(31)-弧焊案例与分析机器人通用技术

PAGE44一焊接基本方法一、焊接基本知识1.1常用弧焊焊接方法1.1熔化焊接：熔化焊接分为熔化极焊接与非熔化极焊接将被连接金属局部熔化，然后冷却结晶使分子或原子彼此达到晶格距离并形成结合力，这种焊接方法叫熔化焊接。熔化焊接需要一个能量集中，热量足够的热源。能量集中性：用金属电极中单位面积所通过的电流大小来表示；电流越大能量集中性越好。熔化极：焊丝或焊条既是电极又是填充金属。MIG焊：金属极（熔化极）惰性气体保护焊MAG焊：金属极（熔化极）活性气体保护焊CO2焊：二氧化碳气体保护焊（MAG—C02焊）2)非熔化极：电极（钨极）不熔化。TIG焊：钨极（非熔化极）惰性气体保护焊1.2压力焊接：焊接过程中必须对焊件施加压力,加热或不加热的焊接方法。1.加热:将被焊金属的接触部位加热至塑性状态或局部熔化状态，然后施加一定的压力，使金属原子间相互结合形成焊接接头。如电阻焊、摩擦焊等。2.不加热：仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，利用压力引起的塑性变形，使原子相互接近，从而获得牢固的压挤接头，如冷压焊、超声波焊、爆炸焊等。1.3钎焊:利用某些熔点低于被连接金属熔点的熔化金属（钎料）在连接界面上起流散浸润作用，然后冷却形成结合力。1.2弧焊主要规范参数2.1焊接电流焊接电流:根据焊接条件（板厚、焊接位置、焊接速度、材质等参数）选定相应的焊接电流。CO2焊机调电流实际上是在调整送丝速度。因此CO2焊机的焊接电流必须与焊接电压相匹配，既一定要保证送丝速度与焊接电压对焊丝的熔化能力一致，以保证电弧长度的稳定。焊接电流和送丝速度的关系同一焊丝，电流越大送丝速度越快。电流相同，丝越细送丝速度越快。3.2焊接电压焊接电压既电弧电压:提供焊接能量。电弧电压越高，焊接能量越大，焊丝熔化速度就越快，焊接电流也就越大。电弧电压等于焊机输出电压减去焊接回路的损耗电压，可用下列公式表示：U电弧=U输出–U损如果焊机安装符合安装要求的话，损耗电压主要指电缆加长所带来的电压损失，如您的焊接电缆需要加长，调节焊机输出电压时可参考下表：焊接电压的设定：根据焊接条件选定相应板厚的焊接电流，然后根据下列公式计算焊接电压:<300A时:焊接电压=(0.04倍焊接电流+16±1.5)伏>300A时:焊接电压=(0.04倍焊接电流+20±2)伏举例1：选定焊接电流200A，则焊接电压计算如下：焊接电压=(0.04×200+16±1.5)伏=(8+16±1.5)伏=(24±1.5)伏举例2：选定焊接电流400A，则焊接电压计算如下：焊接电压=(0.04×400+20±2)伏=(16+20±2)伏=(36±2)伏焊接电压对焊接效果的影响：3.3焊接速度在焊接电压和焊接电流一定的情况下：焊接速度的选择应保证单位时间内给焊缝足够的热量.焊接热量三要素：热量=I2RtI2：焊接电流的平方R:电弧及干伸长度的等效电阻t:焊接速度越快t越小半自动：焊接速度为30-60cm/min自动焊：焊接速度可高达250cm/min以上焊接速度过快时:焊道变窄,熔深和余高变小。3.4干伸长度3.5焊丝因CO2是一种氧化性气体，在电弧高温区分解为一氧化碳和氧气，具有强烈的氧化作用，使合金元素烧损，所以CO2焊时为了防止气孔，减少飞溅和保证焊缝较高的机械性能，必须采用含有Si、Mn等脱氧元素的焊丝。CO2焊使用的焊丝既是填充金属又是电极，所以焊丝既要保证一定的化学性能和机械性能，又要保证具有良好的导电性能和工艺性能。CO2焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种:.实芯焊丝实芯焊丝的型号、特征及适用范围常用的实芯焊丝型号：H08Mn2SiAH：焊接用钢,08：含碳量0.08%,Mn2:2%的氧化锰,Si:1%的氧化硅,A:含硫、磷量小于0.03%,无A则＜0.04%。为了提高导电性能及防止焊丝表面生锈，一般在焊丝表面采用镀铜工艺，要求镀层均匀，附着力强，总含铜量不得大于0.35%不同焊丝直径使用电流范围使用焊丝的注意事项：外观检查：焊丝平排密绕,直径均匀,表面光亮,焊丝盘无破损。性能检查：化学成分不合格,严重影响焊接质量,必须采用优质焊丝。焊接电流：必须在焊丝许用电流范围之内。电流过大将引起溶池翻腾和焊缝成形恶化。电流过小能量集中性变差，引弧困难，飞溅变大，溶深浅，焊缝成形不好。丝径选用：在焊丝直径允许电流范围内，尽可能选用细焊丝，以提高焊丝溶化速度、提高引弧成功率，减少飞溅，增加溶深，改善焊缝成形，提高焊接质量。焊丝融化速度和焊接电流的关系4.2送丝机CO2焊的焊接质量不仅与焊接电源的性能有关，而且还取决于送丝系统的稳定性和可靠性。MK系列焊机送丝系统：控制方式为等速送丝，送丝方式为推丝式。等速送丝配以恒压特性可实现良好的自动稳弧性能。推丝式是应用最广的一种送丝方式，其特点是焊枪结构简单轻便，适于操作。但焊丝需经过较长的送丝软管才能送出焊枪，焊丝在送丝软管中会受到较大阻力，影响送丝的稳定性，因此送丝软管的钢性和长度是设计时要考虑的重要因素。送丝轮的安装每个送丝轮可适用两种直径的焊丝每个送丝轮可适用两种直径的焊丝,送丝轮槽大小必须与焊丝直径保持一致,安装正确时丝径标号应朝向外侧。紧固螺母必须拧紧以保证送丝轮槽与SUS导套帽的同心度。每天作业前应查看其是否松动。否则将增加送丝阻力或刮伤焊丝，从而引起焊接电弧不稳，影响焊接质量。送丝轮的错误应用将焊丝装到送丝机将焊丝装到送丝机盘轴上,并用扳手螺钉将挡块固定。

2.抬起加压臂,将焊丝插入SUS导套帽

2~3cm。焊丝的安装加压臂复位,加压臂复位,并用加压手柄紧固,旋转加压手柄到所用焊丝直径刻度的上方。

4.用焊接电流调节旋钮控制

手动送丝速度,将焊丝送出

焊枪导电咀1~2cm后放开

手动送丝按纽。送丝装置焊丝的安装送丝机使用的注意事项：1.送丝机必须与规定的焊接电源和焊枪配套使用。2.送丝机与焊接电源、焊枪和供气系统的连接必须紧固、密封，否则易造成送丝机的损坏或焊接过程的不稳定。3.焊接工作中应避免金属飞溅物落在送丝机上,并注意及时清理。4.送丝机应避免受到外力的强烈撞击。不要在潮湿的地面上工作。5.不要用拉动焊枪的方式来移动送丝机,以免造成损坏。6.送丝轮和SUS导套帽应注意清理,磨损严重或损坏应及时更换。7.送丝机发生非使用故障时应请专业人员进行修理。4.3焊枪功能：焊枪是直接用于完成焊接工作的工具。作用：作为电极传递焊接电流；经送丝软管和一线制电缆向焊接部位输送焊丝和气体；通过微动开关向焊机发出控制命令。要求：送丝均匀，导电可靠及气体保护良好。结构简单、经久耐用、轻便、柔软、使用性能良好。送丝软管的使用要求送丝软管的安装与定期清理送丝软管中焊丝切粉及污物过多会严重影响送丝的稳定性，使得焊接不能顺利进行，所以送丝软管必须定期清理。清理时可在干净、平整的平面上将软管逐段摔打（注意不要损坏热塑管），使得软管内的焊丝切粉及污物松动，然后用干燥的压缩空气进行清除。导电咀导电咀是直接向焊丝传递电流的零件,导电咀内孔与焊丝接触而导电,导电咀外表面与喷嘴内壁之间流过保护气体。使用时导电咀的规格必须与焊丝直径保持一致，既导电咀内径不能过大或过小，过大导电不好，过小则送丝阻力增加，均会造成焊接过程不稳定，严重影响焊接质量。导电咀的安装与更换喷嘴、喷嘴接头与气筛焊枪使用时的注意事项：1.焊枪必须和指定的送丝机、焊接电源配套使用。2.易损件及需更换的部件应选用纯正部品。3.焊接时要注意焊枪的额定负载持续率。4.焊枪必须注意不得挤压、砸碰、强力拉拽，焊接结束时应放置在安全的位置。5.焊枪的各连接处必须紧固，每次焊接前均应进行检查。6.送丝管的规格，长短应符合要求，并定期进行清理。7.导电咀与所用焊丝的规格必须一致，磨损后应及时更换。8.喷嘴、喷嘴接头、气筛必须完好、齐备，并保持良好的清洁、绝缘状态。9.焊接时一线制电缆的弯曲半径不得小于300mm。10.使用防堵剂，喷嘴、气筛和导电咀的飞溅物要及时清理。4.4供气系统CO2气体保护焊时要求可靠的气体保护。供气系统的作用就是保证纯度合格的保护气体在焊接时以适宜的流量平稳地从焊枪喷嘴喷出。目前国内CO2气体的供应方式主要有瓶装液态CO2供气和管道供气两种，但以钢瓶装液态CO2供气为主。瓶装液态CO2供气系统主要由CO2钢瓶、气体调节器、电磁气阀、电磁气阀的控制电路及气路。在MAG焊既混合气体保护焊时为了避免CO2与Ar配比不稳定，从而影响焊接质量。除购买瓶装混合气外，还应使用配比器。焊机供气系统连接示意图气体调节器气体调节器的额定规格供气系统有关部件功能与注意事项：1.CO2气瓶：储存液态CO2，瓶子表面涂银白色并写有“二氧化碳”。瓶中有液态CO21.3弧焊工艺基础3.1焊枪操作基础(A)在焊接过程中,焊枪的高度(干伸长度)和角度,自始至终保持一致。3.2焊枪操作基础(B)前进法特点：电弧推着溶池走，不直接作用在工件上，焊道平而宽，容易观察焊缝，气体保护效果好，溶深小，飞溅较大。后退法特点：电弧躲着溶池走，直接作用在工件上，溶深大，飞溅较小，容易观察焊道，焊道窄而高，气体保护效果不太好。CO2焊一般采用前进法焊接3.3焊接施工基础：定位焊CO2焊比手弧焊产生的热量更多，强度更大，因此焊前需进行定位焊接，定位焊要点如下：3.4焊接施工基础：收弧处理CO2焊大电流焊接结束时会在焊缝尾端产生弧坑，从而产生裂纹等焊接缺陷，为保障焊接质量应进行收弧处理。收弧处理要领如下：3.5焊接施工基础：焊缝连接方法在接点前方引弧，待电弧稳定下来后再返回接点处进行焊接。平焊连接方法：立焊连接：3.5焊接施工基础：摆动送枪法焊缝有间隙时应摆动送枪小摆动：适用于小焊缝月牙形摆动：适用于大焊缝3.6焊接操作要领（平焊）5.3焊接操作要领（水平角焊）根据工件厚度，角焊缝可分为：

单道焊:最大焊脚高度为7~8mm。

多层焊:多层焊适用于8mm以上焊脚。因后退法余高过高，作业性能差，气保效果不好，因此水平角焊宜采用前进法进行焊接。5.3焊接操作要领（水平角焊）薄板水平角焊：焊丝指向焊缝。

厚板水平角焊：要使焊缝对称，必须考虑垂直侧与水平侧的散热情况，上板散热差，下板散热好，所以，电弧应指向下板。5.3焊接操作要领（立向下焊）立向下焊适用于板厚6mm以下的工件。立向下焊关键是控制熔池不下淌，防止发生焊瘤和焊不透。5.3焊接操作要领（立向上焊）立向上焊时，如果平直送枪，焊缝呈凸状，易产生咬边，因此应采用小摆动法送枪。第三章焊接机器人配置选型与主要技术指标一、焊接机器人系统基本组成焊接机器人系统由机器人本体，机器人控制器，焊接电源，焊枪，送丝机构，清枪剪丝机构（可选）冷却水箱（可选）焊接防护系统（可选）焊接烟尘净化系统（可选）保护气体，焊接材料等单元组成一套焊接系统。二、机器人本体选型技术要点本体：MR工业机器人为6自由度垂直多关节串联结构，由底座、J1轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴等七部分组成；每个关节的运动是分别由一台伺服电机驱动一台低侧隙精密减速机实现，每个伺服电机均带有失电制动器。三、机器人弧焊电源选型与技术要点二弧焊机器人组成与标准焊接工作站2.1基本组成与选型机器人焊接电源是机器人焊接系统中重要组成部分，主要分为焊接电源，送丝机，机器人接口通讯板，地线，参数设置面板等组成。焊接电源一般采用逆变数字化电源。电流稳定，设置方便。焊接电源在选用时要充分了解焊接产品的材料材质。以及要求和工艺规范，合理选择焊接电源。2.2标准工作站四、机器人CO2焊枪选型与技术要点机器人焊接电源选配焊枪时要求高品质，长寿命。焊枪大电流承载能力，专用高纯度铜电缆，柔软且导电性好。焊枪的暂载率高。焊枪枪体高精度机器人焊枪主要分为空冷和水冷两种形式，根据焊接电源的大小，焊接产品的位置配置不同焊枪焊枪与机器人连接需要专用夹持机构，夹持机构要牢固可靠。根据需要，为防止焊枪的碰撞，可以配置防撞装置。Robo气冷焊枪Robo气冷焊枪机器人焊枪参数内置式机器人焊枪系统配置外置式机器人焊枪系统配置机器人焊枪枪颈及耗材配置机器人空冷水冷焊枪电缆五、机器人清枪剪丝机技术要点清枪剪丝喷硅油单元喷硅油装置采用双喷嘴交叉喷射，雾化硅油更易到达喷嘴的内表面，确保焊渣与喷嘴不发生粘连。清枪和喷硅油装置在同一位置，机器人只要一个动作就可完成喷硅油和清枪过程，完成全部动作仅需6-7秒，相比同类产品需要12秒，大大节省清枪时间。其他绞刀尺寸可定制绞刀尺寸根据使用的焊枪导电嘴和喷嘴选定。绞刀内径应比导电嘴外径大1mm，外径应比喷嘴内径小1mm。其他绞刀尺寸可定制绞刀尺寸根据使用的焊枪导电嘴和喷嘴选定。绞刀内径应比导电嘴外径大1mm，外径应比喷嘴内径小1mm。清枪站BRG-2000DBRG-2000D清枪站喷硅油装置采用双喷嘴交叉喷射，雾化硅油更易到达喷嘴的内表面，确保焊渣与喷嘴不发生粘连。清枪和喷硅油装置在同一位置，机器人只要一个动作就可完成喷硅油和清枪过程，完成全部动作仅需6-7秒，相比同类产品需要12秒，大大节省清枪时间。BRG-ES清枪站内置式喷油装置由机器人通过电磁阀控制。相对封闭的喷油仓避免油雾污染问题。和其他品牌产品相比，电气布置非常简单。光电感应喷油可选，以节约机器人信号。其他铰刀尺寸可定制铰刀尺寸根据使用的焊枪导电嘴和喷嘴选定。铰刀内径应比导电嘴外径大1mm，外径应比喷嘴内径小其他铰刀尺寸可定制铰刀尺寸根据使用的焊枪导电嘴和喷嘴选定。铰刀内径应比导电嘴外径大1mm，外径应比喷嘴内径小1mm。六、机器人外部轴变位机选型与技术要点6.1选用机器人变位机要点确定负载（200kg/500kg/1000kg）确定转速（最高输出转速）确定精度（重复定位精度）确定运动方式（正反转动/连续转动/点到点转动）确定驱动方式（伺服驱动/变频电机驱动/气动）确定传动结构（实心结构/空心结构）确定弧焊电流回路七、机器人系统安全防护与烟尘净化装置移动式烟尘净化器焊接在作业过程中会产生大里的有害气体移动式烟尘净化器焊接在作业过程中会产生大里的有害气体。如co.co2.so2,h2s、铅烟及氯化物烟尘等。长期吸入焊接有害气体，会对人体健康造成很大危害。诱发残疾、甚至死亡。应此，焊接治理愈来愈引起人们的重视。滤筒采用美国进口材料，使用寿命长，可以吸收0.3µm的粉尘颗粒，对湿性和粘性的粉尘有很好的过滤效果。利用可360度随意活动的万向吸臂，可从烟气发生处吸除烟气，大大提高了烟尘的收集率，保证了作业人员的健康。净化器内部针对火灾隐患和大颗粒熔渣采用了三道防护措施，使净化器的使用寿命更长、更安全可靠。洁净空气从格珊状排风口方向均匀引导和分散，因而把噪音降低到最低。附有专用的带刹车的新韩式万向脚轮，方便设备的随意移动和定位。光电控制开、关机，高效节能，悬臂罩带有照明装置(可选配)净化器内耗材性能稳定，更换方便。中央烟尘净化系统目前我公司焊接烟尘处理方法主要有:A、焊烟外排A、焊烟外排在焊接工作区域的每个工位上方安装有一定长度的吸气臂，使其活动半径完全覆盖整个焊接工作区域。采取负压吸收方式，焊接烟尘通过吸气臂、管路变径等，最后经过风机高空排放。这种方式从源头上直接吸走有害焊接烟雾，从而达到保护操作工人的目的。B、焊烟净化B、焊烟净化由吸气臂将产烟点收集到的烟尘颗粒吸入中央焊烟净化生机.经过滤后将洁净的空气排放出去。主机可置于室内或者室外。主管道可根据客户需要选用PP或者镀锌螺旋风管。第四章机器人与焊接电源通讯类别与设置在焊接机器人系统中，焊接电源与机器之间通过一定的方式连接，保证机器人与焊机电源相互配合完成产品的焊接。机器人通讯接口板（装在焊机内）三弧焊机器人通讯A:以太网Ethernet通讯B:数字化Devicenet通讯C:模拟量通讯3.1以太网（Ethernet）1.1通讯连接位置机器人端网线接口机器人端网线接口拨码开关焊机端以太网通讯卡网线接口拨码开关焊机端以太网通讯卡网线接口1.2通讯设置方式首先，焊机端的以太网模块，与网卡RJ45插口的硬件连接，以及IP设置，其中IP地址设置用拨码开关的形式，如下图所示.

其次，机器人主机通讯设置（HOST

COMM）

选择TCP/IP

配置IP，子网掩码等

其次配置机器人以太网的模式（扫描），以及在此模式下的IO信号

选择SCAN，使能为TURE

配置VENDOR

ID,DEVICE

TYPE

,PRODUCT

CODE