冶維財(cái)

（甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 焊接工藝研究

1.1 焊接工藝設(shè)備

本次研究內(nèi)容所使用到的主要設(shè)備：FANUC M-10iA 型號(hào)機(jī)器人：在焊接行業(yè)中，主要應(yīng)用在搬運(yùn)、碼垛、弧焊、點(diǎn)焊等方面，最大負(fù)重7～12 kg，最大動(dòng)作范圍1.42 m，具有較高的生產(chǎn)能力，可在高密度、狹窄的空間內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。

POWER WAVE 455M 型號(hào)焊機(jī)：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(yōu)勢在于通過波形控制技術(shù)選擇最合適的波形，焊接波形模式數(shù)量超過60 種以上，所以在應(yīng)用范圍上比較廣，滿足各種焊接作業(yè)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(nèi)進(jìn)行打磨清理，清除鐵銹、油污等，直至露出金屬光澤；裝配時(shí)立板和底板之間必須要實(shí)現(xiàn)無間隙，定位焊時(shí)采用與正式焊縫相同的焊接方法先在試件兩端點(diǎn)固，然后在焊縫背面位置進(jìn)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(shù)

為了保證根部焊接質(zhì)量，達(dá)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(xiàng)

焊接時(shí)首先在工作平臺(tái)上將準(zhǔn)備好的試件進(jìn)行裝夾固定；其次打開機(jī)器人控制柜及焊機(jī)，檢查設(shè)備是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)［3］。為保證作業(yè)人員及設(shè)備安全，選擇安全模式進(jìn)行示教編程，同時(shí)在示教前規(guī)劃好機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，在示教安全點(diǎn)可以適當(dāng)加大運(yùn)動(dòng)速度，在示教焊接點(diǎn)時(shí)務(wù)必減小運(yùn)動(dòng)速度，在小速度下，精確示教焊接起弧點(diǎn)、中間過渡點(diǎn)及熄弧點(diǎn)使焊絲剛好接觸試件。編程完成后進(jìn)行設(shè)定工藝參數(shù)，在正式焊接前先試運(yùn)行焊接程序，檢查焊接軌跡及擺動(dòng)參數(shù)是否合理，檢查無誤后為提高焊接效率，選擇自動(dòng)模式進(jìn)行焊接。

2 機(jī)器人焊接在中厚板T 形接頭中的應(yīng)用

機(jī)器人焊接在中厚板T 形接頭中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在工程機(jī)械、礦山機(jī)械、造船、航空航天、橋梁、鐵路車輛、煤炭機(jī)械、建筑鋼結(jié)構(gòu)、風(fēng)電等領(lǐng)域。比如在工程機(jī)械領(lǐng)域中裝載機(jī)的動(dòng)臂、動(dòng)臂橫梁、前后車架、鏟斗；挖掘機(jī)的主平臺(tái)、郵箱、動(dòng)臂、斗桿、履帶梁、挖斗；推土機(jī)的后橋箱、平衡梁、臺(tái)車架；泵車的臂架、料斗、回轉(zhuǎn)臺(tái)、支撐臺(tái)；汽車起重機(jī)的回轉(zhuǎn)臺(tái)等都涉及到中厚板的T型接頭焊接。

3 焊接擺動(dòng)停留時(shí)間與擺動(dòng)頻率對焊縫質(zhì)量的影響

焊接機(jī)器人在焊接過程中，焊接機(jī)器人的擺動(dòng)參數(shù)直接影響著焊接質(zhì)量。在中厚板T 形焊接過程中，由于擺動(dòng)頻率、擺幅、左右停留時(shí)間以及熔滴自重直接影響到焊縫的形成［5］。根據(jù)液體流動(dòng)和熱量傳輸?shù)脑?，通過研究不同的振幅點(diǎn)的停留時(shí)間和頻率發(fā)現(xiàn)適當(dāng)減少振幅點(diǎn)的停留時(shí)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(zhì)量。

表1

4 焊接機(jī)器人焊接電流、電壓、速度對焊縫質(zhì)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(shù)，參數(shù)的大小對焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)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(wěn)定，熔深小，易造成未焊透和夾渣等缺陷，而且生產(chǎn)率低；電流過大，則焊縫容易產(chǎn)生咬邊和燒穿等缺陷，同時(shí)引起飛濺。因此，焊接電流必須選得適當(dāng)。為保證焊接效率，一般情況下，在保證焊接質(zhì)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(xiàn)咬邊；同時(shí)使弧長變長，造成焊槍噴嘴到試件的距離增加，氣體保護(hù)效果變差，易產(chǎn)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(wěn)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(huì)相應(yīng)的減小，焊道易成為凸形，甚至為駝峰焊道，在焊趾處易產(chǎn)生咬邊，焊接速度減小，易產(chǎn)生焊瘤等缺陷。因此在保證質(zhì)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(jié) 語

綜上所述，通過研究中厚板T 形接頭機(jī)器人焊接工藝可以看出，影響接頭焊接質(zhì)量的參數(shù)主要有焊接電流、電壓、速度的大小、機(jī)器人擺動(dòng)頻率以及停留時(shí)間，在應(yīng)用過程中必須要根據(jù)實(shí)際情況，適時(shí)調(diào)整設(shè)置合理的焊接工藝參數(shù)和機(jī)器人操作參數(shù)，這樣才能最大化提高焊接質(zhì)量。