程登武

甘肅省水利水電學(xué)校 甘肅 蘭州 730020

1 序言

隨著現(xiàn)代高科技產(chǎn)品的發(fā)展和對(duì)焊接產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量的需求不斷提高,以焊接機(jī)器人為核心的焊接自動(dòng)化技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展。焊接機(jī)器人是焊接自動(dòng)化的革命性進(jìn)步,它突破了焊接剛性自動(dòng)化的傳統(tǒng)方式,開(kāi)拓了一種柔性自動(dòng)化生產(chǎn)方式[1,2]。本文對(duì)建筑模板的機(jī)器人焊接過(guò)程及工藝參數(shù)進(jìn)行研究,為提高建筑模板生產(chǎn)的整體制造水平和自動(dòng)化程度,穩(wěn)定產(chǎn)品焊接質(zhì)量,改善工人勞動(dòng)條件,提高產(chǎn)能,使建筑模板生產(chǎn)過(guò)程中的備料、拼裝、焊接中關(guān)鍵工序的生產(chǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化奠定一定的基礎(chǔ)。

2 建筑鋼模板焊接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

母材由低碳鋼板組成,焊絲選用LHQ50-6型CO2氣體保護(hù)焊絲,其直徑為1.2mm。具體試驗(yàn)方案如下:

(1)4mm 鋼板與4mm 鋼板的90°角焊縫,分平焊和立焊；

(2)4mm 鋼板與2mm 鋼板的90°角焊縫,分平焊和立焊。

3 建筑模板機(jī)器人焊接試驗(yàn)

CO2氣體保護(hù)焊接工藝參數(shù)的正確選擇是獲得高生產(chǎn)率和高質(zhì)量焊縫的先決條件,各種焊接工藝參數(shù)的選擇是以焊接生產(chǎn)率要求、被焊工件材料、焊縫的位置和形狀,以及焊接設(shè)備情況為基礎(chǔ)的。CO2氣體保護(hù)焊接通常采用短路過(guò)渡及細(xì)顆粒過(guò)渡工藝,工藝參數(shù)主要包括:焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、送絲速度、焊絲伸出長(zhǎng)度、氣體流量、電源極性、焊槍角度及焊接方向。

焊接過(guò)程中:焊槍角度均為70°～80°,氣體流量均為15～20L/min,焊絲伸出長(zhǎng)度均為2cm 左右,焊絲直徑為1.2mm,焊接方向平焊均是從右向左,立焊均是從上向下,平焊均加2mm 擺動(dòng),立焊均不加擺動(dòng)。

3.1 4mm 鋼板與4mm 鋼板角焊縫焊接

(1)平焊工藝參數(shù):送絲速度13.5m/min,焊接速度65cm/min,給定電壓40V。

圖1 等厚平焊角焊縫

(2)立焊工藝參數(shù):送絲速度10m/min,焊接速度65cm/min,給定電壓28V。

圖2 等厚立焊角焊縫

(3)立焊工藝參數(shù):送絲速度11.5m/min,焊接速度65cm/min,給定電壓28V。

圖3 等厚立焊角焊縫

觀察圖2和圖3可以發(fā)現(xiàn),立焊時(shí),采用自上向下焊接,可得到較好的焊縫成形與質(zhì)量,這是由于在此焊接過(guò)程中保護(hù)氣和電弧吹力方向均向上,對(duì)熔化金屬產(chǎn)生向上的拖持力,阻礙其向下流動(dòng)；而采用自下向上焊接時(shí),保護(hù)氣和電弧吹力促進(jìn)了熔化金屬的向下流動(dòng),導(dǎo)致焊縫成形及質(zhì)量較差。所以,在模板生產(chǎn)過(guò)程中立焊均采用從上向下焊接。

對(duì)比圖2和圖3也可以發(fā)現(xiàn),采用相同焊接方式(立焊)、送絲速度和電弧電壓時(shí),焊接速度的變化對(duì)焊縫成形有很大的影響,這主要是因?yàn)榇蠛杆傧?焊絲熔滴與母材熔融金屬不能很好地融合,造成駝峰焊道缺陷,因此,采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接時(shí),要獲得成形美觀的焊縫,不僅要有合適的匹配電弧電壓,而且要采用與送絲速度相匹配的焊接速度是關(guān)鍵。

3.2 4mm 鋼板與2mm 鋼板角焊縫焊接

(1)不等厚鋼板平焊參數(shù)為:送絲速度5m/min,焊接速度55cm/min,給定電壓23V。

圖4 不等厚平焊角焊縫

(2)不等厚鋼板立焊參數(shù)為:送絲速度5m/min,焊接速度55cm/min,給定電壓23V。

圖5 不等厚立焊角焊縫

圖3 是因?yàn)樗徒z速度太快使得焊接電流過(guò)大導(dǎo)致母材燒穿而焊穿了鋼板。為此,我們減小送絲速度,讓焊接電流降低,解決了這個(gè)問(wèn)題,得到了焊接質(zhì)量上佳的焊縫。

圖4是因?yàn)樗徒z速度較小使得焊接電流比較小而導(dǎo)致熔寬較窄,焊縫成形不是太好。當(dāng)增大送絲速度后,熔寬明顯增加,如圖5 所示。由此可以看出,只有焊接電流即送絲速度合適,與母材厚度匹配時(shí),焊縫成形才會(huì)較好,從而得到符合要求的焊縫,送絲速度太大或太小都是不行的。

4 結(jié)論

通過(guò)不同板厚平、立焊工藝實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)立焊時(shí),采用自上向下焊接,可得到較好的焊縫成形與質(zhì)量,這是由于在此焊接過(guò)程中保護(hù)氣和電弧吹力方向均向上,對(duì)熔化金屬產(chǎn)生向上的拖持力,阻礙其向下流動(dòng)；而采用自下向上焊接時(shí),保護(hù)氣和電弧吹力促進(jìn)了熔化金屬的向下流動(dòng),導(dǎo)致焊縫成形及質(zhì)量較差。所以,在模板生產(chǎn)過(guò)程中立焊均采用從上向下焊接。平焊時(shí),送絲速度太快焊接電流過(guò)大會(huì)導(dǎo)致母材燒穿而焊穿鋼板。通過(guò)減小送絲速度,讓降低焊接電流,獲得焊接質(zhì)量上佳的焊縫。送絲速度較小焊接電流比較小而會(huì)導(dǎo)致熔寬較窄,焊縫成形不是太好。