弧焊机器人焊接工艺参数与焊缝质量的关系

电弧焊接工艺及工程案例—与大家一起探讨松下焊接（中国）技术应用中心2008.1.

弧焊机器人焊接工艺参数与焊缝质量的关系——一切为了用户满意

电弧焊接的主要内容弧焊电源（焊机）弧焊机器人（执行机构）建立稳定的电弧特性焊丝熔化及稳定的熔滴过渡母材的熔化及熔池的建立形成焊缝及焊接接头焊缝及热影响区的组织与性能的变化符合各项技术标准的焊接结构

・电弧：在两极间产生强烈而持久的气体放电现象。

・母材：被焊接金属。

・熔滴：

焊丝先端受热后熔化，并向熔池过渡的液态金属滴。

・熔池：熔焊时焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分。

・保护气体：

焊接中用于保护金属熔滴以及熔池免受外界有害气体（氢、氧、氮）侵入的气体。保护气体焊丝母材熔池焊道导电嘴

保护气体溶滴电弧

焊丝的熔化及熔滴过渡焊丝熔化热源电弧热电阻热焊丝熔化特性熔化速度Vm与电流I之间的关系影响熔化特性的因素焊丝成分焊丝直径干伸长度极性熔滴过渡的形态（颗粒>射流）保护气体介质（MAG>CO2）

熔滴过渡的几种形式：短路过渡

焊丝与熔池的短路频率20~100次/S短路缩颈“小桥”爆断有飞溅。渣壁过渡（颗粒过渡）（药芯焊丝、焊条电弧焊、埋弧焊）滴状过渡（下垂滴状过渡、排斥滴状过渡）喷射过渡脉冲射滴过渡射流过渡亚射流过渡（铝及铝合金MIG焊）熔滴上的作用力FgFσFcjFc气电流线等流离流一、表面张力（Fσ）二、重力（Fσ）三、电磁收缩力（Fcz）四、等离子流力五、斑点压力六、短路时所颈爆破力子Fcz熔滴就是在以上各种力的共同作用下过渡到焊缝中的CO2/ＭＡＧ焊接（短路过渡）脉冲ＭＩＧ/ＭＡＧ焊接焊丝头与母材发生短路并向前过渡熔滴从焊丝头滴落并向前过渡（射滴过渡）熔滴过渡:CO2/MAG焊接、脉冲MIG/MAG焊接脉冲频率和熔滴过渡频率有三种电弧状态最佳状态：

一脉一滴（脉冲频率和熔滴过渡频率一致）可用状态：

一脉多滴（脉冲频率低于熔滴过渡频率）不可用状态：

多脉一滴（脉冲频率高于熔滴过渡频率）此时飞溅大，脉冲电弧不稳定。

注：熔滴过渡频率与焊丝成分、混合气体比例、电流大小等因素有关

熔滴喷射过渡的必要条件纯氩或富氩混合气体保护焊（MIG或MAG）

（CO2焊接无法实现喷射过渡，不宜用二氧化碳保护气体的脉冲焊来焊接钢材，因为这种保护气体在脉冲阶段的电弧力不利于熔滴分离。）焊接电流超过喷射过渡的临界电流（如ø1.2实心焊丝MAG焊时电流I>320A）低于临界电流时采用脉冲熔化极电源，呈现“脉冲射滴过渡”形式母材熔化与与焊缝成形形焊缝熔池的的特点：体积小、温温差大大、冷冷速快、、温度高、过过热状态（（钢熔池平平均温度1770±±100°C））在运动下结结晶、凝固固及一次结结晶过程极极不平衡（熔池中的的气泡、杂杂质在运动动中上浮））。焊缝成分除除了焊接材材料和熔化化的结构材材料的成分分之外，还还与焊接方法和焊接规范而确定的熔合比有关熔池的形状状（椭圆、半半个鸭蛋型型）熔深熔熔宽熔熔池长度余余高焊接接头的的三个组成成部分焊缝区柱状组织晶晶粒粒粗大组组织偏析析熔合区与母材联生生结晶热影响区（非淬火钢钢）1、过热热区（粗晶晶区）2、正火火区（细晶晶区、也称称“完全重重结晶区””）3、部分分相变区（（不完全重重结晶区））4、再结结晶区MG-51T实心焊焊丝的适用用范围屈服强度抗抗拉拉强度延延伸率率冲冲击韧性σs（MPa））σb（MPa））δ（%）Akv（J））焊接方法(常温）（（-29℃）CO24605603211070MAG5206003116090二元混合气气体：70%Ar+30%CO2（（C-30）适合于短路路过渡下的的全位置焊焊接。80%Ar+20%CO2（（C-20）最常用的典典型混合气气体。Ar+5—10%CO2随着CO2含量的降降低，焊缝缝表面的润润湿性降低低，适合于于低合金钢钢焊丝的喷喷射过渡及及脉冲过渡渡；适合于于平焊及平平角焊。Ar+2—5%O2氩气中加入入微量的氧氧可提高电电弧的稳定定性，明显显降低熔滴滴和熔池的的表面张力力，减少咬咬边缺陷。。适合于喷喷射过渡及及脉冲过渡渡；适合于于平焊及平平角焊。三元混合气气体：Ar+5—10%CO2+1—3%O2此类三元混混合气体集集中了Ar、CO2、O2三三种气体各各自的优点点，电弧更更加稳定，，焊缝熔深深、熔宽适适中，成形形美观。焊焊接各种厚厚度的碳钢钢、低合金金钢、不锈锈钢，不论论哪种过渡渡形式都具具有多方面面的适应性性，称为““万能”混混合气体。。Ar+10—20%CO2+5%O2适合于碳钢钢及低合金金钢焊丝的的喷射过渡渡及脉冲过过渡。焊接工艺评评定：验证焊接工艺的正确性，合理性。为焊接工程程施工提供供真实.可靠的焊接接工艺，并并对焊接施施工工艺进进行确定与与指导。焊接工艺评评定方法：：抗裂性试验验工艺评定任任务委托技技术书（材材质，工艺艺，数量，，周期）模拟试件焊焊接试件物理.化学性能试试验工艺评定报报告（PQR）焊接工艺规规范（WPS）焊接工艺作作业指导书书其它重要焊焊接工艺内内容：母材组织与与性能焊前工件予予热控制层间温温度控制焊接线线能量[Q=Ⅰ×U/V(J/CM)]后热处理---消氢处处理焊后热处理理(改改善组织、消除应力)其它工艺要要素:母材规格（板厚厚S、管Φ×S）坡口形式（IVYXUK等等）接头类别：板状、管状状、管板状状、接头形式：对接、角接接、T字字接、搭接接、焊接位置：平焊、立立焊、横焊焊、仰焊、、垂直固定水水平固定等等焊接检验外观检查无损探伤□Χ射线探伤（（RT）□超声探伤（（UT））□渗透探伤（（PT））□磁粉探伤（（MT））焊接缺欠分分类：成型缺欠：咬边边、焊瘤、、余高、未未焊透，错边、焊脚脚尺寸不足足、变形结合缺欠：裂纹纹、气孔、、未熔合性能缺欠：硬化化、软化、、脆化、耐蚀性恶化化、疲劳强强度下降弧焊机器人人焊接的优优越性高效、高速速度的焊接接焊接速度是是机器人焊焊接最重要要的参数；；一般地说说，低的焊焊速，规范范调节很容容易。机器器人焊接追追求的目标标：0.6—1.5米/min；焊速速越高，参参数的组合合越困难；；不仅调节节焊接参数数，焊枪的的前倾角（（行走角）），焊丝的的干伸长度度等均有很很大的影响响。高质量、高高品位的焊焊接；一致性好的的焊接；连连续性的焊焊接；精细化的焊焊接；人工工成本低廉廉的焊接；；妨碍机器人人焊接应用用的问题工件前期下下料装配精精度的高要要求重复装配精精度≤0.2；最大大偏差≤0.5。传传统切割下下料工艺无无法满足其其精度要求求。全位置、多多功能夹具具的高精度度要求；精密跟踪--给机器器人装上““眼睛”的的精细控制制焊接技术术滞后；等等机器人焊接接试验的程程序和步骤骤熟悉图纸和和焊接技术术标准，与与用户详细细交流技术术要求。根据母材成成分，确定定焊材（焊焊丝牌号、、直径、气气体成分））。根据板厚（（管直径及及壁厚）、、接头形式式、焊接位位置、确定定初期焊接接工艺规范范参数（焊焊接工艺评评定任务书书）。按照“焊接接工艺评定定任务书””中设定的的工艺模式式，焊接试试件，详细细记录实际际的焊接工工艺参数。。按照技术标标准进行外外观检验和和内部缺陷陷检验。初期试焊不不合格，分分析原因，，采取工艺艺改进措施施，调整参参数，再次次或多次试试焊；直到到焊接出合合格焊缝为为止。总结焊接过过程的全部部工艺参数数，编写出出“焊接接工艺评定定报告书””，“焊接接工艺规程程（WPS)”，应应用于实际际生产焊接接。焊接试件是是保证机器器人焊接质质量的重要要环节机器人焊接接工艺规范范不是推导导出来的，，而是试验验出来的。。不同的材料料、不同的的焊接位置置，工件的的焊接规范范是不同的的。在几十种焊焊接规范组组合中，寻寻找最快的的焊接效率率、最好的的熔宽和熔熔深、理想想的余高和和合格的焊焊缝质量（（外观成形形美观、内内部缺陷少少等等），，是一项十十分艰苦的的工作。工作试件的的选择一定定要与实际际工件具有有相同的导导热特性、、夹具特性性、材料特特性、环境境特性、设设备特性等等等。合格焊缝的的判据—用用户的质量量技术标准准合格焊缝的的必备条件件非合格焊缝缝的分析方方法常见焊接缺缺陷的原因因分析及如如何解决的的工艺措施施。调试过程中中传递信息息的标准化化，交流时时的正确无无误性。外观检验常常见缺陷：：成型不良（（余高过大大、焊道窄窄小）、咬咬边、气孔孔、未熔合合等的解决决办法。对焊接概念念的深刻理理解综合各种焊焊接电源参参数定义，，需要理解解以下基本本概念：1、焊接电电流（送丝丝速度）9.焊丝直直径选择2、焊接电电压和焊接接电压的修修正10.保护气气体成分和和流量3、焊接速速度（线能能量）11.焊枪枪摆动轨迹迹4、干伸长度度12.摆枪宽宽度5.焊接接头头位置（平、、立、横、仰仰）13.摆枪频率6、跟踪偏移移量（焊丝指指向位置））14.两侧停停留时间7.焊枪工作作角15、焊接脉冲电电流8、焊枪前倾倾角（焊枪行行走角）16、焊接接基值电流17、脉冲频频率根据工件具体体情况，分析析热输入和负负面影响哪个个是主要矛盾盾？来决定参参数的设置；；没有绝对的的正确和错误误，根据实际际情况，制定定向有利的因因素去发展，，是你对参数数理解的直接接考验。焊接工艺参数数与焊缝成形形的关系熔深(h)––电流越越大，H越越深。熔宽（B)––电压高，，B增加。熔池长度（L)—焊速越越快，L越长长。余高(e)--电流越大大，e越高。。焊速越慢，e越高。熔池长度（L）熔深（h）熔池宽度（B）余高（e）熔池俯视图熔池横断面图图焊接工艺规范范与焊缝成形形的关系焊速越快，h越浅；B越越窄。电压高，h浅浅；同时e越越小。下坡焊，熔深深小；爬坡焊焊，熔深大。。焊枪行走角越越大（如90~120°）熔深越大。熔池长度（L）熔深（h）熔池宽度（B）余高（e）熔池俯视图熔池横断面图图焊枪行走角焊接方向焊枪角度及位位置与焊缝成成形的关系铝焊接时焊枪枪角度钢焊接时焊枪枪角度圆筒体环缝焊焊接工件呈不同角角度时对焊缝缝成形的影响响焊枪行走角不不同时对焊缝缝成形的影响响焊枪工作角不不同时对焊缝缝成形的影响响焊丝指向位置置不同时对焊焊缝成形的影影响焊丝干伸长度度不同时对焊焊缝成形的影影响焊接金属的熔熔合比（r)焊丝熔化量Fs母材母材熔化量Fm熔合比——焊缝金属中母母材熔化量的的百分数公式：r=Fm/Fm+Fs（%）母材焊缝宽度焊缝形状系数数——焊缝宽度与焊焊缝深度的比比值公式：Ψ=B/h(一般大于于1.0—1.3，对防防止裂纹有利利）综合机械性能能--多层多多道焊优于单单层焊，因为为前道焊缝对对后道焊缝是是预热，后道道焊缝对前道道焊缝有退火火作用，防止止产生淬硬组组织。焊缝形状系数数（Ψ）焊缝宽度(B)热影响区（HAZ)焊缝熔深（h)机器人焊接ΦΦ0.8焊丝丝送丝软管的的更换内径Φ1.7送丝管适合Φ1.2焊丝内径Φ1.5送丝管适合Φ1.0焊丝内径Φ1.2送丝管，适合Φ0.8/Φ0.6焊丝1、送丝稳定定性明显改善善，尤其是焊焊枪电缆弯曲曲度较大时时，较原粗粗送丝管送丝丝性能好。2、引弧成功功率几乎100%，引弧弧时的飞溅物物减少。3、焊缝合格格率有较大的的提高。镀锌板MAG焊气孔原因因分析机人环法料焊接经验分析能力应变能力基础知识引弧特性夹具精度送丝稳定性送丝软管导电嘴锌蒸发发表面油油.水水.锈锈装配精精度间隙下料精精度焊枪行行走角角焊枪工工作角角收弧参参数焊接参参数焊丝指指向位位置干伸长长度电流电压焊速湿度温度风力交流内内容目目录碳钢车车架鱼鱼鳞纹纹（断断弧焊焊）的的机器器人MAG焊接接工艺艺碳钢车车架机机器人人连续续焊接接工艺艺碳钢架架叉鱼鱼鳞纹纹焊缝缝的机机器人人TIG焊焊接工工艺铝合金金车架架机器器人TIG自熔熔修整整工艺艺铝合金金、镁镁合金金车架架机器器人TIG旋转转填丝丝脉冲冲焊接接工艺艺铝合金金车架架机器器人MIG低脉脉冲（（双脉脉冲））焊接接工艺艺钢自行行车架架手工工TIG焊焊缝的的常见见焊接接缺陷陷自行车车车架架采用用机器器人进进行焊焊接以往手手工TIG焊接接机器人人焊缝缝整齐齐鱼鳞纹纹明显显没有飞飞溅机器人人鱼鳞鳞纹焊焊接钢自行行车、、电动动车架架机器器人断断续焊焊接焊焊缝外外观（（每一一英寸寸9——11个鱼鱼鳞片片）钢自行行车机机器人人断弧弧（鱼鱼鳞纹纹）焊焊缝自行车车架鱼鱼鳞纹纹焊缝缝—机机器人人断续焊焊接工工艺焊接方法MAG焊神钢焊丝直径1.0气体80％Ar＋20％CO2焊机配置TB-1400机器人350GR3电源焊接规范焊接电流95A电弧电压17V焊接速度0.5m/min鱼鳞焊缝焊接时间0.23秒移动距离2.3mm材料低碳钢板厚1.5mm-2.5mm焊道外观说明一次装夹，一次焊接完成前三角角架焊焊接施工结结果焊接方法MAG焊神钢焊丝直径1.0气体80％Ar＋20％CO2焊机配置TB-1400机器人350GR3电源焊接规范焊接电流105A电弧电压17.5V焊接速度0.5m/min鱼鳞焊缝焊接时间0.23秒移动距离2.3mm材料低碳钢板厚1.5mm-2.5mm焊道外观说明水平放置，需翻转，两次焊接完成。电动车车前叉叉焊接接施工结结果松下机机器人人在自自行车车行业业形成成规模模天津某某自行行车公公司焊接工工件：：电动动自行行车架架机器人人配置置：TA1400+350GR3订购安安装使使用了了松下下机器器人36台台套，，远期期70余台台套钢自行行车叉叉架的的连续续焊缝缝钢自行行车机机器人人连弧弧焊机器人人焊接接质量量好效效率率高（（每件件72秒））自行车车架叉叉—机机器人人连续焊焊接工工艺钢自行车车架机机器人人MAG焊焊接焊焊缝（（无鱼鱼鳞片片）连续焊焊接焊焊缝连续焊焊缝可可大幅幅提高高生产产效率率，增增强焊焊缝疲疲劳强强度。。使用用机器器人可可保证证焊接接质量量，有有效降降低劳劳动力力成本本。尤尤其适适用以以出口口为主主的自自行车车企业业，电电动车车内藏藏焊缝缝以及及对疲疲劳强强度要要求更更高的的电动动自行行车企企业。。钢自行行车架架叉机机器人人直流流TIG自自动填填丝焊焊接钢自行行车架架叉鱼鱼鳞纹纹焊缝缝的机机器人人TIG焊焊接铝合金金自行行车架架焊缝缝的机机器人人TIG自自熔修修整焊焊接手工焊焊接的的车架架焊缝缝成形形质量量差，，再由由机器器人钨钨极氩氩弧焊焊（TIG）自自熔修修整，，外观观焊缝缝漂亮亮美观观，质质量优优异。。铝合金金手工工焊缝缝成形形后机器人人TIG自自熔修修整后后机器人人TIG自自熔修修整后后焊缝缝美观观机器人人TIG自自熔修修整焊焊接作作业铝合金金自行行车架架机器器人交交流TIG焊接接焊缝缝铝合金金自行行车架架鱼鳞鳞纹焊焊缝的的机器器人TIG焊接接铝合金金自行行车架架机器器人交交流TIG焊接接焊缝缝铝合金金自行行车架架焊接接接头头疲劳劳强度度20万次次无开开裂镁合金金自行行车架架旋转转填丝丝机器器人TIG焊接接镁合金金自行行车架架机器器人交交流TIG焊接接焊缝缝镁合金金自行行车架架焊接接接头头疲劳劳强度度22万次次无开开裂铝合金金自行行车架架机器器人脉脉冲MIG焊接接焊缝缝，焊焊接效效率是是手工工TIG焊焊的3倍，，且熔熔深大大，强强度高高。铝自行行车架架机器器人MIG焊接接的进进展车架前前三角角焊缝缝喷漆漆后的的效果果双脉冲冲焊接接鱼鳞鳞纹焊焊缝双脉冲冲焊接接车架架鱼鳞鳞纹工件施施工结结果焊接条条件脉脉冲ＭＩＧＧ（低脉冲冲）A:170A21.8V0.19secB:50A14.3V0.26sec40cm/min初始端端结束端端十几段段参数数不同同双脉冲冲焊接接状态态中间不不断弧弧TA机机器人人塔机机焊接接系统统焊枪指向示意P1P2P3P4距离10mm距离10mm8台机机器人人每层层每道道的相相同焊焊缝统统一了了工艺艺参数数，焊焊缝成成型好好，飞飞溅小小；焊焊缝饱饱满，，其一一致性性好，，无端端部溢溢流现现象，，实现现了标标准化化焊接接，焊焊接效效率提提高。。无锡威威孚力力达机机器人人对应应使用308L实实心奥奥氏体体不锈锈钢焊焊丝，，焊接接409铁铁素体体不锈锈钢汽汽车净净化器器和消消声器器产品品。原原用机机器人人摆动动焊接接，焊焊缝成成型不不好，，且焊焊接效效率还还低通过过实实验验和和评评定定，，1400机机器器人人配配装装400GE2电电源源，，用用“软软性性””脉冲冲电电弧弧，，可可以以不不用用摆摆动动焊焊接接，，只只要要提提高高电电弧弧电电压压，，也也能能保保证证焊焊缝缝宽宽度度；；而而且且飞飞溅溅小小，，焊焊接接效效率率高高。。采采用用直直缝缝高高电电压压焊焊接接工工艺艺参参数数焊焊接接，，焊焊缝缝质质量量和和效效率率都都明明显显高高于于摆摆动动焊焊接接方方法法，，用用户户非非常常满满意意。。总公司的的领导要要求与唐唐山松下下建立““战略伙伙伴关系系”，建建立长期期紧密的的合作关关系，为为威孚力力达公司司提供全全方位的的焊接技技术支持持、员工工培训和和技术指指导，共共同发展展，到今今年初实实现具有有松下弧弧焊机器器人32台套的的规模。。解析焊接接工艺难难题的步步骤已知条件件：母材成分分及牌号号、板厚厚（管直直径及壁壁厚）、、接头形形式、焊焊接位置置、焊接接质量要要求等等。解题要素素：工艺案例例+资料料查询+实践经经验+焊焊接实验验+综合合分析求知：焊接方法法（焊机机选型））、焊接接材料（（种类及及规格））、焊接接工艺参参数、质质量控制制要点、、论证：质量、效效率、成成本三方方面工艺艺方案比比较选定定最佳方方案谢谢大家家9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。13:29:5613:29:5613:2912/29/20221:29:56PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2213:29:5613:29Dec-2229-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。13:29:5613:29:5613:29Thursday,December29,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2213:29:5613:29:56December29,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。29十十二二月20221:29:56下下午13:29:5612月月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月221:29下午午12月-2213:29December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2913:29:5613:29:5629December202217、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。1:29:56下下午午1:29下下午午13:29:5612月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多多事情情努力力了未未必有有结果果，但但是不不努力力却什什么改改变也也没有有。。。13:29:5613:29:5613:2912/29/20221:29:56PM11、成功就是是日复一日日那一点点点小小努力力的积累。。。12月-2213:29:5613:29Dec-2229-Dec-2212、世间成事，，不求其绝对对圆满，留一一份不足，可可得无限完美美。。13:29:5713:29:5713:29Thursday,December29,202213、不不知知香