弧焊機器人焊接工藝參數(shù)與焊縫質(zhì)量的關(guān)系

弧焊機器人焊接工藝參數(shù)與焊縫質(zhì)量的關(guān)系第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日

電弧焊接的主要內(nèi)容弧焊電源（焊機）弧焊機器人（執(zhí)行機構(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技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的焊接結(jié)構(gòu)第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日

?電弧：在兩極間產(chǎn)生強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。

?保護氣體：

焊接中用于保護金屬熔滴以及熔池免受外界有害氣體（氫、氧、氮）侵入的氣體。保護氣體焊絲母材熔池焊道導(dǎo)電嘴

保護氣體溶滴電弧第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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）保護氣體介質(zhì)（MAG>CO2）

第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日

熔滴過渡的幾種形式：短路過渡

焊絲與熔池的短路頻率20~100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）第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日熔滴上的作用力FgFσFcjFc氣電流線等流離流一、表面張力（Fσ）二、重力（Fσ）三、電磁收縮力（Fcz）四、等離子流力五、斑點壓力六、短路時所頸爆破力子Fcz熔滴就是在以上各種力的共同作用下過渡到焊縫中的第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日CO2/ＭＡＧ焊接（短路過渡）脈沖ＭＩＧ/ＭＡＧ焊接焊絲頭與母材發(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焊接第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日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)第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日

熔滴噴射過渡的必要條件純氬或富氬混合氣體保護焊（MIG或MAG）

（CO2焊接無法實現(xiàn)噴射過渡，不宜用二氧化碳保護氣體的脈沖焊來焊接鋼材，因為這種保護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實心焊絲MAG焊時電流I>320A）低于臨界電流時采用脈沖熔化極電源，呈現(xiàn)“脈沖射滴過渡”形式第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日

母材熔化與焊縫成形焊縫熔池的特點：

體積小、溫差大、冷速快、溫度高、過熱狀態(tài)（鋼熔池平均溫度1770±100°C）在運動下結(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)在運動中上?。?。

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、半個鴨蛋型）熔深熔寬熔池長度余高第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日

焊接接頭的三個組成部分焊縫區(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)第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日MG-51T實心焊絲的適用范圍

屈服強度抗拉強度延伸率沖擊韌性

σs（MPa）σb（MPa）δ（%）Akv（J）焊接方法(常溫）（-29℃）CO24605603211070MAG5206003116090第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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+5—10%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+2—5%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。第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

三元混合氣體：

Ar+5—10%CO2+1—3%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，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+10—20%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。第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日

焊接工藝評定：驗證焊接工藝的正確性，合理性。為焊接工程施工提供真實.可靠的焊接工藝，并對焊接施工工藝進行確定與指導(dǎo)。焊接工藝評定方法：抗裂性試驗工藝評定任務(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)性能試驗工藝評定報告（PQR）焊接工藝規(guī)范（WPS）焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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=Ⅰ×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

)第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日

其它工藝要素:母材規(guī)格

（板厚S、管Φ×S）坡口形式

（IVYXUK等）接頭類別：板狀、管狀、管板狀、接頭形式：對接、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

第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日

焊接檢驗

外觀檢查無損探傷

□

Χ射線探傷（RT）

□超聲探傷（UT）

□滲透探傷（PT）□

磁粉探傷（MT）

第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日焊接缺欠分類：成型缺欠：咬邊、焊瘤、余高、未焊透，錯邊、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、疲勞強度下降

第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日弧焊機器人焊接的優(yōu)越性高效、高速度的焊接焊接速度是機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。機器人焊接追求的目標(biāo)：0.6—1.5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；精細化的焊接；人工成本低廉的焊接；第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日妨礙機器人焊接應(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--給機器人裝上“眼睛”的精細控制焊接技術(shù)滯后；等等第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日

機器人焊接試驗的程序和步驟熟悉圖紙和焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與用戶詳細交流技術(shù)要求。根據(jù)母材成分，確定焊材（焊絲牌號、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)（焊接工藝評定任務(wù)書）。按照“焊接工藝評定任務(wù)書”中設(shè)定的工藝模式，焊接試件，詳細記錄實際的焊接工藝參數(shù)。按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行外觀檢驗和內(nèi)部缺陷檢驗。初期試焊不合格，分析原因，采取工藝改進措施，調(diào)整參數(shù)，再次或多次試焊；直到焊接出合格焊縫為止?？偨Y(jié)焊接過程的全部工藝參數(shù)，編寫出“焊接工藝評定報告書”，“焊接工藝規(guī)程（WPS)”，應(yīng)用于實際生產(chǎn)焊接。第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日焊接試件是保證機器人焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)

機器人焊接工藝規(guī)范不是推導(dǎo)出來的，而是試驗出來的。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），是一項十分艱苦的工作。工作試件的選擇一定要與實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。第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日合格焊縫的判據(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，交流時的正確無誤性。外觀檢驗常見缺陷：成型不良（余高過大、焊道窄小）、咬邊、氣孔、未熔合等的解決辦法。第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日

對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.保護氣體成分和流量

3、焊接速度（線能量）11.焊槍擺動軌跡

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，分析熱輸入和負面影響哪個是主要矛盾？來決定參數(shù)的設(shè)置；沒有絕對的正確和錯誤，根據(jù)實際情況，制定向有利的因素去發(fā)展，是你對參數(shù)理解的直接考驗。第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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e越小。下坡焊，熔深?。慌榔潞?，熔深大。焊槍行走角越大（如90~120°）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第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日焊槍行走角焊接方向

焊槍角度及位置與焊縫成形的關(guān)系鋁焊接時焊槍角度鋼焊接時焊槍角度圓筒體環(huán)縫焊接第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日

工件呈不同角度時對焊縫成形的影響第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日

焊槍行走角不同時對焊縫成形的影響第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日

焊槍工作角不同時對焊縫成形的影響第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日

焊絲指向位置不同時對焊縫成形的影響第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日

焊絲干伸長度不同時對焊縫成形的影響第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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數(shù)公式：r=Fm/Fm+Fs（%）

母材

焊縫寬度第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日焊縫形狀系數(shù)——

焊縫寬度與焊縫深度的比值公式：Ψ

=B/h(一般大于1.0—1.3，對防止裂紋有利）綜合機械性能--多層多道焊優(yōu)于單層焊，因為前道焊縫對后道焊縫是預(yù)熱，后道焊縫對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)（Ψ）

焊縫寬度(B)

熱影響區(qū)（HAZ)

焊縫熔深（h)第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日機器人焊接Φ0.8焊絲送絲軟管的更換內(nèi)徑Φ1.7送絲管適合Φ1.2焊絲內(nèi)徑Φ1.5送絲管適合Φ1.0焊絲內(nèi)徑Φ1.2送絲管，適合Φ0.8/Φ0.6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，較原粗送絲管送絲性能好。2、引弧成功率幾乎100%，引弧時的飛濺物減少。3、焊縫合格率有較大的提高。第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日鍍鋅板MAG焊氣孔原因分析機人環(huán)法料焊接經(jīng)驗分析能力應(yīng)變能力基礎(chǔ)知識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)力第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日

交流內(nèi)容目錄碳鋼車架魚鱗紋（斷弧焊）的機器人MAG焊接工藝碳鋼車架機器人連續(xù)焊接工藝碳鋼架叉魚鱗紋焊縫的機器人TIG焊接工藝鋁合金車架機器人TIG自熔修整工藝鋁合金、鎂合金車架機器人TIG旋轉(zhuǎn)填絲脈沖焊接工藝鋁合金車架機器人MIG低脈沖（雙脈沖）焊接工藝第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日鋼自行車架手工TIG焊縫的常見焊接缺陷第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日自行車車架采用機器人進行焊接以往手工TIG焊接機器人焊縫整齊魚鱗紋明顯沒有飛濺機器人魚鱗紋焊接第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

鋼自行車、電動車架機器人斷續(xù)焊接焊縫外觀（每一英寸9—11個魚鱗片）

鋼自行車機器人斷?。~鱗紋）焊縫自行車架魚鱗紋焊縫—機器人斷續(xù)焊接工藝第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日焊接方法MAG焊神鋼焊絲直徑1.0氣體80％Ar＋20％CO2焊機配置TB-1400機器人350GR3電源焊接規(guī)范焊接電流95A

電弧電壓17V焊接速度0.5m/min魚鱗焊縫焊接時間0.23秒移動距離2.3mm材料低碳鋼板厚1.5mm-2.5mm焊道外觀說明一次裝夾，一次焊接完成

前三角架焊接施工結(jié)果第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日焊接方法MAG焊神鋼焊絲直徑1.0氣體80％Ar＋20％CO2焊機配置TB-1400機器人350GR3電源焊接規(guī)范焊接電流105A

電弧電壓17.5V焊接速度0.5m/min魚鱗焊縫焊接時間0.23秒移動距離2.3mm材料低碳鋼板厚1.5mm-2.5mm焊道外觀說明水平放置，需翻轉(zhuǎn)，兩次焊接完成。

電動車前叉焊接施工結(jié)果第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日松下機器人在自行車行業(yè)形成規(guī)模天津某自行車公司焊接工件：電動自行車架機器人配置：TA1400+350GR3訂購安裝使用了松下機器人36臺套，遠期70余臺套第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日鋼自行車叉架的連續(xù)焊縫鋼自行車機器人連弧焊機器人焊接質(zhì)量好效率高（每件72秒）

自行車架叉—機器人連續(xù)焊接工藝鋼自行車架機器人MAG焊接焊縫（無魚鱗片）第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日連續(xù)焊接焊縫

連續(xù)焊縫可大幅提高生產(chǎn)效率，增強焊縫疲勞強度。使用機器人可保證焊接質(zhì)量，有效降低勞動力成本。尤其適用以出口為主的自行車企業(yè)，電動車內(nèi)藏焊縫以及對疲勞強度要求