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        焊接機(jī)器人在鋼結(jié)構(gòu)全熔透焊縫中的應(yīng)用

        2021-12-07 14:43:18楊軍
        科技研究·理論版 2021年17期
        關(guān)鍵詞:降低成本

        楊軍

        摘 ?要:目前工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車及零部件制造業(yè),機(jī)械加工業(yè),鋼結(jié)構(gòu)加工等行業(yè)。工業(yè)焊接機(jī)器人在制造業(yè)生產(chǎn)中扮演著非常重要的角色??紤]實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用,提高生產(chǎn)效率和降低焊接成本。工程技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)狀創(chuàng)新優(yōu)化原有的焊接機(jī)器人焊接工藝,取得較好的效果。

        關(guān)鍵詞:工藝創(chuàng)新;生產(chǎn)效率;降低成本

        序言

        安徽鴻路鋼結(jié)構(gòu)(集團(tuán))股份有限公司是一家生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的上市 公司主要生產(chǎn)結(jié)構(gòu)廠房。其中裝配式住宅貫穿式結(jié)構(gòu)和高層建筑箱型柱結(jié) 構(gòu)焊接工作量非常大,大多都是碳鋼中厚板連接,焊縫質(zhì)量要求高。過去 采用人工焊接生產(chǎn)效率低,隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇,企業(yè)必須擴(kuò)大產(chǎn)量, ?降低成本,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量才能在市場(chǎng)占有競(jìng)爭(zhēng)力。結(jié)構(gòu)件的焊 接技術(shù)如何優(yōu)化是公司技術(shù)工作目標(biāo)之一。

        1 立項(xiàng)目的及理論與實(shí)踐意義

        本工藝涉及多種結(jié)構(gòu)中厚板全熔透焊接方法,改變傳統(tǒng)工業(yè)焊接機(jī)器 人焊接采用混合氣( Ar+co2 )脈沖焊接方法。屬于焊接工藝領(lǐng)域。目前,中 厚板焊接箱型柱坡口焊縫時(shí),要達(dá)到一, ?二級(jí)全熔透焊縫要求,用機(jī)器人傳 統(tǒng)脈沖焊接工藝達(dá)不到全熔透效果。只能采取全靠人工打底,填充焊接方 式,此方法人工成本量大,同時(shí)焊接高低不平造成蓋面成型差,煙霧、粉塵 污染、噪音污染和弧光輻射,同時(shí)操作不當(dāng)會(huì)給焊縫增碳,影響焊縫質(zhì)量。 ?2 項(xiàng)目技術(shù)原理及技術(shù)方案

        ( 1 )本工藝目的是提供一種工業(yè)焊接機(jī)器人CO2氣體直流焊接成型的 方法,它可以使焊接效率得到提高,焊接變形得到控制,厚板坡口焊縫達(dá) 到全熔透要求,降低人工用量和氣體成本,降低污染。同時(shí)改善了焊接環(huán) 境與條件。( 2 )實(shí)現(xiàn)本工藝目的技術(shù)方案是:工業(yè)焊接機(jī)器人采用CO2直 流焊接成型的方法,工藝步驟如下:裝配時(shí)留適當(dāng)坡口墊板間隙。焊接時(shí) 一人可以看多臺(tái)焊接機(jī)器人,同時(shí)焊接時(shí)熱量集中,與母材充分熔合,實(shí) 現(xiàn)全熔透焊縫要求。焊接過程中,采用同向焊接熔池,焊接速度相等。

        3 本工藝方法的焊接結(jié)構(gòu)操作及效果

        下圖為采用本工藝方法的焊接結(jié)構(gòu)操作圖、效果圖,見圖1,圖2。

        圖1 ?焊接結(jié)構(gòu)操作圖

        圖2 ?焊接結(jié)構(gòu)效果圖

        4 項(xiàng)目預(yù)期成果及效果(描述項(xiàng)目達(dá)成后對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的有利因素,形成知 識(shí)產(chǎn)權(quán)或共性技術(shù)等)

        (1)焊接熔透性能得到有效保證、降低人工成本、降低氣體成本。同 時(shí)改善了焊接環(huán)境與條件。(2)提高坡口切割質(zhì)量、和切割生產(chǎn)效率。 ?(3)同時(shí)勉去了操作不當(dāng)可能會(huì)給焊縫帶來增碳,影響焊縫質(zhì)量。(4)提 高了焊接效率(注:因1人可以看多臺(tái)機(jī)器人、使得焊接時(shí)間大大縮短)。

        5 項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃安排(對(duì)項(xiàng)目過程分階段敘述)

        ( 1) 工業(yè)焊接機(jī)器人傳統(tǒng)采用混合氣體( 80%Ar+20%CO2) 脈沖焊接 方式,因過度方式不一樣易形成末熔透,夾渣等缺陷,焊縫很難達(dá)到全熔透 要求。一般多適用于角焊縫焊接。

        ( 2 )為了使本工藝的內(nèi)容更容易被清楚地理解,下面根據(jù)具體實(shí)施例

        并結(jié)合附圖,對(duì)本工藝作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

        ( 3 )如上圖所示,工業(yè)焊接機(jī)器人采用CO2直流焊接成型的方法,工 藝步驟如下:裝配時(shí),鋼板1和鋼板2留適當(dāng)坡口寸墊間隙。焊接時(shí), ? 2臺(tái) 焊接機(jī)器人同一端向另一端同時(shí)同方向?qū)ΨQ施焊,焊接過程中由于顆粒過 度是一種自由過度的形式,電流大,熔敷速度高,不易出現(xiàn)未熔合,夾渣 等缺陷,且焊接速度相等。

        6 本工藝工作原理如下

        焊接時(shí),控制電流電壓參數(shù)和焊接速度,第一層采用短路過度方式。第 二層焊接利用大電流,電壓較高時(shí)的情況下,熔滴仍為大滴狀排斥過度。但 是當(dāng)電壓降低時(shí),電弧將一下潛到熔池中,也就是焊絲端頭的熔滴潛入到熔 池凹坑中,由于電弧氣氛中又充滿了金屬蒸氣,從而改變電弧形態(tài)和熔滴受 力特點(diǎn), ?使熔滴過度又呈現(xiàn)潛弧射過度的特點(diǎn)。讓焊縫中的氣體溢出焊縫, ?夾渣浮于焊縫表面,不存在根部未熔合,夾渣等缺陷問題,同時(shí)兩側(cè)打底焊 縫外觀成型美觀,焊縫表面無凹坑、氣孔等缺陷, ?保證了成型質(zhì)量。同時(shí)焊 接時(shí),熱量集中,與母材充分熔合,實(shí)現(xiàn)全熔透焊縫要求。

        7 技術(shù)要求及工藝難點(diǎn)

        7.1 ?技術(shù)要求

        中厚板箱型柱結(jié)構(gòu)全熔透焊縫長(zhǎng),焊接量大。改變傳統(tǒng)工業(yè)焊接機(jī)器 人混合氣( 80%Ar+20%CO2 ?)脈沖焊接工藝模式,采用純CO2氣體直流焊 接工藝。達(dá)到降低人工成本用量和氣體成本(混合氣價(jià)格高),又能滿足 全熔透焊縫要求。

        7.2 ?工藝難點(diǎn)

        ( 1 )由于是CO2氣體直流焊接工藝,長(zhǎng)時(shí)間焊接時(shí)焊槍噴嘴容易被飛 濺堵住。( 2) CO2氣體直流焊接工藝熔深深,第一道打底焊容易焊穿坡口 下方扁鐵寸墊。( 3 )對(duì)箱型柱坡口,寸墊間隙及裝配工藝要求。

        8 解決方案及工藝方法

        ( 1 )由于是CO2氣體直流焊接工藝,長(zhǎng)時(shí)間焊接時(shí)焊槍噴嘴容易被飛 濺堵住。解決方法:在焊縫結(jié)束程序中直接插入加清槍程序。( 2) CO2氣 體直流焊接工藝熔深深,第一道打底焊接容易焊穿坡口下方扁鐵寸墊。 解決方法:在焊接第一道打底焊采用細(xì)顆粒過度方式電流( 210左右), ?即能有效的達(dá)到熔合比和不擊穿坡口寸墊的要求。( 3 )對(duì)箱型柱坡口, ?寸墊間隙及裝配工藝要求。解決方法:根據(jù)鋼板厚度制定其相應(yīng)的坡口角 度,鋼板下料預(yù)留焊接收縮量,制定預(yù)留坡口寸墊間隙。裝配時(shí)用專用靠 卡尺來保證其截面直度。

        9 結(jié)論

        (1)實(shí)現(xiàn)本工藝目的技術(shù)方案是:改變傳統(tǒng)工業(yè)焊接機(jī)器人混合氣 (Ar+CO2)脈沖焊接工藝模式,采用純(CO2)氣體直流焊接成型工藝方 法。屬于焊接工藝領(lǐng)域。工藝步驟如下:裝配時(shí)留適當(dāng)坡口寸墊間隙,焊 接時(shí)一人可看多臺(tái)焊接機(jī)器人,同時(shí)焊接時(shí)熱量集中與母材充分熔合,實(shí) 現(xiàn)全熔透焊縫焊接要求。焊接過程中采用同向焊接熔池,焊接速度相等。

        (2)通過對(duì)焊接性能尤其是焊接生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)問題的分析,制 定了相應(yīng)的工藝措施后,保證了焊接質(zhì)量與效果。完善了焊接工藝,改善 了焊接環(huán)境與條件。在中厚板箱型柱結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)中,采用上述工藝技術(shù)方

        案,均得到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

        參考文獻(xiàn):

        [1]嚴(yán)正凱.低合金高強(qiáng)鋼的焊接工藝研究[J].工程機(jī)械與自動(dòng)化,2007,(1):171-172.

        [2]田松亞,李婧,龍火軍.CO2氣體保護(hù)焊飛濺問題的研究[J].電焊機(jī)(研究與設(shè)計(jì))2005,(10):30-33.

        [3]關(guān)月華,廖輝江,王喜亮.CO2氣保焊機(jī)與焊接參數(shù)的配比[J].電焊機(jī)(生產(chǎn)與應(yīng)用),2005,(9):62-63.

        [4]吳林,陳善本,智能化焊接技術(shù)[M].國(guó)防工業(yè)出版社(第一版),2000,27-52.

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