簡(jiǎn)述枕梁簧座自動(dòng)焊接工藝的應(yīng)用

張 芳 郭定坤

（南車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412001）

0 概述

枕梁簧座是交流重載電力機(jī)車重要承載的受力部件，其焊接質(zhì)量好壞直接影響機(jī)車運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。在焊接工藝中要求對(duì)枕梁簧座的主要焊縫進(jìn)行外觀磁粉探傷與焊縫內(nèi)部超聲波探傷，要求很高。早期主要采用松下CO2焊機(jī)進(jìn)行人工焊接。枕梁簧座其外形及尺寸如圖1所示，因?yàn)橥獠亢缚p采用16mm板并開坡口，造成焊縫填充量很大，不僅作業(yè)時(shí)間長，焊接人員易疲勞，而且手工焊接造成的焊接接頭多，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，焊縫差異很大，返工情況較多。因此，迫切需要采用自動(dòng)焊接工藝。

圖1 枕梁簧座其外形及尺寸

1 自動(dòng)焊接工藝介紹

采用IGM公司制造的RTI330-S型號(hào)懸掛布置的懸臂機(jī)器人配合RWM2/2000型號(hào)L型變位機(jī)的方式進(jìn)行自動(dòng)焊接，焊接機(jī)器人采用世界領(lǐng)先的奧地利福尼斯TPS5000型全數(shù)字化焊機(jī)。其工藝布局如圖2所示，主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖2 自動(dòng)焊接工藝布局圖

2 自動(dòng)焊接工藝的主要技術(shù)特點(diǎn)

機(jī)器人6軸外殼采用鋁合金鑄造結(jié)構(gòu)，可方便的直立或懸掛安裝使用。

表1 自動(dòng)焊接工藝的主要參數(shù)

高自由度的鉸接軸和反應(yīng)快速的短手臂設(shè)計(jì)，在保證相對(duì)較大工作范圍的同時(shí)，即使對(duì)于某些難以接近的焊縫，也可以最佳焊槍角度完成焊接工作。

機(jī)械手空心軸中的腕關(guān)節(jié)連接軸專利的集成化焊槍連接器（包括焊槍碰撞保護(hù)），對(duì)機(jī)械手保持獨(dú)立的多方面適應(yīng)性及柔性。為在狹窄空間內(nèi)或環(huán)形焊縫的焊接創(chuàng)造了與眾不同的優(yōu)異性能。

采用6寸彩色液晶屏，中文XP視窗操作界面與引導(dǎo)式編程方式，編程操作簡(jiǎn)單易行。

采用全數(shù)字化控制的新一代焊接電源，焊接電源采用高頻逆變技術(shù)，全部數(shù)字化控制，可以高精度控制焊接電流。

采用高強(qiáng)度的水冷焊接系統(tǒng)，可以保證大電流連續(xù)自動(dòng)焊接，不僅提高焊接質(zhì)量，而且保證高的工效。

采用低中心的L型焊接變位機(jī)，可以雙軸±360°旋轉(zhuǎn)，保證焊接時(shí)焊縫處于最佳焊接位置。同時(shí)，低中心便于裝卸工件與觀察操作。

3 自動(dòng)焊接工藝的操作方式

考慮到板厚較厚，并且坡口較大，采用3層焊接成形工藝的形式，首先變位機(jī)將工件轉(zhuǎn)動(dòng)到平焊位置，從側(cè)板的直焊縫的中間位置引弧進(jìn)行環(huán)焊縫打底焊接，打底焊接的工藝參數(shù)：焊接電流為180～200A之間，焊接速度8.3mm/s，擺動(dòng)寬度3mm左右，擺動(dòng)頻率150Hz。在直焊縫位置，變位機(jī)不動(dòng)，僅僅機(jī)器人與焊槍移動(dòng)，在焊接圓弧部分焊縫時(shí)，變位機(jī)與焊接機(jī)器人進(jìn)行隨動(dòng)，確保焊縫一直處于平焊位置，完成打底后進(jìn)行焊縫層間處理，再進(jìn)行第二層焊縫的焊接。第二層的焊接參數(shù)：焊接電流為220～240A之間，焊接速度5mm/s，擺動(dòng)寬度6mm左右，擺動(dòng)頻率100Hz。第二層焊縫完成后進(jìn)行焊縫層間處理后再進(jìn)行蓋面焊接，蓋面焊接參數(shù)為：焊接電流280～300A之間，焊接速度3.3mm/s之間，擺動(dòng)寬度14mm左右，擺動(dòng)頻率80Hz。完成環(huán)焊縫焊接后，再進(jìn)行兩條側(cè)邊焊縫的焊接，焊接工藝與環(huán)焊縫相同，也需要將焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)到平焊位置。焊接完成后，將機(jī)器人及變位機(jī)復(fù)位后，將焊接工件脫胎吊下，再進(jìn)行下一件的吊裝與焊接。

4 自動(dòng)焊接工藝使用效果

采用自動(dòng)焊接工藝后，簧座焊縫質(zhì)量得到了極大的提升，自動(dòng)焊接的焊縫探傷整體合格率得到很大的提升（在自動(dòng)焊接應(yīng)用前，一次探傷合格率為67.8%，應(yīng)用自動(dòng)焊接以后，一次探傷合格率提升到了89.8%）。不僅保證了產(chǎn)品質(zhì)量，而且提高了工效，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效應(yīng)增加明顯。

5 結(jié)語

在枕梁簧座應(yīng)用自動(dòng)焊接的過程中，也存在一些問題，需要在后續(xù)工作中繼續(xù)進(jìn)行研究與管理，以便于最好的發(fā)揮枕梁簧座自動(dòng)焊接設(shè)備的效能。

5.1 在使用過程中要及時(shí)監(jiān)控焊接設(shè)備狀態(tài)，因?yàn)樵O(shè)備狀態(tài)的好壞將直接影響焊接質(zhì)量。確保自動(dòng)焊接設(shè)備狀態(tài)處于良好狀態(tài)將有效的確保焊接質(zhì)量。

5.2 在由直焊縫向圓弧焊縫過度過程中，由于變位機(jī)需要與機(jī)器人焊槍隨動(dòng)，同時(shí)，圓弧部分氣體保護(hù)氛圍本身較差，因此，突然性的工件轉(zhuǎn)動(dòng)容易產(chǎn)生氣體紊流，造成保護(hù)效果減弱，容易造成焊接氣孔。我們采用壓低焊槍的方式進(jìn)行解決，有良好的效果，但無法100%完全消除氣孔。

5.3 由于側(cè)板圓弧部分壓型不夠標(biāo)準(zhǔn)，誤差較大，在組裝過程中有錯(cuò)位現(xiàn)象，導(dǎo)致焊縫部分縫隙不均勻，造成打底焊縫有焊穿的現(xiàn)象，需要不斷調(diào)整打底焊接電流，造成焊接質(zhì)量與工效的降低。同時(shí)，由于存在錯(cuò)位，焊縫的中心改變，也造成焊縫的單邊、咬邊與焊縫尺寸超差的情況，因此，在后續(xù)工作中要繼續(xù)深化以自動(dòng)焊接為中心的工藝提升，提升部件的尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)，以保證組裝后的部件尺寸，以適應(yīng)自動(dòng)焊接的部件要求，以進(jìn)一步提升焊縫一次性探傷合格率。切實(shí)提升工藝與實(shí)物質(zhì)量，保證機(jī)車的運(yùn)行安全。

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［2］李世明.上海 A 型地鐵鋁合金車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].鐵道車輛,2010（4）.

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［4］王元良,周友龍,等.高效節(jié)能的細(xì)雙絲自動(dòng)焊接工藝及設(shè)備的研究[J].電焊機(jī),2002（3）.