中厚板T 形接頭機器人焊接工藝研究與應用

冶維財

（甘肅鋼鐵職業技術學院，甘肅 嘉峪關 735100）

1 焊接工藝研究

1.1 焊接工藝設備

本次研究內容所使用到的主要設備：FANUC M-10iA 型號機器人：在焊接行業中，主要應用在搬運、碼垛、弧焊、點焊等方面，最大負重7～12 kg，最大動作范圍1.42 m，具有較高的生產能力，可在高密度、狹窄的空間內進行生產活動。

POWER WAVE 455M 型號焊機：其適用焊接方法有MAG 焊、TIG 焊、MIG 焊、脈沖電弧焊、STT 焊等等，最大的優勢在于通過波形控制技術選擇最合適的波形，焊接波形模式數量超過60 種以上，所以在應用范圍上比較廣，滿足各種焊接作業的要求。

1.2 中厚板T 形接頭試件

試件為尺寸為250*100*20 mm 的Q235 鋼板兩塊，焊前對底板表面和立板端面20 mm 范圍內進行打磨清理，清除鐵銹、油污等，直至露出金屬光澤；裝配時立板和底板之間必須要實現無間隙，定位焊時采用與正式焊縫相同的焊接方法先在試件兩端點固，然后在焊縫背面位置進行加固焊接，長度不超過15 mm。焊接完成后焊縫必須要滿足焊腳尺寸為10 mm，表面無裂紋、未融合、無咬邊、無氣孔，且表面平整光滑［2］。

1.3 焊接工藝參數

為了保證根部焊接質量，達到熔深要求，采用兩層兩道自下而上焊。

1.4 焊接過程及注意事項

焊接時首先在工作平臺上將準備好的試件進行裝夾固定；其次打開機器人控制柜及焊機，檢查設備是否能夠正常運轉［3］。為保證作業人員及設備安全，選擇安全模式進行示教編程，同時在示教前規劃好機器人的運動軌跡，在示教安全點可以適當加大運動速度，在示教焊接點時務必減小運動速度，在小速度下，精確示教焊接起弧點、中間過渡點及熄弧點使焊絲剛好接觸試件。編程完成后進行設定工藝參數，在正式焊接前先試運行焊接程序，檢查焊接軌跡及擺動參數是否合理，檢查無誤后為提高焊接效率，選擇自動模式進行焊接。

2 機器人焊接在中厚板T 形接頭中的應用

機器人焊接在中厚板T 形接頭中的應用主要體現在工程機械、礦山機械、造船、航空航天、橋梁、鐵路車輛、煤炭機械、建筑鋼結構、風電等領域。比如在工程機械領域中裝載機的動臂、動臂橫梁、前后車架、鏟斗；挖掘機的主平臺、郵箱、動臂、斗桿、履帶梁、挖斗；推土機的后橋箱、平衡梁、臺車架；泵車的臂架、料斗、回轉臺、支撐臺；汽車起重機的回轉臺等都涉及到中厚板的T型接頭焊接。

3 焊接擺動停留時間與擺動頻率對焊縫質量的影響

焊接機器人在焊接過程中，焊接機器人的擺動參數直接影響著焊接質量。在中厚板T 形焊接過程中，由于擺動頻率、擺幅、左右停留時間以及熔滴自重直接影響到焊縫的形成［5］。根據液體流動和熱量傳輸的原理，通過研究不同的振幅點的停留時間和頻率發現適當減少振幅點的停留時間或者加快頻率，可以有效減少鐵液的量，促使焊縫更加圓滑，解決了焊縫凸起的問題，大大提高了焊縫的質量。

表1

4 焊接機器人焊接電流、電壓、速度對焊縫質量的影響

焊接電流、焊接速度是決定焊縫尺寸的主要能量參數，參數的大小對焊接質量和焊接生產率的影響很大。焊接電流主要影響焊縫熔深，電流過小，電弧不穩定，熔深小，易造成未焊透和夾渣等缺陷，而且生產率低；電流過大，則焊縫容易產生咬邊和燒穿等缺陷，同時引起飛濺。因此，焊接電流必須選得適當。為保證焊接效率，一般情況下，在保證焊接質量的前提下盡可能采用較大焊接電流。電弧電壓主要影響熔寬。在一般情況下，電弧電壓增加，熔寬增大，熔深和余高減小，焊趾處容易出現咬邊；同時使弧長變長，造成焊槍噴嘴到試件的距離增加，氣體保護效果變差，易產生氣孔。電弧電壓減小，則電弧太短，焊絲容易伸入熔池，使電弧不穩定，焊縫易造成熔合不良。在電流電壓不變的情況下，焊接速度增加，焊縫熔深、熔寬、余高都會相應的減小，焊道易成為凸形，甚至為駝峰焊道，在焊趾處易產生咬邊，焊接速度減小，易產生焊瘤等缺陷。因此在保證質量的前提下，為了獲得最大的焊接速度，采用較大的焊絲直徑和焊接電流。

5 結 語

綜上所述，通過研究中厚板T 形接頭機器人焊接工藝可以看出，影響接頭焊接質量的參數主要有焊接電流、電壓、速度的大小、機器人擺動頻率以及停留時間，在應用過程中必須要根據實際情況，適時調整設置合理的焊接工藝參數和機器人操作參數，這樣才能最大化提高焊接質量。