某焊縫激光跟蹤器跟蹤效果分析

馮存義 張江銀 王立忠 王彥元

摘 要：檢測(cè)傳感跟蹤技術(shù)近二十年來(lái)的發(fā)展已取得矚目的進(jìn)步，但應(yīng)用于鐵路貨車(chē)車(chē)體結(jié)構(gòu)焊接的跟蹤技術(shù)尚未成熟，這制約了焊接自動(dòng)化設(shè)備在貨車(chē)行業(yè)的應(yīng)用和推廣。面對(duì)目前整個(gè)行業(yè)對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率、改善勞動(dòng)條件的需求，研究市場(chǎng)上前沿和先進(jìn)的焊接跟蹤技術(shù)，顯得尤為必要。

關(guān)鍵詞：跟蹤器;自適應(yīng)

1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介

本次試驗(yàn)主要的設(shè)備包括10kg新松機(jī)器人 、麥格米特Artsen Plus 400焊機(jī)、泰百億82W水冷焊槍?zhuān)湼衩滋厮徒z裝置（送絲機(jī)和送絲盤(pán)），試驗(yàn)焊接工作站如圖1所示;Meta激光傳感器（激光頭型號(hào)SLS ARC50、控制柜和顯示屏）等。Meta傳感器設(shè)備如圖2所示。

為了節(jié)省工件，首先利用試驗(yàn)件進(jìn)行功能測(cè)試和驗(yàn)證，然后再進(jìn)行實(shí)際工件的焊接測(cè)試。試驗(yàn)件選用10mm厚碳鋼板。

2.1對(duì)接I型坡口焊縫

針對(duì)對(duì)接焊縫，10mm厚碳鋼件對(duì)接，間隙0-5mm變化，測(cè)試機(jī)器人擺幅、頻率和速度的變化情況。首先確定一套對(duì)接焊縫不同間隙的焊接參數(shù)，然后將工藝參數(shù)與掃描的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)試件的焊接，焊后如圖3所示。

針對(duì)角接焊縫，同樣采用10mm厚碳鋼鋼板，角接根部間隙0-5mm變化測(cè)試機(jī)器人擺幅、頻率和速度的變化情況。首先確定一套角接焊縫不同根部間隙的焊接參數(shù)，然后將工藝參數(shù)與掃描的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)試件的焊接，焊后如圖4所示。

根據(jù)實(shí)際工件的焊接情況。I型坡口間隙在2-5mm范圍內(nèi)變化時(shí)，利用激光坡口自適應(yīng)功能可以得到較好的焊縫質(zhì)量;角接焊縫根部間隙在0-3mm間隙范圍變化時(shí)，利用激光坡口自適應(yīng)功能可以得到較好的焊縫質(zhì)量。

圖5為I型坡口對(duì)接焊縫焊接情況，人為打磨出突變區(qū)域3處，經(jīng)過(guò)調(diào)整后，考慮到間隙在0-2mm時(shí)掃描數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，焊接曲線(xiàn)時(shí)點(diǎn)焊實(shí)際工件的間隙尺寸為2-5mm，背面加襯板的形式。

項(xiàng)目組選取了組裝間隙不一致時(shí)的對(duì)接曲線(xiàn)焊縫和長(zhǎng)直角接接頭分別進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，過(guò)程照片如下。

（1）利用10kg機(jī)器人和激光自適應(yīng)功能可以滿(mǎn)足間隙在2-5mm范圍變化的曲線(xiàn)對(duì)接焊縫的焊接。間隙過(guò)小則影響焊縫跟蹤器的跟蹤效果。不帶跟蹤器進(jìn)行試教編程自動(dòng)焊試驗(yàn)時(shí)焊縫外觀效較好。

（2）角接接頭根部間隙不一致時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，焊接過(guò)程跟蹤器可以根據(jù)組裝間隙動(dòng)態(tài)調(diào)整焊接速度和焊槍的擺動(dòng)幅度。組裝間隙在0mm-2.5mm范圍變化時(shí)焊縫外觀滿(mǎn)足要求。間隙大于2.5mm時(shí)，由于組裝間隙影響，焊接過(guò)程中液態(tài)的焊縫金屬更易流入間隙內(nèi)部，對(duì)焊縫外觀質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。