焊接機器人在清渣抓斗焊接中的應(yīng)用

王 歡， 趙宏明

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110005)

焊接機器人在清渣抓斗焊接中的應(yīng)用

王 歡， 趙宏明

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110005)

電解鋁多功能機組是鋁廠預(yù)焙陽極鋁電解生產(chǎn)專用的機械化操作設(shè)備,其中清渣抓斗是多功能機組工具小車裝置中重要部件，國內(nèi)清渣抓斗的焊接多以人工焊接為主，焊接效率低、工人勞動強度大，且焊接質(zhì)量穩(wěn)定性不好，嚴(yán)重制約清渣抓斗的生產(chǎn)制造。本文介紹了焊接機器人在抓斗焊接中的應(yīng)用。

抓斗； 焊接； 工藝參數(shù)

0 前言

電解鋁多功能機組是鋁廠預(yù)焙陽極鋁電解生產(chǎn)專用的機械化操作設(shè)備。它一般包大車部、出鋁小車、工具小車及氣動系統(tǒng)等。其中清渣抓斗是多功能機組工具小車裝置中重要部件，隨著電解鋁多功能機組自動程度的提高，清渣抓斗得到了廣泛的推廣使用。據(jù)目前不完全統(tǒng)計，國內(nèi)清渣抓斗的焊接多采用焊條電弧焊和CO2氣體保護焊，主要以人工焊接操作為主，該生產(chǎn)工藝焊接效率低、工人的勞動強度大，且焊接質(zhì)量穩(wěn)定性不好，嚴(yán)重制約清渣抓斗的生產(chǎn)制造[1-3]。本文主要對焊接機器人在電解鋁多功能機組清渣抓斗焊接中的應(yīng)用作以敘述。

1 焊接機器人在清渣抓斗焊接中的應(yīng)用

清渣抓斗模型如圖1所示，主要以材質(zhì)為0Cr25Ni20的耐熱不銹鋼板料為主。

圖1 清渣抓斗模型1.彎板 2.端板 3.筋板 4.擋板 5.頂部板

1.1 工作站的建立

圖2 焊接機器人工作站

焊接機器人工作站的組成如圖2所示。具體如下：

(1) 焊接機器人1臺。包括FANUCM- 20iA型號機器人本體1個(見圖3)，System R- 30iA型號機器人控制器1個(見圖4)，購于日本FANUC公司。

(2) 焊接電源一套，包括Power455 MR型號焊機1臺，送絲機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和預(yù)熱裝置等，購于上海LINCOLN合資公司。

(3) 自動變位機1臺，購于成都焊研威達。

(4) 固定夾具1套。

(5) 自制操作平臺1個及自制安全圍欄1套。

1.2 焊接工藝的制定

焊接機器人選用的工作站如圖2所示，焊材選用已經(jīng)在人工CO2氣體保護焊所成功應(yīng)用的Φ1.2 mmER310焊絲，焊接試板為δ=20 mm的0Cr25Ni20鋼板。

試板坡口機械加工而成，坡口形式(見圖5)：

圖3 焊接機器人本體

抓斗本體母材和焊絲的化學(xué)成分組成見表1，所選擇的焊接參數(shù)見表2。

對焊接試板，進行100%RT檢測，結(jié)果符合JB/T4730.2—2005《承壓設(shè)備無損檢測》中I級合格；

將試樣進行加工，在電子顯微鏡下觀察。儀器型號：Axiovert40 MAT YX- L- 038，試驗標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 13298—1991《金屬顯微組織檢驗方法》，焊縫組織：奧氏體(見圖6)。

圖4 焊接機器人控制器

圖5 坡口形式

表1 化學(xué)成分

表2 焊接工藝參數(shù)

圖6 金相相片

按NB/T47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》進行側(cè)向彎曲試驗，試樣完好無缺陷(見圖7)：

圖7 彎曲試樣

結(jié)合以上實驗結(jié)果，確認(rèn)所選定的工藝參數(shù)可在機器人焊接清渣抓斗應(yīng)用。

1.3 焊接機器人的應(yīng)用

操作者首先對焊槍定位及基準(zhǔn)點設(shè)置，然后通過編程器完成焊接編程，焊接機器人則按照操作人員編制的程序完成焊接動作軌跡[4]；工件翻轉(zhuǎn)機構(gòu)(變位機)換位工作是由機器人控制器內(nèi)的交流伺服單元來驅(qū)動和控制的。

使用焊接機器人完成的清渣抓斗工件，焊道表面質(zhì)量優(yōu)良，成型美觀，穩(wěn)定性強(見圖8)；在焊接質(zhì)量得到提升的同時，生產(chǎn)效率也大大提高，是人工效率的2～3倍。

圖8 焊接及焊縫圖

2 結(jié)論

機器人焊接技術(shù)在汽車、工程機械等行業(yè)已取得廣泛應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟效益。隨著電解鋁多功能機組自動程度的提高，對清渣抓斗的需求量大大提升，采用焊接機器人進行清渣抓斗的焊接，不但保證了焊接過程的穩(wěn)定和產(chǎn)品的一致性，并且提高了焊接效率和焊接質(zhì)量，對快速響應(yīng)市場需求，提升產(chǎn)品核心競爭力有重要意義[4-6]。

[1] 劉紅楓.鋁電解多功能機組技術(shù)發(fā)展淺析[J].有色設(shè)備，2015，(1)：8-10

[2] 高忠江.新型鋁電解多功能機組的大車結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].起重運輸機械，2010，(5)：13-16

[3] 張世軍.新型通用型鋁電解多功能機組的設(shè)計研發(fā)[J].有色礦冶，2012，40(6)：54-56.

[4] 方少勇.焊接機器人在汽車座椅骨架焊接中的應(yīng)用[J].焊接技術(shù)，2008，37(1)：62-64.

[5] 孟令德，杜望.機器人焊接工作在推土機后橋箱焊接中的應(yīng)用[J].電焊機，2009，39(5)：186-188.

[6] 李登坤，高林等.焊接機器人工作站在脫料流筒焊接中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程，2015，5(2)：65-68.

Application of Welding Robot in Grab Welding

WANG Huan， ZHAO Hong-ming

Pot tending machine(PTM) is the special mechanical equipment in a large prebaked anode electrolytic plant, grab is the most important parts of pot tending machine, the grab welding is usually by manual welding, the welding efficiency is low, the labor intensity of the workers is heavy, and the welding quality stability is not good, which seriously restrict production of grab. This paper introduces the application of welding robot in grab.

grab；welding；process parameters

2015-09-15

王歡(1982-)，男，遼寧大連人，高級工程師，碩士，主要從事金屬材料焊接研究。

TP242

B

1003-8884(2015)06-0019-03