机器人焊接工艺jj

唐山松下产业机器有限公司焊接技术应用中心（FATC)机器人电弧焊接工艺各种金属材料焊接工程案例焊接技术发展及展望„焊接已经从一种传统的热加工技艺—发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。„焊接已成为最流行的连接技术„焊接显现了极高的技术含量和附加值„焊接已成为关键的制造技术„焊接已成为现代工业不可分离的组成部分(在工业化最发达的美国，焊接被视为美国制造业的命脉，而且是美国未来竞争力的关键所在)。我国焊接生产的总体机械化、自动化率比较低，仅能达到35%左右，而世界工业发达国家一般都在60%以上，我国机器人焊接的发展前景十分广大。用户追求的目标：优质、高效、低成本用户追求的目标：优质、高效、低成本„焊接工艺技术的发展趋势：„CO2/MAG替代焊条电弧焊（长期目标）„实芯焊丝替代药芯焊丝（碳钢、不锈钢）„混合气体(MAG)替代CO2（气体匹配精度十分重要）„脉冲MAG/MIG替代无脉冲焊接（无飞溅焊接）„脉冲MIG替代TIG„自动焊（专机及机器人）替代手工焊等等本次培训的主要内容„弧焊工艺方法和基础原理„弧焊机器人工艺程序及步骤„弧焊机器人的焊缝质量控制„与弧焊机器人相配套的弧焊电源工艺特点„碳钢和普通低合金钢的焊接工艺要点及工程案例焊接三要素优秀的操作者（机器人）高品质的焊接设备合格的焊接材料需要不同的焊接方法，焊接技术，焊接设备。金属的连接(设备选型七要素)金属材料不同板厚焊接位置不同质量焊缝尺寸焊缝成型接头形式对接搭接角接T接水平焊立焊横焊仰焊1.焊接方法分类等离子弧焊非熔化极TIG激光焊电子束焊钎焊电渣焊MAG压力焊铝热焊气焊CO2MIG电弧焊熔化极手工焊埋弧焊熔化焊接电弧焊：以气体导电时产生的电弧热为热源。熔化极：焊丝或焊条既是电极又是填充金属。非熔化极：电极（钨极）不熔化。MIG焊：金属极（熔化极）惰性气体保护焊TIG焊：钨极（非熔化极）惰性气体保护焊MAG焊：金属极（熔化极）活性气体保护焊CO2焊：二氧化碳气体保护焊（MAG—C焊）名词解释二.CO2/MAG焊主要规范参数4.焊接电流2.焊丝1.气体3.干伸长度7.极性6.焊接速度5.焊接电压纯度：纯度要求大于99.5%，含水量小于0.05%。性质：无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍。存储：瓶装液态，每瓶内可装入(25-30)Kg液态CO2，比水轻。加热：气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。容量：每公斤液态CO2可释放510升气体，一瓶液态二氧化碳可释放15000升左右气体，约可使用10--16小时。流量：小于200A：气体流量为15--20升/分大于200A：气体流量为20--25升/分提纯：静置30分钟，倒置放水分，正置放杂气，重复两次。1.CO2气体产生气孔的现象及原因„CO气孔：焊丝不合格，工件含碳量大。„H气孔：水，油，锈.„N气孔：主要原因是气体保护效果不好。„气瓶无气；气路漏气（接头处未紧固,流量计堵塞,流量过小,未加热,电磁阀坏.送丝管密封圈坏,热塑管坏,枪管密封圈坏,气筛坏）；喷嘴堵塞严重；干伸长度大；焊枪角度太大；规范不对，焊接部位有风，喷嘴松动。GMAW---熔化极气体保护焊„CO2(99.98%CO2)„MAG（75~95%Ar+25~5%CO2)标准（80%Ar+20%CO2)„MIG(99.99%Ar)„(98.00%Ar+2.00%O2)„(95.00%Ar+5.00%CO2)GTAW---非熔化极惰性气体保护焊„TIG---（钨极氩弧焊）„自熔焊„手工填丝、自动填丝、热填丝„A---TIG（予涂熔剂增加熔深）„TIG点焊„PAW（等离子弧焊）其它弧焊方法:„FCAW----药芯焊丝自保护焊„SAW----埋弧自动焊„SMAW----焊条电弧焊„EGW----气电立焊„电渣焊电弧焊接的主要内容„弧焊电源（焊机）„建立稳定的电弧特性„焊丝熔化及稳定的熔滴过渡„母材的熔化及熔池的建立„形成焊缝及焊接接头„焊缝及热影响区的组织与性能的变化„符合各项技术标准的焊接结构熔滴过渡的几种形式：„短路过渡焊丝与熔池的短路频率20~200次/S短路缩颈“小桥”爆断有飞溅。„渣壁过渡（颗粒过渡）（药芯焊丝、焊条电弧焊、埋弧焊）„滴状过渡（下垂滴状过渡、排斥滴状过渡）„喷射过渡„脉冲射滴过渡„射流过渡„亚射流过渡（铝及铝合金MIG焊）熔滴上的作用力FgFσFcjFc气电流线等流离流一、表面张力（Fσ）二、重力（Fσ）三、电磁收缩力（Fcz）四、等离子流力五、斑点压力六、短路时所颈爆破力子Fcz熔滴就是在以上各种力的共同作用下过渡到焊缝中的熔滴就是在以上各种力的共同作用下过渡到焊缝中的CO2/ＭＡＧ焊接（短路过渡）脉冲ＭＩＧ/ＭＡＧ焊接焊丝头与母材发生短路并向前过渡熔滴从焊丝头滴落并向前过渡（射滴过渡）熔滴过渡:CO2/MAG焊接、脉冲MIG/MAG焊接熔滴过渡熔滴过渡:CO2/MAG:CO2/MAG焊接焊接、、脉冲脉冲MIG/MAGMIG/MAG焊接焊接脉冲频率和熔滴过渡频率有三种电弧状态„昀佳状态：一脉一滴（脉冲频率和熔滴过渡频率一致）„可用状态：一脉多滴（脉冲频率低于熔滴过渡频率）„不可用状态：多脉一滴（脉冲频率高于熔滴过渡频率）此时飞溅大，脉冲电弧不稳定。注：熔滴过渡频率与焊丝成分、混合气体比例、电流大小等因素有关熔滴喷射过渡的必要条件„纯氩或富氩混合气体保护焊（MIG或MAG）（CO2焊接无法实现喷射过渡，不宜用二氧化碳保护气体的脉冲焊来焊接钢材，因为这种保护气体在脉冲阶段的电弧力不利于熔滴分离。）„焊接电流超过喷射过渡的临界电流（如ø1.2实心焊丝MAG焊时电流I320A）„低于临界电流时采用脉冲熔化极电源，呈现“脉冲射滴过渡”形式各种焊丝大滴-喷射过渡转变的临界电流值焊丝种类焊丝直径/mm保护气体临界电流最小值/A低碳钢0.898%Ar+2%O2150低碳钢1.298%Ar+2%O2220低碳钢1.280%Ar+20%CO2320不锈钢0.999%Ar+1%O2170不锈钢1.2：：225铝1.2Ar135脱氧铜1.2Ar210硅青铜0.9Ar165钛1.6Ar225熔化极气体保护焊应用脉冲弧焊接的优点„从较小电弧功率到喷射弧区域均为无短路的熔滴过渡。„在整个应用范围内，脉冲弧熔滴过程的飞溅较少。„壁厚大于2毫米的薄板都可以应用廉价的粗焊丝，焊丝送进问题和焊丝表面杂质对焊缝金属的影响（指气孔）均较小。„全位置焊时热量输入比较容易控制，尤其是对于铝材。„可得到优良的焊缝成形和均匀的焊缝表面。首先是在焊各种材料的角焊缝时均可得到小而平坦的焊缝。„脉冲弧非常适用于热裂纹较敏感的材料，因为脉冲弧焊调节功率容易，对高强度钢和冷态韧性好的钢材，用脉冲弧焊较容易解决其热输入问题。熔化极气体保护焊应用脉冲弧焊接的缺点这种脉冲弧的熔化极气体保护焊焊机因其调节变量多（基值电流，脉冲电流峰值，脉冲上升、下降时间，脉冲宽度，脉冲形式，脉冲频率和焊丝送进速度），故调节较困难。（松下AG2/GL3/GE2脉冲数字焊机内置专家系统，靠软件程序实现最优化的匹配）。„只有当焊丝表面具有高质量，焊丝送进速度均匀和焊炬导电咀处在正常工作状态时，才有可能取得最佳的熔滴过渡。母材熔化与焊缝成形„焊缝熔池的特点：„体积小、温差大、冷速快、„温度高、过热状态（钢熔池平均温度1770±100°C）„在运动下结晶、凝固及一次结晶过程极不平衡（熔池中的气泡、杂质在运动中上浮）。„焊缝成分除了焊接材料和熔化的结构材料的成分之外，还与焊接方法和焊接规范而确定的熔合比有关„熔池的形状（椭圆、半个鸭蛋型）„熔深熔宽熔池长度余高焊接金属的熔合比（r)焊丝熔化量Fs母材母材熔化量Fm熔合比——焊缝金属中母材熔化量的百分数公式：r=Fm/Fm+Fs（%）母材焊缝宽度焊缝形状系数——焊缝宽度与焊缝深度的比值公式：Ψ=B/h(一般大于1.0—1.3，对防止裂纹有利）综合机械性能--多层多道焊优于单层焊，因为前道焊缝对后道焊缝是预热，后道焊缝对前道焊缝有退火作用，防止产生淬硬组织。焊缝形状系数（Ψ）焊缝宽度(B)热影响区（HAZ)焊缝熔深（h)焊接接头的三个组成部分„焊缝区柱状组织晶粒粗大组织偏析„熔合区与母材联生结晶„热影响区（非淬火钢）1、过热区（粗晶区）2、正火区（细晶区、也称“完全重结晶区”）3、部分相变区（不完全重结晶区）4、再结晶区焊接材料选用原则：„焊接性（接合性能、实用性能）„工艺性（操作性能、成形性能）„经济性（生产效率、消耗费用）„注意因素：1母材的化学活性2不应追求焊缝成分与母材成分相同3焊缝成分不等于焊接材料成分4正确遵循技术标准.5等强性、等韧性、熔合比、焊接材料:„焊丝„实芯„药芯„药芯自保护„保护气体(CO2、Ar、He、N2、O2、)（Ar+CO2、Ar+O2、Ar+He、Ar+He+N2、Ar+CO2+O2等）„电焊条（酸性.碱性.纤维素等）„钨极(纯钨钍钨铈钨镧钨锆钨）„焊剂（熔炼焊剂烧结焊剂）„衬垫（陶瓷衬垫焊剂衬垫衬环等）唐山神钢MG-51T实心焊丝„日本焊丝标准JIS3312型号YGW12„中国焊丝标准GB/T8110牌号MG50-6型号ER50-6„美国焊丝标准ASME/AWS牌号A5.18型号ER70S-6„瑞典伊萨公司牌号OK12.64„德国蒂森公司牌号UnionK52型号G2„英国曼彻特公司牌号ER70S-6型号A18GMAW焊接领域出现三大发展趋势„一是混合气体替代CO2气体；„二是实心焊丝替代药芯焊丝；„三是脉冲焊接替代传统焊接。„根据焊接母材选择焊丝，选择保护气体种类或选用精确配制的混合气体尤为重要。混合气体应用的前提条件„母材的材质和类别„焊丝的材质及规格„工件状态：板厚、装配精度、表面镀层、焊接位置、„采用何种熔滴过渡形态„用户要求采用氧化性混合保护气体的作用„提高熔滴过渡的稳定性„稳定阴极斑点（电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的光亮极小区域。该区域的的电流密度、温度，发光强度君远高于其他区域）、提高电弧燃烧的稳定性„改善焊缝熔深形状和外观成型„增大电弧的热功率„减小咬边倾向„改善焊缝金属的力学性能Ar+20%CO2混合气体的特点„具有氩弧的特性电弧燃烧稳定、飞溅小、喷射过渡、„具有氧化性降低熔池的表面张力；克服纯氩保护时的熔池液体金属沾稠，易咬边和斑点漂移等问题。改善焊缝成型，具有深圆弧状熔深。„可用于喷射过渡、脉冲射滴过渡、短路过渡等电弧熔滴过渡形态Ar+O2混合气体的工艺特点„常用的混合比：Ar≥91%~99%O2≤1%~9%„改善熔池的流动性、熔深和电弧稳定性„加入氧能降低临界电流和减少咬边倾向„适用于喷射过渡和脉冲射滴过渡„实心不锈钢焊丝焊接用气体„采用（Ar+CO2+O2）三元混合气体焊接低碳钢和低合金钢将获得更好的工艺效果碳钢.低合金钢CO2/MAG焊的气体选择„常用的100%CO2气体属于活性气体。„在熔滴和熔池两个反应区中，由焊丝H08Mn2SiA进行脱氧反应。„所以CO2焊接容易获得无气孔和无缺陷的焊缝并保证了焊接接头具有良好的机械性能。„CO2气体不适和脉冲焊接；熔滴为短路过渡和颗粒过渡，有飞溅。二元混合气体：„70%Ar+30%CO2（C-30）适合于短路过渡下的全位置焊接。„80%Ar+20%CO2（C-20）昀常用的典型混合气体。„Ar+5—10%CO2随着CO2含量的降低，焊缝表面的润湿性降低，适合于低合金钢焊丝的喷射过渡及脉冲过渡；适合于平焊及平角焊。„Ar+2—5%O2氩气中加入微量的氧可提高电弧的稳定性，明显降低熔滴和熔池的表面张力，减少咬边缺陷。适合于喷射过渡及脉冲过渡；适合于平焊及平角焊。三元混合气体：„Ar+5—10%CO2+1—3%O2„此类三元混合气体集中了Ar、CO2、O2三种气体各自的优点，电弧更加稳定，焊缝熔深、熔宽适中，成形美观。焊接各种厚度的碳钢、低合金钢、不锈钢，不论哪种过渡形式都具有多方面的适应性，称为“万能”混合气体。„Ar+10—20%CO2+5%O2适合于碳钢及低合金