，根据焊接需要随时调整焊枪的位置。
焊枪焊接方式：用来调控焊接工艺参数的旋钮由专用的焊接电源进行控制，调控按键主要分布在机头或专门的箱盒内。在焊接时，可对照所需的工艺参数，用旋钮和相应的按键进行参数调整。
2 OTC机械臂焊接工艺
经济型点焊机器人适用于任务量和劳动强度较大、焊点分布相对简单的工况，并且对作业环境不挑剔。通常要求焊接机器人的传动精度要高于其周边设备。要实现高效率焊接，需要两个前提：一是下料精度要，产品一致性高，才能更好的实现自动化焊接。二是工件的装配精度要高，装配误差小于焊丝的直接。
2.1 OTC机械臂自动化焊接操作流程
OTC机械臂自动化焊接的操作流程如图1所示。
2.2 关键环节的设计
2.2.1 系统运动方式的确定
按照焊接要求，焊接机械臂须采用5轴联动式运动模式。其伺服系统的旋转、摆动部件通过快速步进电机的开环控制系统进行操控。开环控制系统构造单一，易于调整和维护，既经济又实用。
2.2.2 执行机构传动方式的确定
为确保主机传动精度和作业过程的稳定性符合设计要求，应参考以下几点来装配设计机械传动装置：一是传动元件和导向元件的摩擦系数尽可能最小；二是传动间隙尽可能为零；三是传动链不宜过长。通过适当缩短传动链来提高传动刚度，可有效缩小传动误差。实际作业中，可预紧执行机构来提高其传动精度。常见的操作是在丝杠的承端进行轴向固定，同时借助预紧拉伸结构进行操作。
2.2.3 确定机械臂的整体结构及布局
①确定机械臂的外观尺寸以及各局部结构的尺寸和结构布局。②将运动部件放开到极限自由度，对其位置进行调校。③确定控制系统、驱动部件和执行部件的间距及相对位置。
2.2.4 协调控制
按焊接要求对各机械臂和变位机进行操控，保持工件与焊枪的相对姿态，严防焊接过程中工件与焊枪之间发生磕碰。
2.2.5 精确焊缝轨迹跟踪
机械臂的视觉传感器和激光传感器支持离线作业功能，焊接时应该擅用这一功能，通过激光传感器跟踪监控对焊缝的焊接过程，以实时调整机械臂焊接动作的柔性，特别是提高机械臂对复杂工件的适用性。通过视觉传感器监控并统计焊缝跟踪的残余偏差，再通过对机械臂工艺参数进行补偿来修正机械臂的运动轨迹，从而使机械臂的焊接精度更加有保障。
3 实践研究――OTC机械臂在梁管焊接中的应用
下文以OTC机械臂在横梁钢管和连接座焊接工艺中的应用为例，对OTC机械臂的焊接工艺进行详细论述。
3.1 坡口及焊缝型式
横梁钢管与连接座为对接双面环焊缝，内侧焊缝型式为5V，外侧焊缝型式为10U。横梁钢管与连接座的坡口为对称结构。
3.2 焊丝与保护气体
横梁钢管与连接座的焊丝选用ISO 14341-A-G 42 4 M G3Si1，其化学成分和力学性能分别见表1和表2。
3.3 工艺参数及焊接顺序
将横梁管与连接座放在工装内点固，点固四处，每点固30～40mm，点固后需将点固焊缝两侧打磨呈至少50°的斜坡，清除点固焊缝中存在的气孔、表面裂纹等焊接缺陷。先用机械手对称焊接横梁钢管与连接座内腔焊缝，背面清根后对称交替焊接横梁钢管与连接座的打底层、填充层、盖面层。保证层间温度低于200℃，焊接参数如表3所示。
3.4 焊后无损探伤
为进一步检测焊缝内部是否存在缺陷，需对焊缝进行无损检测。磁粉探伤对于表面和近表面存在的裂纹、未熔合等面积型缺陷具有较高的探测度。射线探伤可以检测出气孔、夹渣等体积型缺陷，而且可以检测出缺陷的具置、大小。横梁钢管与连接座焊接结束24h后进行100%表面磁粉探伤，要将焊缝表面打磨后再进行探伤检测。检测后发现焊缝表面没有磁痕等结构缺陷，焊接质量达到了设计要求。
4 结束语
OTC机械手对于横梁钢管和连接座的内外环焊缝具有良好的焊接工艺性。焊缝表面成形美观、均匀，焊接参数合理。机械手电弧跟踪系统有助于提高焊接质量。打磨焊缝后进行磁粉探伤检测，焊缝表面没有磁痕和其它缺陷点，焊缝质量达标。本文仅仅针对OTC机械手对于横梁钢管和连接座的自动化焊接工艺进行了研究，实际上OTC机械臂在自动化焊接工业领域具有广泛的适用性，在具体操作时需要结合实际工况对其技术参数进行适当调整，以提高其适用性。
参考文献：
[1]田媛，平雪良，姚方红，蒋毅.一种机器人管-板自动焊接方法的研究[J].机械制造，2015（12）：80-82.
篇4
关键词：自动焊接技术；机械加工；运用
中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01
随着我国经济的快速发展，我国科技发展也十分迅速。在这一过程中人们越来越认识到机械化和自动化生产对提高产品生产率、改善产品质量所起到的重要作用。除此之外，先进高效的生产加工工艺还能降低生产成本。近些年在机械焊接领域，我国致力引进吸收国外先进的焊接工艺及设备。在学习国际先进焊接技术的同时，结合我国实际情况，在机械焊接领域运用了自动焊接技术，这样不仅减少了人工劳力，还可以提高产品的质量，使企业在激烈的竞争中占取有利地位，进而实现经济效益的增长。下文具体阐述自动焊接技术的基本原理以及其在机械加工中的应用。
一、自动焊接技术的基本原理
自动焊接就是实现焊接过程的机械化和自动化，减少人力焊接的操作。我国传统的手动焊接技术是将电弧引燃，借助焊条维持电弧的长度，然后根据机械焊接需要手动进行电弧的移动，完成焊接后将电弧熄灭。自动焊接是将现代电子技术运用于焊接过程中，实现焊接工作自动化。自动焊接技术需要的主要设备就是自动焊接机，其有导轨床体、转动转台、转动机构、气动尾顶滑台机构来进行前后左右、转动，由工件夹紧机构、托料机构完成所需机加工工件的安放于固定，由焊枪夹持机构、焊枪气动调节机构等焊枪相关技术机构来完成焊接装置，最后由气动尾顶与专机电控系统来完成动作指令的发送输出。目前的自动焊接机又加入了数字化技术，可将焊接的动作指令延伸到动作轨迹指令，将焊接的加工技术指令延伸到技术精度指令，将自动焊接技术推向了一个更高的技术平台。
二、自动焊接技术在机械加工中的运用
自动焊接技术与传统的焊接技术相比，具有生产效率高、产品质量高且相对质量稳定、技术水平高、能源消耗低并节省原材料、改善加工环境和降低加工者劳动强度等优点。其在机械加工领域运用越来越广泛。
（一）在球罐加工中的运用
目前国内球罐焊接主要采用球罐药芯焊丝全位置自动焊接技术，这种焊接技术与国内手工电弧焊相比具有熔敷效率高焊接速度快、焊接合格率高、节省人力等优点。
现阶段全位置自动焊接设备由焊接电源、送丝机构、行走机构、摆动机构、焊枪及轨道等六大部分构成。电源型号主要有两种：DC-400和DC-600。球罐的自动焊接要求焊接材料必须具有碱性熔渣的药芯焊丝，目前这种焊丝有自保护焊丝和CO2气体保护焊丝两类。自动保护焊丝的规格通常为Ф2.0mm～Ф2.4mm，气体保护焊丝的规格一般为Ф1.2mm～Ф1.6mm。在球罐自动焊接时要注意破口形势和破口的尺寸，根据要求自动焊接时破口角度采用手工电弧焊时缩小20%～25%，这样其熔敷总量可较手工电弧焊减少20%左右。球罐自动焊接时要保证各焊缝的质量，严格按照工艺参数要求焊接。经过多次论证，球罐自动焊接技术的运用，焊接效率要远远高于人工焊接，以1台1000m3汽油罐为例，5台自动焊接设备同时施工，从开始到达到射线探伤条件需要16天的时间，以相同数量的焊工计算，焊接速度比手工电弧焊提高1倍以上。
（二）在大口径管道焊接中的运用
大口径管道的焊接一直是手工焊接的难点，手工焊接不仅延误工期还不能保证焊接质量。自动化焊接设备大口径管道自动焊接技术的运用，提高了焊接质量，方便现场施工，降低了焊工劳动强度。目前国内使用的大口径管道自动焊接设备主要型号为PIW48管道内环缝自动焊接根机、PAW3000管道自动外焊接机、PAW2000A管道自动焊机热焊。本文以根焊为例说明自动焊接技术在大口径管道焊接中的运用。根焊道的焊接是保证管道的施工速度和管道焊缝质量的关键工序，焊接时采用PIW48管道内环缝自动焊接根机。
由于根机焊接对工人技术要求高，所以操作人员对流程必须十分熟练，否则将影响焊缝成形和焊接速度。焊接前要做一些检查，首先调整内焊机定位机构的3个定位断面，使8个焊炬中心处于同一平面。其次，在气罩内安装铜网，防止焊渣飞溅。最后，管口增设防风措施，防止气孔产生。内焊机采用无间隙根焊，整个过程无需人工调整工艺参数。自动焊焊接工艺中的坡口形状和尺寸十分重要，坡口质量直接影响根焊的焊接质量和施工速度。为了提高焊接的一次焊接合格率，通过对无损检测反馈数据、坡口加工、焊缝外观的检验等信息的跟踪分析，保证坡口形状和坡口尺寸的质量是提高一次焊接合格率的关键，也可以通过调节技术参数，保证焊接的质量。
（三）在铁路货车制造中的应用
传统的人工对铁路货车C70A型敞车车体两端仰角焊接，焊接质量不稳定、焊接效率低、焊接操作人员劳动强度大等不足之处，目前通过自动焊接技术可以解决这些问题。铁路货车C70A型敞车两端的端墙与端梁组对完成后，分别形成一条长度为2700mm的仰角焊缝（工艺要求焊角为4mm）。由于这两条焊缝分别位于长达13.53m的C70A型敞车车体的两端，所以无法使用焊接变位器将这两条仰角焊缝转变为位置适合的平角焊缝。该自动焊接装置必须能全方位转动，所以此自动焊接装置由“焊接运行控制系统”和“焊缝跟踪系统”两部分组成。
焊接运行控制系统采用开环控制，开环控制方式具有系统稳定性好、响应及时的特点，其运行精度可高达0.01mm。“焊缝跟踪系统”采用激光焊缝跟踪器，焊缝的位置特征和几何轮廓经激光焊缝跟踪器摄入并处理，然后送入图像采集卡经过A/D转换后成为8bit数字信号，该数字信号以中断方式送入工业PC的内存。这样可以随时观测焊接情况，针对焊接过程中出现的问题及时调整，保证了焊接质量同时又不耽误工程进度。这种自动焊接装置可以在焊枪角度、焊丝前端与焊缝中心距离等方面保持正确的参数，从而保证焊缝成形质量，使焊接质量摆脱对电焊操作工技术水平及其个人因素的依赖。
三、结语
综上所述，自动焊接技术的运用，使机械加工更加自动化和机械化，不仅提高了生产效率，减少了工人劳动力度，还能保证产品质量的相对稳定，为企业带来长久效益，更为我国的经济发展添砖加瓦。
参考文献：
[1]周林.多功能自动焊接机床控制设计与分析[J].机床电器，2009（03）.
篇5
一、机械激光-电弧复合焊接技术的发展背景
机械激光-电弧复合焊接技术是为了满足特定材料的加工焊接要求，综合利用机械激光焊接和电弧焊接的优势，将其物理性能和能量传输性能以恰当的方式融合到一起，形成的一种科学先进的技术手段。将电弧焊接和激光焊接技术取长补短的结合起来形成的激光-电弧复合焊接技术具有经济、高效的特点，解决了许多材料的加工要求，实现了优质的焊接。
电弧焊接是应用最早且在材料技术上运用较普遍的焊接的技术，将电能转换为热能完成金属之间的连接，分为非熔化极电弧焊接和熔化极电弧焊接，但是由于电弧能力分布密度特性，导致焊接速度较慢，焊接的深度和熔度较浅，造成材料容易焊接变形，并且生产效率较低。激光焊接可以利用高达107W/cm2的能量密度形成小孔和等离子体时的热加工，激光焊接速度比较快，材料变形较少，通过较少的热输入量形成深度比大的良好焊接效果，从而实现精密焊接。但是也存在着一定的缺点，即焊接接头的间隙要求较高、焊接过程的稳定性和激光能量的利用率较差、焊接厚度较高的材料成本过高。
为顺应时展，综合焊接需求，针对电弧焊接和激光焊接的优劣，在20世纪70年代末，英国伦敦帝国大学对复合焊接工艺进行了研究，提出了电弧与激光焊接结合的工艺概念，随后英国学者和美国等科学研究者利用了激光配合一定量的辅助电弧，形成了现如今激光-电弧复合焊接的技术工艺，解决了焊接熔深浅问题和生产成本过高的问题，有效的提升了能量的利用率，提高了焊接的生产效率。
二、激光-电弧复合焊接的原理
激光―电弧复合焊接技术在工作时，激光及电弧同时作用在金属表面的一点上。在激光的作用下，焊缝的上方会产生一定的等离子体云，这种等离子体云会吸收及散射进行射入过程中的激光，从而降低了激光能量的功能。在原有基础上加上电弧后，能够产生一定量的低温低密度的电弧等离子，从而起到稀释激光等离子体的作用，进一步提升了激光能量的传输效率。外加电弧还可以在进行焊接的同时实现对母材进行加热，母材温度的升高能够提升对激光的吸收效率，从而增加焊接熔深。而且激光作用能够降低电弧通道的电阻，也能够加深该项技术的熔深。
三、机械激光-电弧复合焊接技术的特点
（一）提高了焊接过程的稳定性
激光焊接时，等离子体形成较多的带电粒子，带电粒子会主动吸收电弧，压缩电弧的根部使电弧稳定燃烧，既增加了焊接的稳定性，使得电弧不随意飘逸同时提升了电弧的能量利用率。
（二）实现高效率、低成本的焊接
机械激光-电弧复合焊接技术的最主要优势和目的便是实现高效率、低成本的焊接。激光和电弧的相互作用下，使得用较小的激光和电弧能量便能完成材料的焊接，相比要达到同等效果所耗费的单独激光和电弧功率要小许多，极大程度的降低了生产成本。同时与单纯电弧或者激光焊接相比，复合焊接技术利用两种热源综合焊接的优势，输入的热量较小造成的热影响区域面积较小，导致的工艺材料的焊缝变形量较小，较少了焊接后的工序处理，提升了生产工作效率。
（三）增加焊缝熔深，改善焊接成型
熔深浅是焊接技术中易出现的问题，而在激光的作用下，电弧可以深入到工件内部，到达焊缝的深处增加熔深，并且在电弧的作用下也会增强金属的激光吸收率。形成较深的焊缝熔深改善了金属的熔化程度，避免了焊缝咬边的现象出现，同时，激光-电弧复合焊接技术还可以控制激光和电弧的输出量，根据材料工件需求，单独调节配比，获得理想的焊缝熔深和深宽比。
（四）减少焊接缺陷，提升焊接质量
在电弧和激光的复合热源焊接下，激光的作用减少了焊缝的加热时间，使得焊接材料受热面积减少，不易产生较大的晶粒，并且有效的减缓了熔池金属的凝固时间，增加了熔池相变时间，将熔池的气体充分排除，减少了诸如气孔、裂纹等焊接的缺陷，提升了焊接的质量。
（五）降低要求，提升焊接适应性
单独激光作用时，激光束直径较小，对焊接接头的间隙要求小于0.10mm要求较高。而在电弧的作用下，增加了工件材料的熔合区宽度，可以降低焊接接头间隙的高精度要求。并且更适用于一些特殊的材料，如电弧在激光焊接之前可以清洁焊缝表面，去除氧化膜，从而更有利于焊接铝合金。
四、机械激光-电弧复合焊接技术的应用
（一）应用到船舶制造业
因船舶制造业中造船所使用的钢板厚度较厚，对于焊接要求较高，而单一的电弧焊接和激光焊接都无法满足船舶制造业的需求。激光-电弧复合焊接技术具备着独特的优势，对于较大的焊件间隙可以放宽至1mm，相对于激光焊接的0.1mm，极大的提升了间隙距离，减少了焊接前的工作量和成本，使的船舶制造速度加快，成本下降，提升了制造效率。另外主要的优势在于，激光-电弧复合焊接可减少焊件的变形量，使得焊接后的整形工作量也随之减少，极大的减轻了人力成本。
（二）应用到汽车制造业
目前在汽车行业中，汽车设备逐渐向更轻薄发展，而汽车框架结构也引进了更多的铝、铝镁等轻质合金，既改善了汽车的机动性能，使汽车流线性速度增快，也节约了能源减少了污染。以往汽车的焊接多采取激光焊和熔化极气体保护焊，但是目前大多数采取了激光-电弧复合焊工艺的成熟焊接手段，满足了汽车制造业焊接需求。例如德国大众汽车工程公司的TGRAF等人自主研发了MIG复合焊接机头，该焊头结合电弧和激光焊接的优势，以极小的几何尺寸，安装到弧焊机器人手臂，方便各空间、各角度的焊接。
（三）应用到石油管道中
通常石油管道焊接中，由于管道壁比较厚，需要使用电弧焊在特殊的坡口处多次焊接，不仅耗费人力带来工作麻烦，而且焊接的引弧熄弧阶段易产生缺陷。采用激光-电弧复合焊融合了电弧焊接的桥接能力和激光焊接的深熔性能避免反复焊接，确保一次焊接成型，从而减少了焊接的缺陷，也提升了石油管道焊接的效率。
篇6
关键字 机械焊接；焊接技术
中图分类号TG44 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0062-02
21世纪以来，科技作为生产力的主要推动者，其影响渐渐波及至机械制造业中。从而催生出众多机械制造工艺，在这些工艺中，焊接技术的发展最为明显。
1机械焊接
焊接是一种金属加工工艺，它被广泛应用于航空航天、机械制造、汽车制造等现代工业生产中。近年来，随着科技的进步，新型焊接技术也不断发展和提高。
2机械焊接技术
2.1电子束焊接
电子束焊接首先应用在德国，之后逐渐发展成熟。较之传统的焊接工艺，它的能量密度更高，并且热变形较小，应用的范围也较为广泛。
电子束焊接的工作原理是：用电子枪中聚集的告诉电子束对工件的接缝处进行轰击，在轰击的过程中，会发生机械能的转变，即动能转化为热能。这样就产生了焊接所需要的热源，利用这些热能，完成焊接工作。
以前，电子束焊接主要被应用于国防、军工工业中。近些年来，这种焊接技术开始在民用工业中推广使用。比如汽车工业的齿轮、发电站的锅炉等。
2.2激光焊接技术
激光焊接技术是激光加工技术中的重要部分，它是一种高能束的热传导性技术。与传统的焊接工艺相比，激光焊接技术更加快捷方便，同时焊接的质量和稳定性更高，工件产生变形的可能也小，因此被大量投入工业生产。
激光焊接技术主要是利用抛物镜或者凸透镜汇集周围的热量，这时的激光就是一个高温度的热源，将其应用于工件接缝的表面，能够起到焊接的作用。根据工件的不同，激光焊接的方式也有所不同，常用的激光焊接方式是传导焊接和小孔焊接两种。
在航天航空工业中，经常会利用激光焊接技术来进行工件的修复；在汽车制造领域，激光焊接技术被广泛应用于散热器、传动轴等零部件的制造中。随着激光加工技术的不断发展，激光焊接技术的应用领域必然还会扩大。
2.3搅拌摩擦焊接技术
搅拌摩擦焊接技术，顾名思义就是利用摩擦力产生的热量进行焊接，这就决定了它的使用范围，即低熔点的金属焊接。这种焊接技术的自动化水平更高，接头的质量和稳定性更好，并且节能低碳。
在进行搅拌摩擦焊接过程中，会将一个搅拌针焊缝中，利用摩擦力对金属进行加热，让其呈现一种塑性状态，同时金属会形成旋转的空洞，随着搅拌针的不断前移，旋转空洞和塑形金属各自向相反的方向移动，金属在冷却之后，焊接的缝隙密度会更高。
搅拌焊接技术主要用于造船业、航空航天业、建筑业、交通工具等领域。在造船业中，它主要被用来焊接甲板上、船头上的部件；在航空航天业中，飞机的机身、油箱都会用到它；而交通工具领域，火车、高速列车等的车身、交换器等都要用搅拌摩擦焊旱季技术。
2.4电渣焊接技术
电渣焊接技术是一种利用电阻热进行焊接的技术。它能够一次性焊接钢材、铁基金属等质地较厚的工件，同时生产成本也较低，焊接质量较高。
电渣焊接技术依据的原理是：把电热组作为一种热源，用来熔化金属和木材，之后冷却凝固，使各金属原子之间相互连接。常用的电渣焊技术主要有熔嘴、非熔嘴电渣焊技术，丝极电渣焊技术，板级电渣焊技术等。
电渣焊技术主要被应用于一些特殊的地方或行业，比如铁路各个站点的焊接；鼓风炉壳等厚壁容器的焊接等等。
2.5等离子弧焊接技术
等离子弧焊接技术是一种基于等离子弧切割工业的新型焊接技术。它是一种较为及其精密的焊接技术。
等离子弧焊接技术准确地说应该是“压缩电弧焊接”，它是焊炬将整个电弧进行最大限度的压缩，促使其中的等离子效应加剧，之后电弧就变成了一个具有稳定性、单向性的强大射流热源，温度高达16000K～33000K，然后可以直接进行金属的焊接。通常企业较为常用的等离子弧主要是转移型的和非转移型两种。
2.6超声波焊接技术
超声波焊接技术主要是进行热塑性塑料制品焊接的高科技技术，这种技术焊接出来的塑料制品档次和质地较高，同时生产的成本和效率也就高。
在超声波进行焊接的过程中，发生器会释放出20KHz或者15KHz具有高压性、高频性的信号，通过能量转换系统，可以将这种信号转化为一种高频的机械振动，用于塑料品的工件中。然后通过摩擦力是接口的温度升高，当温度达到工件的熔点时，工件会自动融化来填充接口处的缝隙。冷却定型以后，整个焊接工艺就顺利完成。
超声波焊接技术因为其本身的特性，所以在塑料品加工行业中应用较为广泛，而在机械类加工工业中，应用较少。
2.7爆炸焊接技术
自1944年Carl提出爆炸焊接技术之后，美国、日本、德国等先后对其进行了研究。时至今日，这项技术已经日趋成熟。
爆炸焊接技术热源的主要来源是炸药爆炸时，产生的强大能量。这种能量能够是金属物质熔化变形，之后重新进行各个原子之间的组合，冷却之后增加焊接的稳定性。它是一门危险性较高、科技和人员要求也较高的焊接技术。
爆炸焊接技术由于在焊接的过程中，需要大量炸药做引，故而存在着安全隐患。一般的民用企业因为资金或者技术的缺乏，安全措施不足，通常不会采用这种技术。所以爆炸焊接技术主要应用于国防工业（化工、石油、造船、航空航天）和军工工业（军事、核工业）等。
2.8机器人焊接技术
机器人技术其实是在焊接自动化的基础上发展而来的。在20世纪末期，首次被应用于焊接技术领域。近年来，随着市场经济的发展，各企业订单量和交易量的不断增加，生产线不断扩大，机器焊接技术已经成为自动化焊接领域的主要发展趋势。
机器人焊接技术是一种容机械制造、计算机编程、物理力学等为一体的综合性学科。要使用这种技术，首先要制造符合标准的机器人，通过计算机编程将各种参数计算后安装至机器人的“大脑”中。这一系列工作完成之后，机器人可以根据工作指令来进行焊接。
机器人焊接技术的发展至今还不太成熟，故而各种行业的使用都比较少。
作为加工制造行业中的关键技术，焊接技术和工艺的不断创新，不仅能够促进其自身的发展，也能够促进整个机械制造行业的发展壮大。
参考文献
篇7
关键词：先进压水堆核电；机械标准件；焊接工艺；双相不锈钢
中图分类号：F403.7 文献标识码：A
1 概述
钢筋机械连接技术是一项新型钢筋连接工艺，被称为继绑扎、电焊之后的“第三代钢筋接头”，具有接头强度高，速度快、无污染、节省材料等优点。由于在某先进的压水堆核电站中采用了模块化施工，钢筋的连接采用工厂化焊接可焊型机械标准件，现场进行钢筋安装的方式，因此，极大的促进了对可焊型机械标准件的需求。然而，由于该机械标准件采用材料的特殊性，严重影响了其在工程中的使用，设计科学、完善的焊接工艺实验已验证焊接接头的可靠性和安全性，成为机械标准件应用中亟待解决的问题。
2 材料
先进压水堆核电站中机械标准件所用的材料为A108 C1018和A108 C1030两种（A108 C1018材质表示ASTM A26中C1018的碳钢棒材按照ASTM A108进行冷加工处理后获得的材料），所用钢筋为ASTM A615 GR.50，标准件与碳钢焊接的焊材大多采用E7018，标准件与A240 S32101双相不锈钢焊接时采用E309L。
3 实验过程
实验过程中，首先对机械标准件底部打磨光滑，将机械标准件紧贴实验板点焊组对，由十二点位置起弧，顺时针进行焊接。焊接时层间温度不能超过150℃，焊接电压为18-22V，焊接电流约为110-130A，焊接速度不得低于10cm/min。焊接过程中热输入量应严格控制在15KJ以下，否则会产生焊接咬边等缺陷。
3.1 宏观金相
根据上述焊接参数，按照AWS D1.4的要求，遵循其同种材质大直径标准件覆盖小直径标准件的原则，完成宏观金相实验件（如图1所示）并进行取样（如图2所示）。
3.2 全截面拉伸
根据上述焊接参数，按照AWS D1.4的要求，完成全截面拉伸实验件（如图3所示）。全截面拉伸实验件由两个机械标准件焊接到OLP板的两侧，装配完成后，应对一端标准件焊缝处机加、铣平，去除焊缝余高。
3.3 力学性能实验
为了更好的验证机械标准件的可焊接性，应按照AWS D1.1的要求验证机械标准件焊接后的各项力学性能。然而，在AWS D1.1中并未对A108材料进行分类，为此，参照ASME第Ⅸ卷，A108C1018分类为S-No.1、G-No.1，选用S-No.1、G-No.1相同的A572 Gr.50进行代替， 而A108 C1030选用性能相似的S-No.1、G-No.2（例如A668等）代替。
3.4 接头性能实验
为了验证焊接后机械连接件组件在实际应用中的延伸性和周期疲劳性，应进行以下试验进行辅助验证标准件的焊接性能：
3.4.1 静态拉伸强度实验：考虑到连接材料和尺寸、材料和钢筋尺寸、所有可预见的环境情况的变量范围，每个机械接头应至少进行六次静态拉伸强度实验。所有实验样品应满足机械标准件的拉力和压力应至少为钢筋屈服强度的125%。
3.4.2 周期实验：对各种规格和等级的钢筋，应有3件钢筋与标准件之间连接的样品进行100次循环实验，其中钢筋的抗拉应力在规定的最小屈服强度的5%～90%之间变化。当与静态拉伸强度实验对比时，样品应在经受周期实验后，而不损失静态抗拉强度能力。
3.4.3 应变实验：应至少进行六次应变实验，验证全长的机械接头组件（在钢筋0.9倍的屈服强度时）所测得的应变不应超过未连接的钢筋应变值的一半。
4 实验结果概述（以标准件与双相不锈钢焊接为例）
4.1 宏观金相实验
要求试样焊缝和热影响区应无裂纹，焊缝与母材和焊道之间应充分熔合，所有焊缝弧坑应填满，焊缝应无焊瘤，咬边深度不能超过1mm，在25mm坡口及角焊缝线性区内气孔长度总和应不超过10mm，在150mm内不应超过14mm，最小焊脚尺寸为6mm。所有试件无裂纹和未融合，均为合格。
4.2 全截面拉伸实验
钢筋的屈服强度为420Mpa，钢筋的工程截面积为1006mm2，设计规定的钢筋最低抗拉力为：F=1.25×420×1006＝528.15（kN）。
而实际实验值为902～906kN，远远大于要求值，同时设计要求的抗拉强度为525MPa，实际测量值为653Mpa，全截面拉伸试件的性能远高于设计要求。
4.3 力学性能实验
4.3.1 抗拉强度
标准规定为≥500Mpa，实际测量值为555～560Mpa，符合标准规定的要求
4.3.2 侧弯实验
标准规定为：弯曲角度180°，弯曲后表面任何方向上缺陷不得大于3mm，所有超过1mm但小于或等于3mm的缺陷尺寸总和不大于10mm，最大角部裂纹不大于6mm，实验结果均合格。
4.3.3 冲击实验
焊缝及热影响区冲击实验应在-40℃进行，要求冲击功大于27j，实验值为31～47j，符合标准规定要求。
4.3.4 铁素体（FN）实验
分别对上表面焊缝及热影响区和下表面焊缝及热影响区进行铁素体数测量，要求焊缝FN≥5，热影响区FN：35～65。实验值为焊缝FN为17～20，热影响区FN为36～42。
4.4 接头性能实验
（1）静态拉伸强度实验：静态拉伸实验后，平均抗拉强度为672.2Mpa，大于标准规定的1.25倍钢筋屈服强度（525Mpa）的要求。（2）周期实验：经过100次周期实验后，试件的抗拉强度为678.2Mpa，大于标准规定的1.25倍钢筋屈服强度（525Mpa）的要求。（3）应变实验：经过0.9倍的屈服强度所测得的应变平均值为0.482mm，低于未连接的钢筋应变的一半值（0.583mm）。
结语
通过机械标准件宏观金相的实验结果表明，焊接后标准件的根部具有良好的融合性；全截面拉伸实验说明标准件焊接后实际应用的接头具有较高的抗拉强度，力学性能实验证明，机械标准件与各种材料焊接时表现了良好的焊接性能，接头拉伸实验表明，焊接后的机械标准件与钢筋连接不会影响钢筋使用的机械性能。
上述设定的验证机械标准件的实验，科学而且合理，克服了在标准中未分类材料焊接工艺评定过程中的困难，为该类问题的解决提供了指导。这些实验不仅验证了机械标准件的自身焊接性能，同时模拟接头实际使用中的受力进行分析和验证，能够确保钢筋快速、便捷的连接和安全使用。
参考文献
[1]斯重遥.焊接手册：第2卷[M].北京：机械工业出版社，1992.
[2] JGJ-107 中华人民共和国钢筋机械连接技术规程[M].2010.
篇8
关键词：机械焊接；焊接工艺；质量控制
机械制造业的崛起带动了机械焊接工艺的发展。随着时代的不断发展，对机械焊接工艺也提出了更高的要求，必须紧随时代的潮流，不断进行着机械焊接技术的革新与改进。机械焊接工艺不仅影响着制造业的发展，它作为整个机械焊接技术工程的重要一部分，焊接工艺的质量和水平直接决定了整个机械设备的运行，关系着后期机械设备的使用寿命及其质量。但是目前我国的焊接工艺技术仍然存在着很多问题，所以必须探索出新的机械焊接工艺技术。
1机械焊接工艺技术的概述
我国在最近几年里，各行各业都在迅猛地发展着，其中很多行业的发展都离不开机械焊接工艺技术的应用。比如石化行业、机械制作行业、航天航空以及造船等行业都在生产制造的过程中都离不开机械焊接工艺技术，机械焊接工艺技术在其生产等过程中起着十分重要的作用。但是机械焊接的工艺技术有很多种类，而且机械焊接的技术又特别复杂。各行各业在制造生产的过程中选择哪种机械焊接工艺是非常值得思考的问题。只有科学选择最为合适的机械焊接工艺，才能确保制造的顺利，同时减少繁琐的工艺步骤。企业选取了合适的机械焊接工艺技术之后，也要严格控制机械焊接工艺的质量。
1.1机械焊接工艺的分类
我国的机械焊接工艺有很多种，根据其机械焊接工艺的特点可以将其划分为压力焊接、手工电弧焊、气体保护焊和钎焊几大类。压力焊接是指需要施加一定的电压值再进行机械焊接。从压力焊接的主要内容看出，包括扩张焊接、电阻焊接、摩擦焊接等多方面的内容，其中应用最多的是电阻焊接；手工电弧焊，实际上就是指借助人为进行焊条的焊接操作，手工电弧焊也可以叫做手弧焊，这也是通常的电焊技术；气体保护焊是指依靠氮气和氢气的混合气体来进行气体保护焊接，而焊接保护的渠道主要在于喷嘴的作用，通过喷嘴释放压力气体，从而实现对周围空气的隔离，通过该物理方式实现对电弧、焊接处的保护，并助力完成焊接工作。气体保护焊也可以称为气保焊；钎焊则是借助于焊件和钎料的热处理，使其高温度介于钎料熔点和母材熔点之间，利用液态钎料对母材进行湿润，从而使接头中的间隙得到充实，促进焊接工作的开展。
1.2机械焊接工艺的质量控制
机械焊接工艺质量控制，实际上就是对机械焊接工作进行质量把关，加强质量控制，尤其是针对机械焊接接头，更是需要做好质量控制。因为机械焊接接头会在加热之后融合，变为晶体。但是在实际过程当中，这个工作非常复杂，且耗费时间较长。就机械焊接接头的影响来看，其影响因素较多，为了能够保证机械焊接接头质量控制工作的完成，就必须重视对这些影响因素的控制与分析，从而在最大程度上做好机械焊接工艺质量控制工作。影响焊接接头质量的因子涉及到方方面面。如果能够对这些因子进行有效控制和处理，则整个机械焊接工艺的质量则能达到理想。鉴于此，文章针对机械焊接工艺质量控制提出以下几条建议：1）从焊接工作人员入手，就其职业素养、职业技能展开培训和教育工作，严格要求焊接工作人员的焊接工作质量以及工作职业道德。对焊工做好职业道德教育工作以及职业技能的培训工作，鼓励焊工积极进行自我技术水平的提升。焊工在焊接准备阶段做好一切准备工作，在焊接阶段做好焊接工作，在焊接完后做好检查工作，不错过每一个疏落。2）从焊接设备入手，严格把关焊接设备的性能水平和质量水平，重点关注市场上各类焊接设备的性能指标，这样可以保障设备的安全性以及后期使用的寿命问题。3）从焊接材料入手，包括材料的选择、材料的采购、材料的保存、材料的领用等，做好质量控制。4）就焊接技术的特点而言，其具有显著的复杂性和多样性，因而在具体的焊接工作当中，焊接工作人员必须要做好焊接工艺的选择。5）产品环境就是材料的仓储环境、产品的生产环境等，要求保证材料、产品的生产保存环境是合理的。
2机械焊接工艺技术新的探索发展情况
因为很多行业都需要采用机械焊接工艺，所以需要跟上时代，抓住机遇，积极研发和应用新的机械焊接工艺，努力实现机械焊接工艺的智能化、自动化发展，提高机械焊接工艺的应用水平和应用效率。目前我国的机械焊接工艺技术正在朝着自动化的趋势前进。因此需要重点把关焊接工作的安全问题，尽力排除安全隐患，保证焊接工作的安全与可靠。就目前的研究情况而言，已经投入研究或者得出成果的工艺技术有机械焊接反变形工艺技术、低温机械焊接工艺技术以及机械焊接振动时效的工艺。
2.1利用低温进行机械焊接工艺技术
实践证明，如果在低温作业的过程中开展焊接工作，极有可能会导致焊条断裂。如果没有实现对温度的熟练掌握，容易引发钢结构焊接安全事故。这就需要引起相关人员的关注，探究在低温条件下的焊接工艺，发现是否做好焊机的预热准备工作，这将决定焊接工艺质量的好坏，因此焊机的预热准备工作十分重要。分析得出焊接钢结构失效的原因，是因为低温将会引起脆断现象，特别是内部结构不完整时焊条就会出现显著的脆断反应。但是若温度没有超过临界转变温度，那么经过远远低于σs的作用就会形成无屈服断裂。一般只要在机械工程实践的过程中遵循以下原则，就可以控制机械焊接工艺的质量。首先尽可能缩减焊接残余应力；其次，调控结构拘束度还选择电加热；最后，采取可行的焊后处理和严格控制线能量。
2.2利用机械焊接反变形工艺技术
从钢结构来看，在焊接活动开展中经常会遇到刚变形的问题，它是很难完全规避的风险。就焊接变形的内容而言，主要有纵向变形及横向变形、弯曲变形、波浪边形、角变形等。当前阶段，对于焊接变形的问题，常用的方法是焊接前的反变形工作、焊接工艺的控制以及矫正工艺的应用，通过这些措施避免变形问题。经过研究和实验，找到一个适用于结构残余角变形控制的方法，及在焊接前实施弹性的反向变形。利用热弹塑性有限元对其焊接工序进行实际模拟，与此同时，还要模拟各种板厚大小与热源的结构，这样就可以得到弹性反变形的基本规律。文章发现这样的反变形规律，如果工作人员在焊接前给工程结构一定的弹性变形，实施焊接操作以后，角变形几乎为零，可以忽略变形。
2.3机械焊接振动时效工艺技术
通常情况下，利用用外力振动促使工件的内部产生周期性作用力，将作用力机芯合成进而促使其产生粘性力变化。就此来对内部变形进行预防。
3结束语
随着科研力度的不断加大以及科研资源的不断投入，机械焊接工艺将会在更多行业和部门得到应用，同时也会陆陆续续研究出更多新型的机械焊接工艺。它不仅能够改善工程机构，还能提高设备的安全性和可靠性，除此之外，人们也会研究出更先进的自动化机械焊接工艺技术。
作者:林建波 单位:通辽职业中等专业学校
参考文献：
[1]陈怡,张亚奇,李春光.核电用奥氏体不锈钢机械焊焊接工艺研究[J].锅炉制造,2017(2):42-45.
[2]陈晓伟,戴汉政,陈增江,等.起重机械焊接工艺评定相关标准对比分析与应用[J].起重运输机械,2015(12):6-11.
篇9
【关键词】焊接机器人选用本体结构功能焊接装备
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
据统计，2010年中国工业机器人市场销售销量为14980台，2011年达到22577台， 2012年达到26902台。预计到2015年，中国工业机器人市场需求总量将达35000台，占全球比重16.9%，成为规模最大的市场。而焊接机器人所占比重达到一半以上。其中用于弧焊、点焊、激光焊的焊接机器人占绝大多数。焊接机器人就是从事焊接的工业机器人，主要包括机器人和焊接装备两部分。机器人由机器人本体和控制系统组成。而焊接装备，以弧焊为例，由焊接电源、焊枪、送丝机等部分组成。以上各单元以控制系统为基础，通过软硬件之间的连接，形成一个完整的焊接系统。本文对焊接机器人本体结构、焊接机器人功能及焊接装备三个方面进行了分析，为焊接机器人选用提供参考。
二、机器人本体结构
机器人的机械本体结构形式多种多样，典型机器人的机构运动特征是用其坐标特性来描述的。按机构运动特征，机器人通常可分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人和关节型机器人等类型。
1.直角坐标机器人。直角坐标机器人具有空间上相互垂直的两根或三根直线移动轴，通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为一长方体。直角坐标机器人结构简单，定位精度高，空间轨迹易于求解；但其动作范围相对较小，设备的空间因数较低，实现相同的动作空间要求时，机体本身的体积较大。
2.柱面坐标机器人。柱面坐标机器人的空间位置机构主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱形。这种机器人结构简单、刚性好，但缺点是在机器人的动作范围内，必须有沿轴线前后方向的移动空间，空间利用率较低。
3.球面坐标机器人。其空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定，动作空间形成球面的一部分。其机械手能够作前后伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。著名的Unimate就是这种类型的机器人。其特点是结构紧凑，所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大于多关节型机器人。
4.多关节型机器人。由多个旋转和摆动机构组合而成。这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对喷漆、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。不少著名的机器人都采用了这种型式，其摆动方向主要有铅垂方向和水平方向两种，因此这类机器人又可分为垂直多关节机器人和水平多关节机器人。
垂直多关节机器人模拟了人类的手臂功能，由垂直于地面的腰部旋转轴（相当于大臂旋转的肩部旋转轴）带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等构成。手腕通常由2～3个自由度构成。其动作空间近似一个球体，所以也称多关节球面机器人。其优点是可以自由地实现三维空间的各种姿势，可以生成各种复杂形状的轨迹。相对机器人的安装面积．其动作范围很宽。缺点是结构刚度较低，动作的绝对位置精度磨较低。
水平多关节机器人在结构上具有串联配置的二个能够在水平面内旋转的手臂，其自由度可以根据用途选择2～4个，动作空间为一圆柱体。水平多关节机器人的优点是在垂直方向上的刚性好，能方便地实现二维平面上的动作，在装配作业中应用普遍。
三、焊机机器人的功能
1.寻位功能。端寻位功能对于公差较大或装配精度较差的工件是必不可少的。寻位装置有一个线包，可产生几十V 电压。寻位就是通过焊丝接触工件发生瞬间短路，即机器人系统发现实际工件焊缝该点的空间三维坐标，通过这种方式，机器人系统检测多个点后，根据这几个点进行计算得出偏差值，用该偏差值修改原示教焊缝的位置数据，从而得出实际焊缝起始点的位置。
2.电弧跟踪功能。在焊接机器人施焊过程中，由于焊接环境各种因素的影响，如加工误差、夹具装卡精度、表面状态、飞溅和工件热变形等，造成实际焊接路径与原始示教路径出现偏差，从而造成焊接质量下降甚至失败。电弧跟踪功能就是通过测量焊接过程中焊接电流的变化，然后机器人自动计算焊接过程中因电弧摆动而产生的数据，得到焊缝确切的位置并修正焊接路径。
3.电弧重起功能。具备由于工件受到意外情况熄弧后，能够进行预先设备次数的起弧动作的功能，从而减少暂停时间、提高生产效率。
4.焊炬恢复功能。焊炬恢复功能，就是对焊炬金属线前端位置的偏移自动地在短时间内进行修正的一种功能。通过使用本功能，可以缩短停产时间，得到稳定的焊接质量。
5.数据库功能。数据库包括焊接专家数据库和用户自己编制的数据库。功能强大的专家数据库中包括待焊工件的焊缝形式，以及相应的工艺参数。调用专家数据库，大大简化了示教工作量，提高工作效率。
用户也可以根据自身工艺的需求对工艺参数表进行调用或者修改，从而达到理想的效果。
6.多种形式的摆焊功能。对于中厚板来说，在手工焊接时一般都需要进行摆动。现阶段焊接机器人也提供了多种形式的摆焊功能，如：SIN 形摆动、圆形摆动、八字形摆动等。在摆动参数的设定上，用户可以自行定义摆动的振幅、频率、横摆端点处的停止时间等参数。
7.防碰撞功能。放碰撞功能是指能够防止由于操作地不合理，导致机器人的各个关节与工件或者变位机等相撞的功能。另外，根据实际焊接条件，可以选择变位机空转回避功能、再生暂时停止自动恢复功能、喷嘴接触回避功能等。
四、焊接装备
焊接装备包括焊接电源、送丝装置两部分。焊机优先选用数字化逆变脉冲焊机、数字化逆变焊机，其焊接性能优越、焊接质量好，飞溅少。送丝装置包括送丝机、送丝软管和焊枪三部分。弧焊机器人的送丝稳定性关系到焊接能否稳定进行。送丝机根据安装位置不同可分为一体式与分离式。一体式是将送丝机安装在机器人的上臂的后面上面与机器人组成一体的方式。分离式是将送丝机与机器人分开安装的方式。一体式送丝机送丝阻力小，送丝稳定性好，不利于更换焊枪。分离式可以自动变化焊枪（变换焊丝直径或种类），送丝稳定性较差。送丝软管的选择应具备送丝、导电、输气和通冷却水一体化功能。焊枪大多是采用鹅颈式焊枪，弯曲角一般小于45°，可根据工件特性选择不同角度的焊枪。焊枪的把持架上必须配有放碰撞传感器。
结束语：根据焊接工况，选择合适的焊接机器人，使焊接机器人发挥更大的效用，将大幅提高焊接质量稳定性和生产效益。
参考文献：
1 宋金虎.我国焊接机器人的应用与研究现状[J].电焊机,2009,39（4）:18-21.
2 李,于中涛.焊接机器人在工程机械行业应用[J]. 金属加工. 2008,(18): 43-45.
3 马蓉,李春亮,覃剑.焊接机器人在工程机械制造中的应用与研究[A].第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C].2011
篇10
【Abstract】One of the main technical problems of arc welding robots is ensuring the consistency of the parts welding. When the weld joint position changes for various reasons， it is necessary to use the sensor to help the arc welding robot to locate the joint. This paper mainly introduces the method to improve the tracking precision of arc welding robot， that is to increase the arc welding process tracking， using "wall designated" function to adjust the system parameters to improve the current， assembling quality， reasonably increase the sensing order， increase the "correct sensing" command， so as to improve the tracking precision and welding quality of the arc welding robot .
【关键词】弧焊机器人；电弧跟踪；精度；技术研究
【Keywords】arc welding robot ； arc tracking； precision ； technical research
【中图分类号】TP242；TG409 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0182-02
1 引言
弧焊机器人设备具有焊接质量稳定、焊接效率高、可持续作业等特点，近几年发展迅速，已广泛运用于桥梁、建筑钢结构、工程机械、造船等领域。
工程机械构件结构复杂，体型庞大，对焊接要求比较高，用焊接机器人编程时难度较大，在机器人焊接过程中容易出现跟踪精度低下的现象，从而出现焊缝焊偏的质量缺陷，需要进行人工返工返修，这样不仅降低了生产效率，同时也严重影响了部件的焊接质量，因此应尽量避免焊接机器人出现焊偏的问题，这就需要我们进一步研究影响弧焊机器人跟踪精度的控制因素，并制定措施进行改进[1]。
各种焊接缺陷中，焊偏缺陷返修难度大，时间长，而焊偏问题与机器人跟踪精度有密切的关系，下文将重点分析跟踪精度偏低产生的原因，并提出提升弧焊机器人跟踪精度的对策。
2 中厚板焊接机器人系统
目前我公司采用的焊接机器人系统为神户集团的电弧焊接机器人“ARCMAN系列”。机器人由本体、变位机、移动装置、焊接装置、控制系统组成。
3 弧焊机器人跟踪系统介绍
在焊接过程焊枪会发生摆动，摆到两侧时由于干伸长变短导致电流增加，摆到中心时由于干伸长变长导致电流减小，电弧传感器就是利用这个原理实现电弧跟踪的。如果焊炬以焊缝为中心摆动，则摆到两侧时的干伸长是对称的，电流波形也是对称的，如果焊炬偏到某一侧，则该侧的干伸长变短电流较大，另外一侧的干伸长变长电流较小，两边电流波形不对称，系统据此可判断出焊炬已经偏离焊缝中，然后再据此调节焊炬位置使焊炬回到焊缝中心位置。
4 提高电弧跟踪精度措施
电弧跟踪与编程质量、保护气体种类、焊丝种类、焊丝直径、焊丝伸出长度、焊接源种类、坡口形式、母材材质、各种焊接条件、机器人命令选择等有密切的关系，因此只要上述一个条件改变，都会造成电弧跟踪性能变化。因此，必须进行适当调整，通过稳定的焊接条件保证电弧的跟踪精度。
4.1 焊接程序命令选择
弧焊机器人编程过程，需要添加合适的编程命令以提高电弧跟踪精度。
4.1.1 电弧传感命令
电弧传感功能是在焊接中自动检测焊接线的位置，追踪位置偏移的功能，在电弧传感中有焊接线跟踪和坡口幅度跟踪，因此增加电弧传感功能，可以在很大程度上保证电弧跟踪的准确性。
为了使电弧传感功能起作用，必须设定自动条件命令或者数据库的呼出命令。电弧传感功能在设定自动条件命令或者数据库呼出命令时，通过选择“电弧传感 有效”变为有效。
在程序中增加“电弧传感命令”，这种功能是在焊接中自动检测焊接线位置，追踪位置偏移的功能，主要分为左右方向跟踪和上下方向跟踪[2]。
但是，通过呼出数据库或者自动条件命令进行个别设定的时候，必须设定摆动条件。
4.1.2 传感纠正量的反映功能
传感纠正量的反映功能，是通过取得已经存的传感功能检测到的位置偏移纠正量，将此纠正量在任意的步骤反映的功能。其可以取得3方向传感、焊接长传感、圆弧传感、开始点传感（包含多点/间隙/焊丝探测的各传感）的传感纠正量。可以取得的传感纠正量，仅为机器人前端的XYZ成分，不包括焊枪姿势。
特别是对于不规则水平角焊且焊接精度要求高的情况下，虽然在开始点增加了“三方向传感”甚至“焊接接触传感”命令确定了焊缝中心位置，但是在焊接过程由于物料的尺寸偏差、焊接变形及本身拼搭差异导致在焊接中途出现跟踪不良问题，此时需要在焊缝多点处增加“传感纠正量取得命令”。
4.2 焊接参数调整
4.2.1 电流调整
弧焊机器人系统内设置的参数只针对目前所采用的焊接工艺，一旦焊接工艺改变就需要重新计算焊接电流参数，使其与目前的焊接条件相匹配，否则在焊接过程就容易出现跟踪精度偏低以及焊接参数示教设定与实际显示不一样的问题。
电流调整过程需要在焊接工艺更改之后批量生产之前进行，测试的电流范围可以根据机器人焊接过程实际需求的电流值，一般情况为（100～420）A开展，得出焊接电流调整值，运用电流调整软件（厂家提供）计算出相应的参数及调整曲线，输入示教器建立新的参数库。
电流调整在很多情况下并非一次就能调整成功，需要多次调整后跟踪效果，直到参数稳定为止。
4.2.2 跟踪偏置调整
焊缝跟踪偏置调整是调整跟踪精度的一个参数，对电弧传感的位置偏移检测精度时设定的命令。在进行跟踪偏置调整时，并非偏置参数越大越好，因为参数大精度高，相应的会出现焊缝蛇形问题，因此偏置值需要根据具体情况设定，并且经过多次调整试验后确定最佳值，不可太大也不可太小。
4.2.3 干伸长度调整参数
观察机器人焊接过程，保证干伸长度为（22～25）mm。焊接机器人都有电弧上下方向跟踪，如果开启电弧跟踪功能仍不能满足干伸长度要求时，就需要重新对其做电流调整或者更改焊接机器人干伸长度调整参数。
4.2.4 其他参数调整
其实在焊接过程任何不合理的设定焊接参数都有可能会影响到电弧跟踪精度，如焊接电流/电压，焊接电流、电压过高的话，会有电弧传感误动作的情况。相反，过低的话，电弧不稳定，具有焊p蛇形的可能性，因此需要合理设置焊接电流电压。另外是焊接速度/摆动次数，电弧传感的追踪范围是，焊接速度越快、摆动次数越少越狭窄，而焊接速度越慢摆动次数越多越宽。
5 结语
通过以上改进方法，弧焊机器人电弧跟踪精度得到明显提升，避免出现跟踪不良导致焊接质量问题，提高了生产效率，提升了我公司生产工程机械的市场竞争力。
【参考文献】
