焊接機(jī)器人在鋼結(jié)構(gòu)全熔透焊縫中的應(yīng)用

楊軍

摘 ?要：目前工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車及零部件制造業(yè)，機(jī)械加工業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)加工等行業(yè)。工業(yè)焊接機(jī)器人在制造業(yè)生產(chǎn)中扮演著非常重要的角色。考慮實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，提高生產(chǎn)效率和降低焊接成本。工程技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)狀創(chuàng)新優(yōu)化原有的焊接機(jī)器人焊接工藝，取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：工藝創(chuàng)新;生產(chǎn)效率;降低成本

序言

安徽鴻路鋼結(jié)構(gòu)（集團(tuán)）股份有限公司是一家生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的上市 公司主要生產(chǎn)結(jié)構(gòu)廠房。其中裝配式住宅貫穿式結(jié)構(gòu)和高層建筑箱型柱結(jié) 構(gòu)焊接工作量非常大，大多都是碳鋼中厚板連接，焊縫質(zhì)量要求高。過去 采用人工焊接生產(chǎn)效率低，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，企業(yè)必須擴(kuò)大產(chǎn)量， ?降低成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量才能在市場(chǎng)占有競(jìng)爭(zhēng)力。結(jié)構(gòu)件的焊 接技術(shù)如何優(yōu)化是公司技術(shù)工作目標(biāo)之一。

1 立項(xiàng)目的及理論與實(shí)踐意義

本工藝涉及多種結(jié)構(gòu)中厚板全熔透焊接方法，改變傳統(tǒng)工業(yè)焊接機(jī)器 人焊接采用混合氣（ Ar+co2 ）脈沖焊接方法。屬于焊接工藝領(lǐng)域。目前，中 厚板焊接箱型柱坡口焊縫時(shí)，要達(dá)到一， ?二級(jí)全熔透焊縫要求，用機(jī)器人傳 統(tǒng)脈沖焊接工藝達(dá)不到全熔透效果。只能采取全靠人工打底，填充焊接方 式，此方法人工成本量大，同時(shí)焊接高低不平造成蓋面成型差，煙霧、粉塵 污染、噪音污染和弧光輻射，同時(shí)操作不當(dāng)會(huì)給焊縫增碳，影響焊縫質(zhì)量。 ?2 項(xiàng)目技術(shù)原理及技術(shù)方案

（ 1 ）本工藝目的是提供一種工業(yè)焊接機(jī)器人CO2氣體直流焊接成型的 方法，它可以使焊接效率得到提高，焊接變形得到控制，厚板坡口焊縫達(dá) 到全熔透要求，降低人工用量和氣體成本，降低污染。同時(shí)改善了焊接環(huán) 境與條件。（ 2 ）實(shí)現(xiàn)本工藝目的技術(shù)方案是：工業(yè)焊接機(jī)器人采用CO2直 流焊接成型的方法，工藝步驟如下：裝配時(shí)留適當(dāng)坡口墊板間隙。焊接時(shí) 一人可以看多臺(tái)焊接機(jī)器人，同時(shí)焊接時(shí)熱量集中，與母材充分熔合，實(shí) 現(xiàn)全熔透焊縫要求。焊接過程中，采用同向焊接熔池，焊接速度相等。

3 本工藝方法的焊接結(jié)構(gòu)操作及效果

下圖為采用本工藝方法的焊接結(jié)構(gòu)操作圖、效果圖，見圖1，圖2。

圖1 ?焊接結(jié)構(gòu)操作圖

圖2 ?焊接結(jié)構(gòu)效果圖

4 項(xiàng)目預(yù)期成果及效果（描述項(xiàng)目達(dá)成后對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的有利因素，形成知 識(shí)產(chǎn)權(quán)或共性技術(shù)等）

（1）焊接熔透性能得到有效保證、降低人工成本、降低氣體成本。同 時(shí)改善了焊接環(huán)境與條件。（2）提高坡口切割質(zhì)量、和切割生產(chǎn)效率。 ?（3）同時(shí)勉去了操作不當(dāng)可能會(huì)給焊縫帶來增碳，影響焊縫質(zhì)量。（4）提 高了焊接效率（注：因1人可以看多臺(tái)機(jī)器人、使得焊接時(shí)間大大縮短）。

5 項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃安排（對(duì)項(xiàng)目過程分階段敘述）

（ 1） 工業(yè)焊接機(jī)器人傳統(tǒng)采用混合氣體（ 80%Ar+20%CO2） 脈沖焊接 方式，因過度方式不一樣易形成末熔透，夾渣等缺陷，焊縫很難達(dá)到全熔透 要求。一般多適用于角焊縫焊接。

（ 2 ）為了使本工藝的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例

并結(jié)合附圖，對(duì)本工藝作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

（ 3 ）如上圖所示，工業(yè)焊接機(jī)器人采用CO2直流焊接成型的方法，工 藝步驟如下：裝配時(shí)，鋼板1和鋼板2留適當(dāng)坡口寸墊間隙。焊接時(shí)， ? 2臺(tái) 焊接機(jī)器人同一端向另一端同時(shí)同方向?qū)ΨQ施焊，焊接過程中由于顆粒過 度是一種自由過度的形式，電流大，熔敷速度高，不易出現(xiàn)未熔合，夾渣 等缺陷，且焊接速度相等。

6 本工藝工作原理如下

焊接時(shí)，控制電流電壓參數(shù)和焊接速度，第一層采用短路過度方式。第 二層焊接利用大電流，電壓較高時(shí)的情況下，熔滴仍為大滴狀排斥過度。但 是當(dāng)電壓降低時(shí)，電弧將一下潛到熔池中，也就是焊絲端頭的熔滴潛入到熔 池凹坑中，由于電弧氣氛中又充滿了金屬蒸氣，從而改變電弧形態(tài)和熔滴受 力特點(diǎn)， ?使熔滴過度又呈現(xiàn)潛弧射過度的特點(diǎn)。讓焊縫中的氣體溢出焊縫， ?夾渣浮于焊縫表面，不存在根部未熔合，夾渣等缺陷問題，同時(shí)兩側(cè)打底焊 縫外觀成型美觀，焊縫表面無凹坑、氣孔等缺陷， ?保證了成型質(zhì)量。同時(shí)焊 接時(shí)，熱量集中，與母材充分熔合，實(shí)現(xiàn)全熔透焊縫要求。

7 技術(shù)要求及工藝難點(diǎn)

7.1 ?技術(shù)要求

中厚板箱型柱結(jié)構(gòu)全熔透焊縫長(zhǎng)，焊接量大。改變傳統(tǒng)工業(yè)焊接機(jī)器 人混合氣（ 80%Ar+20%CO2 ?）脈沖焊接工藝模式，采用純CO2氣體直流焊 接工藝。達(dá)到降低人工成本用量和氣體成本（混合氣價(jià)格高），又能滿足 全熔透焊縫要求。

7.2 ?工藝難點(diǎn)

（ 1 ）由于是CO2氣體直流焊接工藝，長(zhǎng)時(shí)間焊接時(shí)焊槍噴嘴容易被飛 濺堵住。（ 2） CO2氣體直流焊接工藝熔深深，第一道打底焊容易焊穿坡口 下方扁鐵寸墊。（ 3 ）對(duì)箱型柱坡口，寸墊間隙及裝配工藝要求。

8 解決方案及工藝方法

（ 1 ）由于是CO2氣體直流焊接工藝，長(zhǎng)時(shí)間焊接時(shí)焊槍噴嘴容易被飛 濺堵住。解決方法：在焊縫結(jié)束程序中直接插入加清槍程序。（ 2） CO2氣 體直流焊接工藝熔深深，第一道打底焊接容易焊穿坡口下方扁鐵寸墊。 解決方法：在焊接第一道打底焊采用細(xì)顆粒過度方式電流（ 210左右）， ?即能有效的達(dá)到熔合比和不擊穿坡口寸墊的要求。（ 3 ）對(duì)箱型柱坡口， ?寸墊間隙及裝配工藝要求。解決方法：根據(jù)鋼板厚度制定其相應(yīng)的坡口角 度，鋼板下料預(yù)留焊接收縮量，制定預(yù)留坡口寸墊間隙。裝配時(shí)用專用靠 卡尺來保證其截面直度。

9 結(jié)論

（1）實(shí)現(xiàn)本工藝目的技術(shù)方案是：改變傳統(tǒng)工業(yè)焊接機(jī)器人混合氣 （Ar+CO2）脈沖焊接工藝模式，采用純（CO2）氣體直流焊接成型工藝方 法。屬于焊接工藝領(lǐng)域。工藝步驟如下：裝配時(shí)留適當(dāng)坡口寸墊間隙，焊 接時(shí)一人可看多臺(tái)焊接機(jī)器人，同時(shí)焊接時(shí)熱量集中與母材充分熔合，實(shí) 現(xiàn)全熔透焊縫焊接要求。焊接過程中采用同向焊接熔池，焊接速度相等。

（2）通過對(duì)焊接性能尤其是焊接生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)問題的分析，制 定了相應(yīng)的工藝措施后，保證了焊接質(zhì)量與效果。完善了焊接工藝，改善 了焊接環(huán)境與條件。在中厚板箱型柱結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中，采用上述工藝技術(shù)方

案，均得到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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