弧焊機(jī)器人焊接工藝參數(shù)與焊縫質(zhì)量的關(guān)系PPT課件

.,1,電弧焊接工藝及工程案例與大家一起探討,松下焊接（中國）技術(shù)應(yīng)用中心2008.1.,弧焊機(jī)器人焊接工藝參數(shù)與焊縫質(zhì)量的關(guān)系一切為了用戶滿意,.,2,電弧焊接的主要內(nèi)容,弧焊電源（焊機(jī)）弧焊機(jī)器人（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）建立穩(wěn)定的電弧特性焊絲熔化及穩(wěn)定的熔滴過渡母材的熔化及熔池的建立形成焊縫及焊接接頭焊縫及熱影響區(qū)的組織與性能的變化符合各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的焊接結(jié)構(gòu),.,3,電弧：在兩極間產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的氣體放電現(xiàn)象。母材：被焊接金屬。熔滴：焊絲先端受熱后熔化，并向熔池過渡的液態(tài)金屬滴。熔池：熔焊時(shí)焊件上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部分。保護(hù)氣體：焊接中用于保護(hù)金屬熔滴以及熔池免受外界有害氣體（氫、氧、氮）侵入的氣體。,保護(hù)氣體,焊絲,母材,熔池,焊道,導(dǎo)電嘴,保護(hù)氣體,溶滴,電弧,.,4,焊絲的熔化及熔滴過渡,焊絲熔化熱源電弧熱電阻熱焊絲熔化特性熔化速度Vm與電流I之間的關(guān)系影響熔化特性的因素焊絲成分焊絲直徑干伸長度極性熔滴過渡的形態(tài)（顆粒射流）保護(hù)氣體介質(zhì)（MAGCO2）,.,5,熔滴過渡的幾種形式：,短路過渡焊絲與熔池的短路頻率20100次/S短路縮頸“小橋”爆斷有飛濺。渣壁過渡（顆粒過渡）（藥芯焊絲、焊條電弧焊、埋弧焊）滴狀過渡（下垂滴狀過渡、排斥滴狀過渡）噴射過渡脈沖射滴過渡射流過渡亞射流過渡（鋁及鋁合金MIG焊）,.,6,熔滴上的作用力,F,離,流,一、表面張力（F）,二、重力（F）,三、電磁收縮力（Fcz）,四、等離子流力,五、斑點(diǎn)壓力,六、短路時(shí)所頸爆破力,子,Fcz,熔滴就是在以上各種力的共同作用下過渡到焊縫中的,.,7,焊絲頭與母材發(fā)生短路并向前過渡,熔滴從焊絲頭滴落并向前過渡（射滴過渡）,熔滴過渡:CO2/MAG焊接、脈沖MIG/MAG焊接,.,8,脈沖頻率和熔滴過渡頻率有三種電弧狀態(tài),最佳狀態(tài)：一脈一滴（脈沖頻率和熔滴過渡頻率一致）可用狀態(tài)：一脈多滴（脈沖頻率低于熔滴過渡頻率）不可用狀態(tài)：多脈一滴（脈沖頻率高于熔滴過渡頻率）此時(shí)飛濺大，脈沖電弧不穩(wěn)定。注：熔滴過渡頻率與焊絲成分、混合氣體比例、電流大小等因素有關(guān),.,9,熔滴噴射過渡的必要條件,純氬或富氬混合氣體保護(hù)焊（MIG或MAG）（CO2焊接無法實(shí)現(xiàn)噴射過渡，不宜用二氧化碳保護(hù)氣體的脈沖焊來焊接鋼材，因?yàn)檫@種保護(hù)氣體在脈沖階段的電弧力不利于熔滴分離。）焊接電流超過噴射過渡的臨界電流（如1.2實(shí)心焊絲MAG焊時(shí)電流I320A）低于臨界電流時(shí)采用脈沖熔化極電源，呈現(xiàn)“脈沖射滴過渡”形式,.,10,母材熔化與焊縫成形,焊縫熔池的特點(diǎn)：體積小、溫差大、冷速快、溫度高、過熱狀態(tài)（鋼熔池平均溫度1770100C）在運(yùn)動(dòng)下結(jié)晶、凝固及一次結(jié)晶過程極不平衡（熔池中的氣泡、雜質(zhì)在運(yùn)動(dòng)中上?。?。焊縫成分除了焊接材料和熔化的結(jié)構(gòu)材料的成分之外，還與焊接方法和焊接規(guī)范而確定的熔合比有關(guān)熔池的形狀（橢圓、半個(gè)鴨蛋型）熔深熔寬熔池長度余高,.,11,焊接接頭的三個(gè)組成部分,焊縫區(qū)柱狀組織晶粒粗大組織偏析熔合區(qū)與母材聯(lián)生結(jié)晶熱影響區(qū)（非淬火鋼）1、過熱區(qū)（粗晶區(qū)）2、正火區(qū)（細(xì)晶區(qū)、也稱“完全重結(jié)晶區(qū)”）3、部分相變區(qū)（不完全重結(jié)晶區(qū)）4、再結(jié)晶區(qū),.,12,MG-51T實(shí)心焊絲的適用范圍,屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度延伸率沖擊韌性s（MPa）b（MPa）（%）Akv（J）焊接方法(常溫）（-29）CO24605603211070MAG5206003116090,.,13,二元混合氣體：,70%Ar+30%CO2（C-30）適合于短路過渡下的全位置焊接。80%Ar+20%CO2（C-20）最常用的典型混合氣體。Ar+510%CO2隨著CO2含量的降低，焊縫表面的潤濕性降低，適合于低合金鋼焊絲的噴射過渡及脈沖過渡；適合于平焊及平角焊。Ar+25%O2氬氣中加入微量的氧可提高電弧的穩(wěn)定性，明顯降低熔滴和熔池的表面張力，減少咬邊缺陷。適合于噴射過渡及脈沖過渡；適合于平焊及平角焊。,.,14,三元混合氣體：,Ar+510%CO2+13%O2此類三元混合氣體集中了Ar、CO2、O2三種氣體各自的優(yōu)點(diǎn)，電弧更加穩(wěn)定，焊縫熔深、熔寬適中，成形美觀。焊接各種厚度的碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，不論哪種過渡形式都具有多方面的適應(yīng)性，稱為“萬能”混合氣體。Ar+1020%CO2+5%O2適合于碳鋼及低合金鋼焊絲的噴射過渡及脈沖過渡。,.,15,焊接工藝評(píng)定：,驗(yàn)證焊接工藝的正確性，合理性。為焊接工程施工提供真實(shí).可靠的焊接工藝，并對(duì)焊接施工工藝進(jìn)行確定與指導(dǎo)。焊接工藝評(píng)定方法：抗裂性試驗(yàn)工藝評(píng)定任務(wù)委托技術(shù)書（材質(zhì)，工藝，數(shù)量，周期）模擬試件焊接試件物理.化學(xué)性能試驗(yàn)工藝評(píng)定報(bào)告（PQR）焊接工藝規(guī)范（WPS）焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書,.,16,其它重要焊接工藝內(nèi)容：,母材組織與性能焊前工件予熱控制層間溫度控制焊接線能量Q=U/V(J/CM)后熱處理-消氫處理焊后熱處理(改善組織、消除應(yīng)力),.,17,其它工藝要素:,母材規(guī)格（板厚S、管S）坡口形式（IVYXUK等）接頭類別：板狀、管狀、管板狀、接頭形式：對(duì)接、角接、T字接、搭接、焊接位置：平焊、立焊、橫焊、仰焊、垂直固定水平固定等,.,18,焊接檢驗(yàn),外觀檢查無損探傷射線探傷（RT）超聲探傷（UT）滲透探傷（PT）磁粉探傷（MT）,.,19,焊接缺欠分類：,成型缺欠：咬邊、焊瘤、余高、未焊透，錯(cuò)邊、焊腳尺寸不足、變形結(jié)合缺欠：裂紋、氣孔、未熔合性能缺欠：硬化、軟化、脆化、耐蝕性惡化、疲勞強(qiáng)度下降,.,20,弧焊機(jī)器人焊接的優(yōu)越性,高效、高速度的焊接焊接速度是機(jī)器人焊接最重要的參數(shù)；一般地說，低的焊速，規(guī)范調(diào)節(jié)很容易。機(jī)器人焊接追求的目標(biāo)：0.61.5米/min；焊速越高，參數(shù)的組合越困難；不僅調(diào)節(jié)焊接參數(shù)，焊槍的前傾角（行走角），焊絲的干伸長度等均有很大的影響。高質(zhì)量、高品位的焊接；一致性好的焊接；連續(xù)性的焊接；精細(xì)化的焊接；人工成本低廉的焊接；,.,21,妨礙機(jī)器人焊接應(yīng)用的問題,工件前期下料裝配精度的高要求重復(fù)裝配精度0.2；最大偏差0.5。傳統(tǒng)切割下料工藝無法滿足其精度要求。全位置、多功能夾具的高精度要求；精密跟蹤-給機(jī)器人裝上“眼睛”的精細(xì)控制焊接技術(shù)滯后；等等,.,22,機(jī)器人焊接試驗(yàn)的程序和步驟,熟悉圖紙和焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與用戶詳細(xì)交流技術(shù)要求。根據(jù)母材成分，確定焊材（焊絲牌號(hào)、直徑、氣體成分）。根據(jù)板厚（管直徑及壁厚）、接頭形式、焊接位置、確定初期焊接工藝規(guī)范參數(shù)（焊接工藝評(píng)定任務(wù)書）。按照“焊接工藝評(píng)定任務(wù)書”中設(shè)定的工藝模式，焊接試件，詳細(xì)記錄實(shí)際的焊接工藝參數(shù)。按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀檢驗(yàn)和內(nèi)部缺陷檢驗(yàn)。初期試焊不合格，分析原因，采取工藝改進(jìn)措施，調(diào)整參數(shù)，再次或多次試焊；直到焊接出合格焊縫為止。總結(jié)焊接過程的全部工藝參數(shù)，編寫出“焊接工藝評(píng)定報(bào)告書”，“焊接工藝規(guī)程（WPS)”，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)焊接。,.,23,焊接試件是保證機(jī)器人焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),機(jī)器人焊接工藝規(guī)范不是推導(dǎo)出來的，而是試驗(yàn)出來的。不同的材料、不同的焊接位置，工件的焊接規(guī)范是不同的。在幾十種焊接規(guī)范組合中，尋找最快的焊接效率、最好的熔寬和熔深、理想的余高和合格的焊縫質(zhì)量（外觀成形美觀、內(nèi)部缺陷少等等），是一項(xiàng)十分艱苦的工作。工作試件的選擇一定要與實(shí)際工件具有相同的導(dǎo)熱特性、夾具特性、材料特性、環(huán)境特性、設(shè)備特性等等。,.,24,合格焊縫的判據(jù)用戶的質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),合格焊縫的必備條件非合格焊縫的分析方法常見焊接缺陷的原因分析及如何解決的工藝措施。調(diào)試過程中傳遞信息的標(biāo)準(zhǔn)化，交流時(shí)的正確無誤性。外觀檢驗(yàn)常見缺陷：成型不良（余高過大、焊道窄?。?、咬邊、氣孔、未熔合等的解決辦法。,.,25,對(duì)焊接概念的深刻理解,綜合各種焊接電源參數(shù)定義，需要理解以下基本概念：1、焊接電流（送絲速度）9.焊絲直徑選擇2、焊接電壓和焊接電壓的修正10.保護(hù)氣體成分和流量3、焊接速度（線能量）11.焊槍擺動(dòng)軌跡4、干伸長度12.擺槍寬度5.焊接接頭位置（平、立、橫、仰）13.擺槍頻率6、跟蹤偏移量（焊絲指向位置）14.兩側(cè)停留時(shí)間7.焊槍工作角15、焊接脈沖電流8、焊槍前傾角（焊槍行走角）16、焊接基值電流17、脈沖頻率根據(jù)工件具體情況，分析熱輸入和負(fù)面影響哪個(gè)是主要矛盾？來決定參數(shù)的設(shè)置；沒有絕對(duì)的正確和錯(cuò)誤，根據(jù)實(shí)際情況，制定向有利的因素去發(fā)展，是你對(duì)參數(shù)理解的直接考驗(yàn)。,.,26,焊接工藝參數(shù)與焊縫成形的關(guān)系,熔深(h)電流越大，H越深。熔寬（B)電壓高，B增加。熔池長度（L)焊速越快，L越長。余高(e)-電流越大，e越高。焊速越慢，e越高。,熔池長度（L）,熔深（h）,熔池寬度（B）,余高（e）,熔池俯視圖,熔池橫斷面圖,.,27,焊接工藝規(guī)范與焊縫成形的關(guān)系,焊速越快，h越淺；B越窄。電壓高，h淺；同時(shí)e越小。下坡焊，熔深?。慌榔潞?，熔深大。焊槍行走角越大（如90120）熔深越大。,熔池長度（L）,熔深（h）,熔池寬度（B）,余高（e）,熔池俯視圖,熔池橫斷面圖,.,28,焊槍行走角,焊接方向,焊槍角度及位置與焊縫成形的關(guān)系,鋁焊接時(shí)焊槍角度,鋼焊接時(shí)焊槍角度,圓筒體環(huán)縫焊接,.,29,工件呈不同角度時(shí)對(duì)焊縫成形的影響,.,30,焊槍行走角不同時(shí)對(duì)焊縫成形的影響,.,31,焊槍工作角不同時(shí)對(duì)焊縫成形的影響,.,32,焊絲指向位置不同時(shí)對(duì)焊縫成形的影響,.,33,焊絲干伸長度不同時(shí)對(duì)焊縫成形的影響,.,34,焊接金屬的熔合比（r),焊絲熔化量Fs,母材,母材熔化量Fm,熔合比焊縫金屬中母材熔化量的百分?jǐn)?shù)公式：r=Fm/Fm+Fs（%）,母材,焊縫寬度,.,35,焊縫形狀系數(shù)焊縫寬度與焊縫深度的比值公式：=B/h(一般大于1.01.3，對(duì)防止裂紋有利）綜合機(jī)械性能-多層多道焊優(yōu)于單層焊，因?yàn)榍暗篮缚p對(duì)后道焊縫是預(yù)熱，后道焊縫對(duì)前道焊縫有退火作用，防止產(chǎn)生淬硬組織。,焊縫形狀系數(shù)（）,焊縫寬度(B),熱影響區(qū)（HAZ),焊縫熔深（h),.,36,機(jī)器人焊接0.8焊絲送絲軟管的更換,內(nèi)徑1.7送絲管適合1.2焊絲,內(nèi)徑1.5送絲管適合1.0焊絲,內(nèi)徑1.2送絲管，適合0.8/0.6焊絲,1、送絲穩(wěn)定性明顯改善，尤其是焊槍電纜彎曲度較大時(shí)，較原粗送絲管送絲性能好。2、引弧成功率幾乎100%，引弧時(shí)的飛濺物減少。3、焊縫合格率有較大的提高。,.,37,.,38,.,39,.,40,鍍鋅板MAG焊氣孔原因分析,機(jī),人,環(huán),法,料,焊接經(jīng)驗(yàn),分析能力,應(yīng)變能力,基礎(chǔ)知識(shí),引弧特性,夾具精度,送絲穩(wěn)定性,送絲軟管,導(dǎo)電嘴,鋅蒸發(fā),表面油.水.銹,裝配精度,間隙,下料精度,焊槍行走角,焊槍工作角,收弧參數(shù),焊接參數(shù),焊絲指向位置,干伸長度,電流,電壓,焊速,濕度,溫度,風(fēng)力,.,41,交流內(nèi)容目錄,碳鋼車架魚鱗紋（斷弧焊）的機(jī)器人MAG焊接工藝碳鋼車架機(jī)器人連續(xù)焊接工藝碳鋼架叉魚鱗紋焊縫的機(jī)器人TIG焊接工藝鋁合金車架機(jī)器人TIG自熔修整工藝鋁合金、鎂合金車架機(jī)器人TIG旋轉(zhuǎn)填絲脈沖焊接工藝鋁合金車架機(jī)器人MIG低脈沖（雙脈沖）焊接工藝,.,42,鋼自行車架手工TIG焊縫的常見焊接缺陷,.,43,自行車車架采用機(jī)器人進(jìn)行焊接,以往手工TIG焊接,機(jī)器人焊縫整齊魚鱗紋明顯,沒有飛濺,機(jī)器人魚鱗紋焊接,.,44,鋼自行車、電動(dòng)車架機(jī)器人斷續(xù)焊接焊縫外觀（每一英寸911個(gè)魚鱗片）,鋼自行車機(jī)器人斷?。~鱗紋）焊縫,自行車架魚鱗紋焊縫機(jī)器人斷續(xù)焊接工藝,.,45,前三角架焊接施工結(jié)果,.,46,電動(dòng)車前叉焊接施工結(jié)果,.,47,松下機(jī)器人在自行車行業(yè)形成規(guī)模,天津某自行車公司焊接工件：電動(dòng)自行車架機(jī)器人配置：TA1400+350GR3訂購安裝使用了松下機(jī)器人36臺(tái)套，遠(yuǎn)期70余臺(tái)套,.,48,鋼自行車叉架的連續(xù)焊縫,鋼自行車機(jī)器人連弧焊,機(jī)器人焊接質(zhì)量好效率高（每件72秒）,自行車架叉機(jī)器人連續(xù)焊接工藝,鋼自行車架機(jī)器人MAG焊接焊縫（無魚鱗片）,.,49,連續(xù)焊接焊縫,連續(xù)焊縫可大幅提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)焊縫疲勞強(qiáng)度。使用機(jī)器人可保證焊接質(zhì)量，有效降低勞動(dòng)力成本。尤其適用以出口為主的自行車企業(yè)，電動(dòng)車內(nèi)藏焊縫以及對(duì)疲勞強(qiáng)度要求更高的電動(dòng)自行車企業(yè)。,.,50,鋼自行車架叉機(jī)器人直流TIG自動(dòng)填絲焊接,鋼自行車架叉魚鱗紋焊縫的機(jī)器人TIG焊接,.,51,鋁合金自行車架焊縫的機(jī)器人TIG自熔修整焊接,手工焊接的車架焊縫成形質(zhì)量差，再由機(jī)器人鎢極氬弧焊（TIG）自熔修整，外觀焊縫漂亮美觀，質(zhì)量優(yōu)異。,鋁合金手工焊縫成形后,機(jī)器人TIG自熔修整后,機(jī)器人TIG自熔修整后焊縫美觀,機(jī)器人TIG自熔修整焊接作業(yè),.,52,鋁合金自行車架機(jī)器人交流TIG焊接焊縫,鋁合金自行車架魚鱗紋焊縫的機(jī)器人TIG焊接,鋁合金自行車架機(jī)器人交流TIG焊接焊縫,鋁合金自行車架焊接接頭疲勞強(qiáng)度20萬次無開裂,.,53,鎂合金自行車架旋轉(zhuǎn)填絲機(jī)器人TIG焊接,鎂合金自行車架機(jī)器人交流TIG焊接焊縫,鎂合金自行車架焊接接頭疲勞強(qiáng)度22萬次無開裂,.,54,鋁合金自行車架機(jī)器人脈沖MIG焊接焊縫，焊接效率是手工TIG焊的3倍，且熔深大，強(qiáng)度高。,鋁自行車架機(jī)器人MIG焊接的進(jìn)展,車架前三角焊縫噴漆后的效果,雙脈沖焊接魚鱗紋焊縫,雙脈沖焊接車架魚鱗紋,.,55,工件施工結(jié)果,焊接條件脈沖（低脈沖）A:170A2