機(jī)器人在薄板焊接中的應(yīng)用

劉占起，張文明，王新宇

（沈陽(yáng)大學(xué)機(jī)械學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110044）

機(jī)器人在薄板焊接中的應(yīng)用

劉占起，張文明，王新宇

（沈陽(yáng)大學(xué)機(jī)械學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110044）

薄板焊接的變形問(wèn)題是薄板自動(dòng)化焊接的技術(shù)難點(diǎn)。在焊接工藝方面，采取了一定措施，有效阻止了工件在焊接過(guò)程中出現(xiàn)變形。另外，使用機(jī)器人手動(dòng)編程方法，對(duì)薄板試件進(jìn)行焊接試驗(yàn)。通過(guò)不斷調(diào)節(jié)焊接參數(shù)和焊接位置，最終獲得一組適合焊接薄板的參數(shù)，為工廠使用機(jī)器人焊接薄板提供了一定的參考。

機(jī)器人；薄板；焊接

0 前言

在工業(yè)上，焊接薄板是一項(xiàng)非常重要的工作。如某些大型軍艦和航母等軍工產(chǎn)品出于對(duì)重量的考慮，會(huì)選用薄板代替厚板材料滿足機(jī)械運(yùn)動(dòng)靈活性的要求。如今大多數(shù)企業(yè)在建筑、航空、汽車、機(jī)械、造船、高鐵等方面[1]也都需要大量使用薄板焊接。然而在工廠內(nèi)，薄板焊接仍在使用手工焊接，很少使用自動(dòng)化方法，從而造成薄板焊接效率低下。這是因?yàn)楸“宓淖詣?dòng)化焊接一直存在一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)[2]，即焊接變形問(wèn)題。本研究采用焊接專用夾具，在焊接工藝上也采取了一定防御措施，從而大大減小了焊接變形的發(fā)生，為后續(xù)的矯正變形工序減少了麻煩。對(duì)各種焊接位置和不同的焊接參數(shù)進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)，獲得一組適合薄板焊接的參數(shù)，為工廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接薄板提供參考。

1 薄板焊接性

試驗(yàn)材料為厚1.5mm的Q235B冷軋鋼板，這種鋼材在薄板中應(yīng)用很多，其材料的化學(xué)成分和檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 Q235B鋼化學(xué)成分％

求得碳當(dāng)量為0.19％，小于0.4％，故Q235B鋼材焊接冷裂紋傾向不大，焊接性良好，除環(huán)境溫度很低或鋼板厚度較大外，一般不需要預(yù)熱，因?yàn)榘灞容^薄，所以要嚴(yán)格控制熱輸入，防止燒穿和變形。

2 焊前準(zhǔn)備

薄板焊接采用CO2+Ar混合氣保護(hù)焊。選用松下焊機(jī)，焊機(jī)具有較強(qiáng)的電網(wǎng)自動(dòng)補(bǔ)償能力，適用范圍廣。控制電路采用數(shù)字邏輯電路，性能穩(wěn)定可靠，動(dòng)特性良好，引弧容易，焊接飛濺小，噪聲小，具有完善的自動(dòng)保護(hù)功能，特別適合自動(dòng)化作業(yè)。其額定焊接電流為500 A，額定負(fù)載持續(xù)率60％，采用直流反接方式，焊接薄板時(shí)選用φ1.0 H08Mn2SiA的焊絲。應(yīng)特別注意勿使焊絲受潮，必須使用充分干燥的焊絲，防止焊接時(shí)產(chǎn)生較大的飛濺。薄板焊接時(shí)，坡口形式為I型坡口[4]，無(wú)間隙形式。

3 薄板焊接變形的控制技術(shù)

在焊接之前，首先將工件放到焊接工作臺(tái)，使用焊接夾具對(duì)焊接件進(jìn)行剛性固定。然后采用較小的線能量進(jìn)行薄板焊接，避免線能量過(guò)大造成大面積變形[3]。點(diǎn)固焊點(diǎn)的大小、數(shù)量和點(diǎn)與點(diǎn)之間的尺寸布局在焊接薄板時(shí)非常重要。如果兩個(gè)焊點(diǎn)尺寸過(guò)大，在焊接過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂；兩焊點(diǎn)尺寸過(guò)小可能出現(xiàn)未焊透等缺陷[4]。所以，在焊接前還要合理的安排焊點(diǎn)個(gè)數(shù)。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

焊接薄板時(shí)，不同的焊接位置需要不同的焊接參數(shù)，本試驗(yàn)根據(jù)不同焊接位置進(jìn)行多次試驗(yàn)，不斷調(diào)整焊接參數(shù)，最終得到一組合適的焊接參數(shù)，其焊接參數(shù)見(jiàn)表2，焊接結(jié)果見(jiàn)圖1。

表2 焊接參數(shù)

圖1 焊縫位置

試驗(yàn)分析：在水平和水平向下45°位置焊接時(shí)，焊接電弧穩(wěn)定，成形好，焊接參數(shù)大，效率高[5]，但變形大，需要焊接夾具固定。在立向上和立向下及水平仰焊位置，選擇的焊接電流參數(shù)比水平和水平向下45°位置約減小33％，焊接速度約減少37％。在仰向下45°和仰向上45°位置，焊接電流參數(shù)最小，速度最慢。

[1]宗小彥，何建萍，王付鑫.薄板焊接的特殊問(wèn)題的研究現(xiàn)狀[J].焊接技術(shù)，2015，2（44）：1-4.

[2]方總濤，孫勃，李春潤(rùn)，等.薄板焊接變形控制措施的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代焊接，2011（7）：20-21.

[3]宋娓娓，汪建利，汪洪峰.薄板焊接變形分析[J].熱加工工藝，2013，42（15）：164-165.

[4]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)（第3卷）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[5]張正兵，李曉娜.機(jī)器人在焊接中的應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2008，6（38）：44-46.

Application of robot in thin plate welding

LIU Zhanqi，ZHANG Wenming，WANG Xinyu
（School of Mechanical Engineering，Shenyang University，Shenyang 110044，China）

Sheet welding deformation problem is still a difficulty.In the welding process，has taken certain measures to prevent welding deformation，prevented the workpiece appeared in deformation in weldingprocess effectively.In addition，a set ofweldingexperiments were carried out for the thin plate by the manual robot programming method，obtained and analyzed the experimental results.The experimental results showthat in the whole process of welding test，by constantly adjusting welding parameters and welding position，finally get a set of suitable for weldingsheet parameters，provide a certain reference for the factoryusingrobot toweld sheet.

robot；sheet；welding

TP242

B

1001-2303（2016）10-0066-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.10.13

獻(xiàn)

劉占起，張文明，王新宇.機(jī)器人在薄板焊接中的應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2016，46（10）：66-68.

2016-01-09

劉占起（1990—），男，遼寧朝陽(yáng)人，在讀碩士，主要從事焊接技術(shù)及其自動(dòng)化的研究工作。