機器人在薄板焊接中的應用

劉占起，張文明，王新宇

（沈陽大學機械學院，遼寧沈陽110044）

機器人在薄板焊接中的應用

劉占起，張文明，王新宇

（沈陽大學機械學院，遼寧沈陽110044）

薄板焊接的變形問題是薄板自動化焊接的技術難點。在焊接工藝方面，采取了一定措施，有效阻止了工件在焊接過程中出現變形。另外，使用機器人手動編程方法，對薄板試件進行焊接試驗。通過不斷調節焊接參數和焊接位置，最終獲得一組適合焊接薄板的參數，為工廠使用機器人焊接薄板提供了一定的參考。

機器人；薄板；焊接

0 前言

在工業上，焊接薄板是一項非常重要的工作。如某些大型軍艦和航母等軍工產品出于對重量的考慮，會選用薄板代替厚板材料滿足機械運動靈活性的要求。如今大多數企業在建筑、航空、汽車、機械、造船、高鐵等方面[1]也都需要大量使用薄板焊接。然而在工廠內，薄板焊接仍在使用手工焊接，很少使用自動化方法，從而造成薄板焊接效率低下。這是因為薄板的自動化焊接一直存在一個技術難點[2]，即焊接變形問題。本研究采用焊接專用夾具，在焊接工藝上也采取了一定防御措施，從而大大減小了焊接變形的發生，為后續的矯正變形工序減少了麻煩。對各種焊接位置和不同的焊接參數進行實物試驗，獲得一組適合薄板焊接的參數，為工廠實現自動化焊接薄板提供參考。

1 薄板焊接性

試驗材料為厚1.5mm的Q235B冷軋鋼板，這種鋼材在薄板中應用很多，其材料的化學成分和檢測結果如表1所示。

表1 Q235B鋼化學成分％

求得碳當量為0.19％，小于0.4％，故Q235B鋼材焊接冷裂紋傾向不大，焊接性良好，除環境溫度很低或鋼板厚度較大外，一般不需要預熱，因為板比較薄，所以要嚴格控制熱輸入，防止燒穿和變形。

2 焊前準備

薄板焊接采用CO2+Ar混合氣保護焊。選用松下焊機，焊機具有較強的電網自動補償能力，適用范圍廣。控制電路采用數字邏輯電路，性能穩定可靠，動特性良好，引弧容易，焊接飛濺小，噪聲小，具有完善的自動保護功能，特別適合自動化作業。其額定焊接電流為500 A，額定負載持續率60％，采用直流反接方式，焊接薄板時選用φ1.0 H08Mn2SiA的焊絲。應特別注意勿使焊絲受潮，必須使用充分干燥的焊絲，防止焊接時產生較大的飛濺。薄板焊接時，坡口形式為I型坡口[4]，無間隙形式。

3 薄板焊接變形的控制技術

在焊接之前，首先將工件放到焊接工作臺，使用焊接夾具對焊接件進行剛性固定。然后采用較小的線能量進行薄板焊接，避免線能量過大造成大面積變形[3]。點固焊點的大小、數量和點與點之間的尺寸布局在焊接薄板時非常重要。如果兩個焊點尺寸過大，在焊接過程中可能會出現開裂；兩焊點尺寸過小可能出現未焊透等缺陷[4]。所以，在焊接前還要合理的安排焊點個數。

4 試驗結果及分析

焊接薄板時，不同的焊接位置需要不同的焊接參數，本試驗根據不同焊接位置進行多次試驗，不斷調整焊接參數，最終得到一組合適的焊接參數，其焊接參數見表2，焊接結果見圖1。

表2 焊接參數

圖1 焊縫位置

試驗分析：在水平和水平向下45°位置焊接時，焊接電弧穩定，成形好，焊接參數大，效率高[5]，但變形大，需要焊接夾具固定。在立向上和立向下及水平仰焊位置，選擇的焊接電流參數比水平和水平向下45°位置約減小33％，焊接速度約減少37％。在仰向下45°和仰向上45°位置，焊接電流參數最小，速度最慢。

[1]宗小彥，何建萍，王付鑫.薄板焊接的特殊問題的研究現狀[J].焊接技術，2015，2（44）：1-4.

[2]方總濤，孫勃，李春潤，等.薄板焊接變形控制措施的研究進展[J].現代焊接，2011（7）：20-21.

[3]宋娓娓，汪建利，汪洪峰.薄板焊接變形分析[J].熱加工工藝，2013，42（15）：164-165.

[4]中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊（第3卷）[M].北京：機械工業出版社，2007.

[5]張正兵，李曉娜.機器人在焊接中的應用[J].電焊機，2008，6（38）：44-46.

Application of robot in thin plate welding

LIU Zhanqi，ZHANG Wenming，WANG Xinyu
（School of Mechanical Engineering，Shenyang University，Shenyang 110044，China）

Sheet welding deformation problem is still a difficulty.In the welding process，has taken certain measures to prevent welding deformation，prevented the workpiece appeared in deformation in weldingprocess effectively.In addition，a set ofweldingexperiments were carried out for the thin plate by the manual robot programming method，obtained and analyzed the experimental results.The experimental results showthat in the whole process of welding test，by constantly adjusting welding parameters and welding position，finally get a set of suitable for weldingsheet parameters，provide a certain reference for the factoryusingrobot toweld sheet.

robot；sheet；welding

TP242

B

1001-2303（2016）10-0066-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.10.13

獻

劉占起，張文明，王新宇.機器人在薄板焊接中的應用[J].電焊機，2016，46（10）：66-68.

2016-01-09

劉占起（1990—），男，遼寧朝陽人，在讀碩士，主要從事焊接技術及其自動化的研究工作。