趙永州,盧鐵鵬,尹加干（南車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司,山東　青島　266031）

轉(zhuǎn)向架自動(dòng)焊焊接質(zhì)量影響因素研究

趙永州,盧鐵鵬,尹加干
（南車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司,山東青島266031）

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向架自動(dòng)焊接的實(shí)際應(yīng)用，研究分析影響轉(zhuǎn)向架自動(dòng)焊接質(zhì)量的影響因素，并提出可控的質(zhì)量控制方法。

IGM；自動(dòng)焊接；影響因素；實(shí)際制造；質(zhì)量控制

0　引言

轉(zhuǎn)向架自動(dòng)焊接技術(shù)在現(xiàn)在的鐵路客車(chē)轉(zhuǎn)向架制造過(guò)程中已普遍應(yīng)用，隨著自動(dòng)焊接應(yīng)用的廣度和深度不斷加深，轉(zhuǎn)向架自動(dòng)焊接的質(zhì)量保證也要求越來(lái)越高。盡管自動(dòng)焊接的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率上都有其明顯的優(yōu)勢(shì)，但因制造過(guò)程的精度以及自動(dòng)焊程序的不靈活性也表現(xiàn)突出，而本文基于制造一線(xiàn)IGM自動(dòng)焊接機(jī)器人的應(yīng)用，對(duì)轉(zhuǎn)向架自動(dòng)焊接方式焊接質(zhì)量影響的主要因素進(jìn)行分析研究，并提出可行的控制方法。

1　焊接質(zhì)量影響因素

1.1焊接部件的精度

由于轉(zhuǎn)向架主要為板材焊接結(jié)構(gòu)，大部分部件在構(gòu)架組焊前已經(jīng)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的工序，包括焊接、加工等工序，部件尺寸已經(jīng)發(fā)生變化，尺寸精度無(wú)法達(dá)到“精確”的水平。換言之就是部件之間的“互換性”不強(qiáng)，對(duì)于程序相對(duì)固定的自動(dòng)焊接來(lái)說(shuō)，部件尺寸變化對(duì)程序的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。

1.2自動(dòng)焊接設(shè)備的精度

現(xiàn)有自動(dòng)焊焊縫位置確定是以焊槍端部為基準(zhǔn)，以坐標(biāo)系的形式進(jìn)行體現(xiàn)，程序是否準(zhǔn)確很大程度上取決于這個(gè)“坐標(biāo)系”是否準(zhǔn)確。影響這個(gè)“坐標(biāo)系”的硬件因素主要有TCP和機(jī)械零位兩點(diǎn)。

1.2.1TCP

TCP又稱(chēng)工具（焊槍?zhuān)┲行狞c(diǎn)，所有自動(dòng)焊程序中焊接軌跡都是以此點(diǎn)的坐標(biāo)而定，此點(diǎn)位置是否正確直接影響了焊槍是否能以預(yù)定軌跡運(yùn)行，對(duì)程序的穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性作用。

1.2.2機(jī)械零位

機(jī)械零位是編程“坐標(biāo)系”的零點(diǎn)，所有程序步點(diǎn)的“坐標(biāo)”都是相對(duì)于零位而言。一旦零位發(fā)生改變，該設(shè)備的程序中所有步點(diǎn)的位置都將同時(shí)發(fā)生偏移，直接影響程序的準(zhǔn)確性。

1.3尋點(diǎn)定位的影響

程序編制完成后并非完全一成不變，考慮到工件精度以及裝夾精度的影響，機(jī)器人內(nèi)部允許對(duì)程序進(jìn)行自動(dòng)修正，這個(gè)修正主要靠焊槍噴嘴的尋蹤定位來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單來(lái)講就是利用帶電的噴嘴與工件接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定位，從而對(duì)程序進(jìn)行修正。因此定位是否準(zhǔn)確取決于噴嘴與工件接觸是否良好，任何影響接觸的因素，都會(huì)對(duì)尋點(diǎn)的精度產(chǎn)生影響。

1.3.1焊槍噴嘴

焊槍噴嘴是尋蹤定位的主要介質(zhì)，噴嘴表面在焊接過(guò)程中會(huì)附著灰塵、油污等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)造成尋點(diǎn)時(shí)噴嘴的導(dǎo)電性，造成噴嘴與工件接觸不良，影響尋點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

1.3.2導(dǎo)電嘴

正常情況下尋點(diǎn)時(shí)僅噴嘴帶電，而導(dǎo)電嘴本身并不帶電，但是由于焊接時(shí)產(chǎn)生的飛濺堵塞在噴嘴內(nèi)部，有可能使噴嘴與導(dǎo)電嘴連通而使焊絲帶電，尋點(diǎn)時(shí)可能出現(xiàn)焊絲取代噴嘴與工件接觸的情況，影響尋點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

1.3.3部件尋點(diǎn)位置異物

同理，部件尋點(diǎn)位置異物對(duì)尋點(diǎn)易會(huì)造成影響，如飛濺的焊豆等。

1.4操作監(jiān)控人員

自動(dòng)焊接的實(shí)際應(yīng)用中，程序編制的再完美，也會(huì)有特殊異常情況，在轉(zhuǎn)向架制造質(zhì)量高要求、高成本的現(xiàn)實(shí)情況下，為減少制造損失以及設(shè)備清理維護(hù)，按需設(shè)定自動(dòng)焊接設(shè)備操作監(jiān)控人員，自動(dòng)焊過(guò)程是在人的監(jiān)控下完成。操作者根據(jù)實(shí)際情況對(duì)焊接過(guò)程中的異常狀況進(jìn)行應(yīng)對(duì)。涉及控制程序的微調(diào)，涉及焊接異常的停止及恢復(fù)，涉及焊接缺陷的辨別以及優(yōu)化等。由于操作者自身技能水平并不完全相同，在異常處理能力以及缺陷判斷能力上有所差別，這些差別會(huì)對(duì)焊接結(jié)果產(chǎn)生主觀上的影響。

2　質(zhì)量控制措施

而為了提高部件的精度，我們除了采用正常的工藝手段保證外，還采用了一些“人為”干預(yù)而達(dá)到我們的需要。我們以轉(zhuǎn)向架焊接的橫梁焊接為例，部件焊縫示意圖示見(jiàn)下圖。

上圖中橫梁焊接部件自身就是一個(gè)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的焊接部件，而為保證構(gòu)架組成尺寸要求，此焊縫位置必然會(huì)存在間隙不統(tǒng)一的情況，而不同的組焊間隙對(duì)基于固定點(diǎn)尋點(diǎn)后焊縫的截面位置必然會(huì)與實(shí)際位置有所偏差，從而造成焊縫坡口未填滿(mǎn)，焊寬不足等問(wèn)題。對(duì)此在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向架焊接的工藝制造能力下，要求保證焊接前小部件焊接偏差控制于1mm之內(nèi)，而保證橫梁組焊后組裝間隙處于0-2mm，在此條件下，機(jī)器人尋點(diǎn)焊接質(zhì)量可以得到控制。

另外0-2mm的坡口焊接間隙對(duì)于機(jī)械人來(lái)說(shuō)無(wú)法判斷，而采用固定參數(shù)焊接可能出現(xiàn)焊接未熔透，尤其由于機(jī)械人使用的脈沖焊接會(huì)出現(xiàn)焊接熔穿的問(wèn)題。而在此情況下，我們采取了人工底焊預(yù)處理的方式，同樣的，為保證后序機(jī)器人焊接同一性（保證焊接后焊縫的高度），底焊層需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。

3　結(jié)論

經(jīng)過(guò)實(shí)際制造驗(yàn)證，在采取以上措施后，可避免90%異常質(zhì)量事故，大大減少了自動(dòng)焊接后的人工返修量，節(jié)約了異常事故設(shè)備損壞，降低了配件損耗成本。

隨著自動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展，在制造過(guò)程應(yīng)用也越來(lái)越頻繁。鐵路客車(chē)轉(zhuǎn)向架制造因其高質(zhì)量要求，對(duì)自動(dòng)焊接在實(shí)際制造應(yīng)用提出了更高的要求，而通過(guò)對(duì)自動(dòng)焊接制造質(zhì)量影響因素的細(xì)致研究，找到自動(dòng)焊接在應(yīng)用過(guò)程中的薄弱點(diǎn)，除了可提高制造質(zhì)量以及成本外，也會(huì)同時(shí)促進(jìn)自動(dòng)焊接設(shè)備、程序的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，使自動(dòng)焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用更便捷。

[1]林尚揚(yáng),陳本善.焊接機(jī)器人及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[2]毛鵬軍,黃石生,薛家祥等.弧焊機(jī)器人焊縫跟蹤系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].電焊機(jī),2001,31(10):9-12,22.

趙永州（1983—）男，工程師，主要從事：動(dòng)車(chē)組、客車(chē)、城軌地鐵、市域車(chē)等轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架的焊接工藝工作。