自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)制造原理淺談

◎穆巖

為了實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、增效、降本，降低焊接工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和制造參與度，提高焊接質(zhì)量和焊接效率，自動(dòng)化技術(shù)在焊接領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越多，焊接作業(yè)亦向機(jī)器生產(chǎn)時(shí)代發(fā)展。其中，TIG 焊接方法因?yàn)槠渚哂形廴疚锱欧帕啃?、易于控制、結(jié)構(gòu)可多樣化的優(yōu)勢(shì)，且無(wú)需焊劑，符合綠色化的發(fā)展方向，多年來(lái)，自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越成熟、可靠，越來(lái)越多的自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)出現(xiàn)在各行各業(yè)的生產(chǎn)制造過(guò)程中。

一、自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)的構(gòu)成

自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)主要由TIG 焊接機(jī)頭、TIG 焊接電源、動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)、TIG 焊槍、送絲機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成，其中TIG焊接電源為專(zhuān)機(jī)的核心部件，是焊接電弧的能量提供部件，其品質(zhì)好壞直接影響著焊接電弧的品質(zhì)和最終焊接質(zhì)量。通過(guò)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)各個(gè)機(jī)械部件和合理的裝配，搭載滿(mǎn)足生產(chǎn)需求的TIG 焊接機(jī)頭和TIG 焊槍等，由控制系統(tǒng)進(jìn)行焊接過(guò)程的精準(zhǔn)控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)化TIG 焊接。

二、焊接電源的選取

當(dāng)前，TIG 焊接電源按照產(chǎn)地可分為三類(lèi)：國(guó)產(chǎn)系、日系、歐美系。其中，國(guó)產(chǎn)TIG 焊接電源主要面向手動(dòng)TIG 焊接開(kāi)發(fā)，起步較晚，功能少，價(jià)格低廉，主要在民用行業(yè)內(nèi)應(yīng)用，還沒(méi)有形成大規(guī)模的使用模式；日系TIG 焊接電源性?xún)r(jià)比較高，以松下、OTC 為代表，在功能上有一定的擴(kuò)展，這幾年也開(kāi)發(fā)了面向自動(dòng)化專(zhuān)用TIG 焊接電源，主要用于中小型企業(yè)，基本屬于中檔產(chǎn)品；歐美系TIG 焊接電源以福尼斯、伊達(dá)等為代表，做工精良，功能齊全，多面向一元化焊接功能（專(zhuān)家?guī)欤╅_(kāi)發(fā)，焊接電流的挺度好，動(dòng)態(tài)調(diào)整性好，為了適應(yīng)自動(dòng)化焊接，有多種擴(kuò)展接口選擇，但是，價(jià)格比較昂貴，主要用于大型規(guī)模制造企業(yè)，用于大負(fù)荷生產(chǎn)使用。在為自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)進(jìn)行焊接電源的選取時(shí)，應(yīng)關(guān)注：焊接電源的容量及其暫載率、最小穩(wěn)定焊接電流、動(dòng)態(tài)調(diào)整性能等，同時(shí)根據(jù)專(zhuān)機(jī)擬定的控制系統(tǒng)與焊接電源的接口形式確定最終的控制系統(tǒng)的控制接口。

三、動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)

自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)按照?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)大概可以分為機(jī)器人式自動(dòng)焊接專(zhuān)機(jī)和坐標(biāo)式焊接專(zhuān)機(jī)。機(jī)器人式自動(dòng)焊接專(zhuān)機(jī)的動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)可直接采用庫(kù)卡、發(fā)那科、松下等焊接機(jī)器人，此處不再詳述。坐標(biāo)式焊接專(zhuān)機(jī)采用的是坐標(biāo)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的類(lèi)別有焊接操作機(jī)、焊接變位機(jī)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)等，在進(jìn)行選用時(shí)，須注意根據(jù)使用進(jìn)行精密級(jí)、一般精密級(jí)、普通級(jí)選擇適當(dāng)傳動(dòng)精密精度的坐標(biāo)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。近些年來(lái)，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和焊接的高質(zhì)量要求，自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)的密級(jí)越來(lái)越高，已經(jīng)不斷向高精度發(fā)展。

四、焊接機(jī)頭

自動(dòng)化TIG 焊接機(jī)頭一般安裝固定在動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)前端，機(jī)器人式焊接專(zhuān)機(jī)一般有標(biāo)配焊接機(jī)頭，此處不再敘述。坐標(biāo)式自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)的焊接機(jī)頭根據(jù)其要實(shí)現(xiàn)的焊接功能，可以主要分為：旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)TIG 焊接機(jī)頭和直線(xiàn)維度調(diào)整自動(dòng)TIG 焊接機(jī)頭，兩種機(jī)頭具有一個(gè)相同點(diǎn)，即都至少具備一個(gè)弧壓調(diào)整單元。旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)TIG 焊接機(jī)頭主要用于管件的焊接，例如管內(nèi)壁堆焊、管端面堆焊、管與管內(nèi)坡口或外坡口組焊等，按照旋轉(zhuǎn)度數(shù)可以分為無(wú)纏繞回轉(zhuǎn)自動(dòng)TIG 焊接機(jī)頭和單周回轉(zhuǎn)自動(dòng)TIG 焊接機(jī)頭，這是根據(jù)焊接需求確定的，焊接量小、空間狹窄不允許無(wú)線(xiàn)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品會(huì)選取單周回轉(zhuǎn)自動(dòng)TIG 焊接機(jī)頭。直線(xiàn)維度調(diào)整自動(dòng)焊接機(jī)頭，主要用于空間較為開(kāi)闊、焊接位置為平焊位的制造過(guò)程，多為直線(xiàn)焊接（也有點(diǎn)焊），例如板表面堆焊、板與板組焊等。

五、TIG 焊槍

自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)中使用的TIG 焊槍?zhuān)话惴Q(chēng)為自動(dòng)化TIG 焊槍?zhuān)惭b固定在焊接機(jī)頭終端，是根據(jù)制造需求配制的。按照冷卻方式，自動(dòng)化TIG 焊槍可以分為氣冷式自動(dòng)TIG 焊槍和水冷式自動(dòng)TIG 焊槍。氣冷式自動(dòng)TIG 焊槍暫載率低，不適宜長(zhǎng)時(shí)間使用，一般用于焊接量小的工況；目前在生產(chǎn)制造過(guò)程中，大多采用的是水冷式自動(dòng)TIG 焊槍。按照其使用用途，自動(dòng)化TIG 焊槍可以分為常規(guī)TIG 焊槍、窄間隙TIG 焊槍、管內(nèi)壁堆焊焊槍、管管組焊焊槍等，除常規(guī)TIG 焊槍外，市場(chǎng)上沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的成品，都是焊接設(shè)備制造廠(chǎng)家根據(jù)設(shè)備用途自行設(shè)計(jì)制造的。需要注意，根據(jù)其使用要求，需要配置冷卻水循環(huán)裝置和水冷焊接電纜等冷卻部件。

六、送絲機(jī)構(gòu)

以往，送絲機(jī)構(gòu)是焊接設(shè)備廠(chǎng)家自行設(shè)計(jì)制造的，現(xiàn)在也有廠(chǎng)家量產(chǎn)各類(lèi)自動(dòng)TIG 焊接專(zhuān)機(jī)用的送絲機(jī)構(gòu)。送絲機(jī)構(gòu)一般安裝在自動(dòng)化TIG 焊槍上，根據(jù)實(shí)際用途各有不同，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但是一般都會(huì)包含小型的校絲機(jī)構(gòu)和調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于焊絲與鎢極尖相對(duì)位置的調(diào)整。在鋼類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過(guò)程中，多選用配制φ0.8mm、φ1.0mm 和φ1.2mm 送絲輪的送絲機(jī)構(gòu)。

七、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)的核心部分，通過(guò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)的自動(dòng)化焊接控制，完成人機(jī)交換、動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)頭、焊接電源等的有機(jī)結(jié)合，準(zhǔn)確、自動(dòng)完成整個(gè)焊接過(guò)程。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)焊接設(shè)備廠(chǎng)家由于不能夠生產(chǎn)TIG 焊接電源或與焊接電源廠(chǎng)家沒(méi)有穩(wěn)定的長(zhǎng)期合作關(guān)系，其自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)的控制系統(tǒng)的多采用PLC 作為控制器，完成自動(dòng)化焊接所涉及的各方面的控制；歐美系自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)制造廠(chǎng)家多采用自主研發(fā)的集成式焊接控制器，即將控制系統(tǒng)與焊接電源集成一體，通過(guò)擴(kuò)展完成不同自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)的控制。越來(lái)越多的TIG 電源生產(chǎn)廠(chǎng)家也在向上下游擴(kuò)展，面向用戶(hù)需求開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的自動(dòng)化TIG焊接專(zhuān)機(jī)。

八、結(jié)論

伴隨著提高質(zhì)量、降低人工、改善環(huán)境的發(fā)展要求，將有越來(lái)越多的自動(dòng)化TIG焊接專(zhuān)機(jī)應(yīng)用在各類(lèi)生產(chǎn)制造過(guò)程中。在自動(dòng)化TIG 焊接專(zhuān)機(jī)進(jìn)行制造或選取時(shí)，須根據(jù)產(chǎn)品制造的特點(diǎn)，按照自動(dòng)化TIG焊接專(zhuān)機(jī)的核心制造原理，搭建科學(xué)、合理的自動(dòng)化TIG 焊接系統(tǒng)，不能盲目的追求功能的多樣性而失去其適用性和實(shí)用性，也不能只顧及當(dāng)前的利益而忽略其后期的柔性和擴(kuò)展性。