机器人全自动双丝焊接工艺技术

机器人全自动双丝焊接工艺技术 机器人全自动双丝焊接工艺技术 于敏利 (内蒙古北方重工业集团有限公司,内蒙古包头014030) 摘要:根据优化的焊接工艺规范参数进行合理编程,掌握编程规律,并通过优化的 焊接编程指导机 器人完成焊接,避免了焊接裂纹的产生,减小了焊接结构变形,解决了焊缝质量不 稳定的问题,提升装甲 车辆焊接构件的整体质量,提高批量生产稳定性,同时降低了工人的劳动强度和生 产成本. 关键词:机器人全自动双丝焊接;焊接工艺参数;焊接程序 中图分类号:TG44文献标志码:B ProcessTechnologyofRoboticAutomaticDouble--wireWelding YUMinli (InnerMongoliaNorthHeavyIndustryGroupCo.Ltd.,Baotou014030,China) Abstract:Inthispaper,accordingtotheoptimalweldingprocessparameters,theprogrammingwascarriedoutreasona— ble.Andthenbyresearchingtheprogramminglaw,theweldingwiththerobotundertheoptimalprocessparameterswas realized.Bytheseparameters,theweldcrackcanbeavoided,thewelddeformationcanbereducedandtheproblemsonthe unstableweldingqualitycanbesolved.Andthequalityofweldingstructureonarmoredcarsandthestabilityofmasspro— ductioncanbeimproved,atthesametime,thelaborintensityandproductioncostscanbereduced. Keywords:Roboticautomaticdouble-wirewelding,Weldingprocessparameters,Weldingprocedures 铝合金炮塔产品相邻两面一般采用嵌入式焊接 接头的形式连接,存在有裂纹倾向大,气孔严重,焊 缝强度低等缺点,这样的焊接质量直接影响了产品 的使用性能.但新型的全自动双丝焊接工艺技术可 以解决铝合金炮塔焊接效率低,焊接质量差等难题. 1机器人全自动双丝焊接工艺技术概述 双丝焊接工艺(如图1所示)就是将2根焊丝按 一 定的角度放在1个特别设计的焊枪中,2根焊丝 分别由各自的电源供电, 相互绝缘,除送丝速度不 同外,其他所有参数也都 彼此独立,2根焊丝的直 径,材质甚至用或不用脉 冲,都可自由选择,这样 可以最佳地控制电弧,在 图1双丝焊接工艺 保证每个电弧稳定燃烧的前提下,将相互间的干扰 降到最低. 双丝MIG焊时,2根焊丝以一定角度前后排 列,前丝焊接电流较大,以便形成较大的熔深,后丝 电流稍小,不仅可填充盖面,而且对前丝所形成的熔 池具有搅拌的作用;2根焊丝互为加热,充分利用电 弧的能量,可使熔敷率大大提高,使熔池里有充足的 熔融金属和母材充分熔合,因此焊缝成形良好.一 前一后2个电弧,大大加长了熔池的尺寸,熔池中的 气体有充足的时间析出,气孔倾向极低;这种焊接方 法虽然电流大,但焊接速度很快,热输入量反而小, 焊接变形也很小.与其他的焊接技术相比其熔敷速 度快,焊接效率高,焊接质量好,飞溅少.2台焊机 通过特殊的装置进行通讯,保证2个电弧之间互不 干扰,2个焊丝可采用不同脉冲频率组合的脉冲电 弧进行焊接. 全自动双丝焊接操作法适用于熔化极惰性气体 保护的全位置焊接,如黑色金属,有色金属的焊接, 特别对大厚度装甲铝合金的焊接具有一定的创新 性,主要表现在解决了常规焊接方法对大厚度铝合 金焊接前的预热问题,根据优化的焊接工艺规范参 数进行合理编程,掌握编程规律,并通过优化的焊接 编程指导机器人完成焊接,解决焊接热裂纹,气孔, 夹渣等焊接缺陷,提高军品的一次合格率和生产效 率. 2全自动双丝焊接工艺技术主要的操作方法 2.1全自动双丝焊接工艺技术与一般焊接方法的 区别 工件焊接时常用的方法有手工焊条电弧焊,半 自动气体保护焊,手工钨极惰性气体保护焊等,全自 动焊接与这些焊接方法的主要区别是需要根据优化 的焊接参数进行编程和示教,实现焊接过程的自动 化,获得优良的焊接接头.在整个焊接过程中,不存 在人为因素,全部由机器人手臂独立完成产品的焊 接,焊接接头成形的一致性好.此外,在超硬铝合金 《新技术新工艺》?兵器工业技术交流2010年第2期?89? 中厚板的焊接工艺中主要采用单丝熔化极氩弧焊, 通常用粗焊丝大电流或细焊丝大电流高密度来焊 接.对于前者而言,大电流焊接会因焊接热输入过 大而导致晶粒严重粗化,使接头性能降低,焊缝成形 差,容易产生"皱皮"现象;后者用细丝大电流高密度 焊接,对送丝速度要求极高,当送丝速度满足不了 时,焊接则不能正常进行.而全自动双丝焊焊接中 厚板超硬铝合金,通过协调器可调整各自参数,形成 统一熔池,最大限度地满足电弧控制要求,从而可获 得满意的焊缝,同时又提高了焊接效率.2台焊机 通过特殊的装置进行通讯,保证2个电弧之间互不 干扰,2个焊丝可采用不同脉冲频率组合的脉冲电 弧进行焊接. 2.2全自动双丝焊接工艺操作流程 全自动双丝焊接工艺路线主要是:焊前清理,装 配定位焊,选择焊接工艺参数,编程示教,焊接参数 的修正,检验,焊接,打磨,检验,焊接无损检测,交 验. 2.2.1选择焊接工艺参数 对于GJB1540装甲铝合金7A52(LC52)用1.2 , 1.6ER5356焊丝进行焊接,焊丝表面进行光亮 化处理,保证不受污染,并在干燥的环境下贮存,存 放期不大于2年.如大于2年,应按AwsA5.1O或 GJBl138A复检,合格后方可使用,不允许直接用手 或带有油污的手套去触摸焊丝,焊丝取下后,应妥善 保存.装换焊丝时,应将焊丝端头修磨圆滑.焊接 设备采用奥地利Fronius公司TIME—TWIN双丝 焊机及与其配套的IGM焊接机器人等.炮塔装配 和焊接工装应操作简便,定位准确,便于施焊,压紧 装置设计时应避免造成与炮塔本体接触面的损伤. 2.2.2焊前清理 在焊接前,零件坡口和靠近坡口100mm范围 内的表面用丙酮GB/T686清洗,然后在20mm范 围内的表面用(0.5mm,乒O.2ram)钢丝刷或化学 清理方法清洁,使其表面露出金属光泽.清理后的 基材应在12h内焊接,否则应重新处理. 2.2.3装配定位焊 装配定位焊时,错边量不大于1.5mm,定位焊 的长度为4O,60mm,问距在200,400mm之间, 但不少于2点.定位焊采用的焊接规范与正式焊一 致,同时在正式焊接前应把定位焊道起弧和收弧处 的焊接缺陷彻底清除. 2.2.4全自动双丝焊接工艺技术的特殊操作过程 全自动双丝焊接除具有一般焊接操作过程外, 还需编制合理可行的焊接操作程序.编制过程为: 找点寻位,焊缝跟踪,输人参数,空载试运行,修改程 序,确定最佳焊接工艺参数,试焊.其中找点寻位主 要依靠接触传感器来实现,并跟踪焊缝,促使机械手 按照所设定的路径完成焊缝的焊接.若在空载试运 行时,出现偏离焊缝或摆动频率过快可随时修正参 数(包括焊接参数),直到符合焊接条件要求为止. 上面的编程属于在线编程,此外还有一种离线编程. 离线编程是指在独立的计算机中根据所焊产品结构 应用焊接软件进行编程,之后输入到现场的示教器 中,并执行程序命令,其主要目的是提高编程的速度 和焊接效率,随时实现焊接参数的修正. 3全自动双丝焊接工艺技术的应用效果 全自动双丝焊接工艺技术与一般的焊接操作方 法相比具有以下优点. 1)焊接质量高 全自动双丝焊接工艺操作流程通过焊道的外观 与X一射线检测,宏,微观组织检查和综合力学性能 研究(冲击试验,拉伸强度试验,硬度试验),结果表 明,双丝焊工艺比采用单丝焊工艺焊接接头的力学 性能高,例如用双丝MIG焊焊接20mm厚的7A52 铝合金,通过对试板焊接后力学性能检验,双丝焊的 焊接接头抗拉平均强度在250,270MPa之间,有 的高达280MPa,均超过母材抗拉强度的6O,同 时焊缝热裂纹及气孔明显减少.而单丝的焊接接头 平均抗拉强度只在240,260MPa之间,尽管也达 到了母材抗拉强度60%,但还是比双丝焊低20~40 MPa. 热影响区的硬度试验结果表明,双丝焊的热影 响区小,且硬度高于单丝焊的硬度,说明双丝焊可使 铝合金焊后的软化问题得到一定的控制,焊接接头 具有较好的综合力学性能.图2,图4为某产品炮 塔机器人双丝自动焊样件焊接后焊缝的外观,焊缝 成形均匀,特别是盖面焊缝具有均匀的鱼鳞纹,成形 美观. 圈2第1道焊缝外观图3第2道焊缝外观 图4盖面焊缝外观 2)焊接效率高 根据工厂炮塔焊接生产的实际情况,使用全自 动双丝焊接工艺技术比使用单丝焊接工艺技术的焊 ?90??新技术新工艺》?兵器工业技术交流2010年第2期 表1炮塔焊接效率对比表 车型炮塔I炮塔? 手工单丝自动双丝手工单丝自动双丝 焊接方法 MIGMIGMIGMIG 焊接工时/h682213522(外部焊缝) 提高效率68?22—3.0981?22—3.68 仅外部焊缝采用双丝焊,外部 说明单丝焊接需要预热焊缝占炮塔总焊接量6O. 135×60一81 3)焊接变形小 采用单丝焊和双丝焊工艺焊接40mm厚,角度 为35.的单边Y型坡口板对接对比试验,其中单丝 焊的变形总角度24.6.,双丝焊的变形总角度 13.6..从试验结果分析,双丝焊工艺的焊接变形比 单丝焊减小(如图5,图6所示). 焊接前[二二]F----N/I 焊接后 匕匕 单丝焊变形总角度24.6.双丝焊变形总角度13.6o 图5单双丝焊的平板对接试样变形比较 a)单丝焊b)双丝焊 图6单双丝焊变形和熔深情况的焊接试样 4结语 通过对机器人自动双丝焊接技术在装甲铝合金 炮塔上的应用示范研究,解决了焊缝质量不稳定,焊 接结构变形较大,焊接裂纹的产生等问题,提升了装 甲车辆焊接构件的整体质量,使批量生产稳定性得 到提高,同时降低了工人的劳动强度和生产成本,为 兵器行业相关企业的装甲铝合金焊接瓶颈技术和焊 接批生产技术提供了可参考的焊接技术,对行业内 其他企业的装甲铝合金车体或炮塔的机器人自动焊 接具有指导作用. 作者简介:于敏利(1969,),男,主要从事焊接方面的工作. 收稿日期:2o10年1月12日 责任编辑马丽林 Extech公司荣获2009MIE创新之星风云榜"产品创新支撑"奖 2010年1月22日,由国家科学技术部高新技术与产业化司,国家工业和信息化部中小企业司指导,中 国制造业信息化杂志社,中国生产力促进中心协会主办,北京市科学技术委员会,国家工业和信息化部中小 企业司,国家工业和信息化部科技司,国务院发展研究中心企业所支持的"2010中国制造业信息化新年趋势 论坛暨2009MIE创新之星风云榜颁奖盛典"在北京裕龙国际酒店隆重召开.本届新年论坛突出了"领域专 注性,观点前瞻性,听众高端性,形式互动性"的特点,围绕"做强制造,提升服务"的主题,全面展示了我国制 造业的发展趋势以及最新成果,还重点介绍了"十一五规划"期间的科技应用范例,深入探讨新技术,新趋势 以及"十二五规划"的新思路,新举措. 作为中国制造业信息化领域的领导厂商,Extech公司应邀参加了此次盛会,并再一次获得了"2009MIE 创新之星风云榜'产品创新支撑'奖".2009年,全球经济危机继续蔓延,作为国民经济的中坚力量,制造型 企业持续加快产品结构调整,努力在短期内实现产业化升级.在这关键性的转型阶段,信息化产品起到了不 可忽视的支撑作用,正是这样一批优秀的信息化产品,支持着我国的制造型企业不断创新,加速转型,最终成 功冲出全球经济危机的阴霾,更进一步走向兴旺与繁荣.如今的中国制造业,正在 +服务"融合的 朝着"制造 模式,快速迈向制造价值链的高端领域. 2010年,危机正在逐渐隐退,新的五年规划即将来临,中国制造业将继续加大创新,加速升级的步伐. Extech公司将一如继往地为中国制造企业提供最新,最好,最适用的解决,支 持中国制造业向着更高的 目标迈进. 《新技术新工艺》?兵器工业技术交流2010年第2期?91?