雙絲自動(dòng)焊接技術(shù)應(yīng)用研究

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1、【摘要】針對(duì)某產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)和制造焊接工裝，擬定雙絲焊接工藝，并采用雙絲焊接工藝對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行焊接，進(jìn)一步摸索其焊接工藝特點(diǎn)，掌握焊接過(guò)程中對(duì)焊縫成形的影響,通過(guò)在線編程優(yōu)化雙絲焊接工藝參數(shù),形成規(guī)范性指導(dǎo)文獻(xiàn)。0引言雙絲自動(dòng)焊接是近幾年發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)焊接技術(shù)[1],它除了具有半自動(dòng)單絲焊接特點(diǎn)外，還具有能量集中、熔敷效率高等焊接特性。其主、副絲由單獨(dú)的普通焊接電源提供焊接電流，獨(dú)立可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的最佳優(yōu)化配:,兩絲之間始終保持定的間距和一定的焊接角度,有效地控制了雙弧之間的電磁干擾，具有良好的靜、動(dòng)特性，兩單獨(dú)電源靠焊

2、接軟件共同協(xié)調(diào)作用，給主、副絲供電。同時(shí)熔化主、副絲，并向焊縫中過(guò)渡金屬，形成一個(gè)穩(wěn)定的熔池，良好地保證了焊接接頭的強(qiáng)度。它不僅能采用常規(guī)的熔化極焊接電源實(shí)現(xiàn)焊接，而且設(shè)備成本降低，使焊接熱量高度集中，熔敷速度快,焊接效率高，焊后變形小，勞動(dòng)強(qiáng)度低，有效地改善了焊縫組織性能，尤其對(duì)于高導(dǎo)熱材料的焊接，能量集中的效果更為突岀。447廠于2004w奧地利引進(jìn)機(jī)器人雙絲焊接設(shè)備，經(jīng)過(guò)一年多對(duì)試板進(jìn)行雙絲焊接工藝試驗(yàn)、焊接工裝設(shè)計(jì)與制造、在線編程的優(yōu)化設(shè)計(jì)、對(duì)產(chǎn)品的試制焊接及焊后焊縫質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)等一系列工作，已形成雙絲焊接整個(gè)過(guò)程保證體

3、系”確保了每個(gè)過(guò)程焊接參數(shù)真實(shí)可靠?，F(xiàn)雙絲焊接工藝已在447廠成功地應(yīng)用于產(chǎn)品焊接的批生產(chǎn)中”取得了顯著效果,得到了用戶的高度評(píng)價(jià)。1焊接工作站主要技術(shù)數(shù)據(jù)和雙絲焊接設(shè)備及工藝特點(diǎn)l.1焊接工作站主要技術(shù)數(shù)據(jù)機(jī)械手臂6個(gè)軸，立柱3個(gè)軸，旋轉(zhuǎn)變位機(jī)2個(gè)軸，在焊接時(shí)，這11個(gè)軸可同步進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，保證機(jī)械手能夠達(dá)到各種位置，并實(shí)現(xiàn)最佳位置的焊接。機(jī)械手臂長(zhǎng)1.6mz立柱在地面行程為16m,立柱上配備3m長(zhǎng)的懸臂，其懸臂的升降距離為3.5m,旋轉(zhuǎn)變位機(jī)面板旋轉(zhuǎn)半徑為2.5m,徑向工作范圍為4.6mz重復(fù)定位精度為（士0.1）mm,回轉(zhuǎn)定

4、位精度為0.02。，工作環(huán)境溫度在5~45°C。1.2雙絲焊接設(shè)備本課題主要采用了fronius公司Tps5000多功能數(shù)字化焊機(jī)，兼有陡降/緩降輸出外特性，焊接電流在3-500A,焊接電壓在10?40V,其雙絲焊系統(tǒng)由兩臺(tái)焊機(jī)、兩臺(tái)送絲機(jī)及一把焊槍等組成，可與自動(dòng)化專機(jī)或焊接機(jī)器人配套使用。兩個(gè)送絲機(jī)均采用推拉式送絲，并通過(guò)兩根送絲管分別將兩根焊絲同時(shí)送進(jìn)焊槍中兩個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)電嘴，確保焊接過(guò)程送絲通暢，且焊絲在雙電弧中被熔化，形成一個(gè)熔池。圖1為雙絲I電湧d送絲裝査以異電嘴M保護(hù)氣圖1雙絲焊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)焊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。兩臺(tái)焊機(jī)通過(guò)特殊的

5、裝置進(jìn)行通訊’保證兩個(gè)電弧之間互不干擾,兩根焊絲可采用不同脈沖頻率組合的脈沖電弧進(jìn)行焊接。如同頻率同相位的，相位差為180°,不同頻率任意相位的，見(jiàn)圖2。1.3雙絲焊接的工藝特點(diǎn)1）高性能數(shù)字化脈沖焊機(jī)⑵，100%暫載率時(shí)的焊接電流360Ao2）6英寸LCD顯示，可進(jìn)行在線和離線編程，連接PC機(jī)、打印機(jī)。3）每根焊絲的規(guī)范參數(shù)根據(jù)不同質(zhì)材和厚度可單獨(dú)設(shè)定。4）每根焊絲的送絲速度可在0.5-22m/min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。5）大大地提高熔敷效率和焊接速度。6）在熔敷效率增加時(shí),保持較低的熱輸入,焊接變形小。7）采用硬弧電弧更穩(wěn)定,采用軟弧

6、電弧熔滴過(guò)渡受控、飛濺小,焊縫成形美觀。(3}/'fi■■上■(b)（C）圖2頻率組合示意圖2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該產(chǎn)品的材質(zhì)屬于A?Zn?Mg系超硬鋁合金，基材ob>410MPa,610>7%0它由"&840.560的不同厚度鋁合金板拼焊成多面體框架結(jié)構(gòu)，側(cè)板與底板、狽9板與側(cè)板之間采用未焊透嵌入式接頭型式，頂板與側(cè)板之間采用V型對(duì)接接頭型式，頂板/圖3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖與頂板之間采用X型對(duì)接接頭型式”見(jiàn)圖3。2.2技術(shù)要求1）焊接接頭的抗拉強(qiáng)度。民240MPa。2）前側(cè)板與底板在焊接后保證43。30'±15‘。1

7、）頂板與頂板焊接后保證下凹S2mmz底板上翹S5mmo4）焊縫經(jīng)無(wú)損檢測(cè),全部符合Q/PD635—2004企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。3產(chǎn)品自動(dòng)焊接技術(shù)難點(diǎn)在機(jī)器人對(duì)該產(chǎn)品所有焊縫的跟蹤過(guò)程中，它主要靠接觸傳感器、電弧跟蹤傳感器以及激光跟蹤傳感器對(duì)焊縫進(jìn)行尋位和自動(dòng)跟蹤,且要求重復(fù)定位精度不超過(guò)3超出此范圍編程就有可能失真，還需重新在線編程，因此，必須嚴(yán)格控制產(chǎn)品零件的加工精度，設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的裝配、焊接工裝來(lái)確保精度要求。通過(guò)分析，實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品機(jī)器人自動(dòng)焊接需解決的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)是機(jī)器人對(duì)該產(chǎn)品所有焊縫的準(zhǔn)確跟蹤；該產(chǎn)品裝配、焊接工裝的設(shè)計(jì)和制

8、造以及保證在焊接變位機(jī)上重復(fù)定位精度；該產(chǎn)品焊接工藝的確定。4焊接工裝的設(shè)計(jì)與制造4.1裝配、焊接工裝的設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)裝配、焊接工裝的目的：保證產(chǎn)品裝配定位精度，保證在焊接過(guò)程中能順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)焊接和防止變形，有效控制產(chǎn)品的幾何尺寸。2）裝配、焊