机器人焊接工艺培训教材课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电弧焊接工艺及,工程案例,与大家一起探讨,松下焊接（中国）技术应用中心,2008. 1.,弧焊机器人焊接工艺参数,与焊缝质量的关系,一切为了用户满意,电弧焊接的主要内容,弧焊电源（焊机）,弧焊机器人（执行机构）,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,电弧,：,在两极间产生强烈而持久的气体放电现象,。,母材：,被焊接金属,。,熔,滴：,焊丝先端受热后熔化，并向熔池过渡的液态金属滴,。,熔,池：,熔焊,时,焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分。,保护气体,：,焊接中用于保护金属熔滴,以及熔池免受外界有害气体,（氢、氧、氮）侵入的气体。,保护气体,焊丝,母材,熔,池,焊道,导电嘴,保护气体,溶滴,电弧,焊丝的熔化及熔滴过渡,焊丝熔化热源,电弧热,电阻热,焊丝熔化特性,熔化速度,Vm,与电流,I,之间的关系,影响熔化特性的因素,焊丝成分,焊丝直径,干伸长度,极性,熔滴过渡的形态 （颗粒,射流）,保护气体介质 （,MAGCO2,）,熔滴过渡的几种形式,：,短路过渡,焊丝与熔池的短路频率,20100,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,F,g,F,F,cj,F,c,气,电流线,等,流,离,流,一、表面张力（,F,）,二、重力（,F,）,三、电磁收缩力（,F,cz,）,四、等离子流力,五、斑点压力,六、短路时所颈爆破力,子,F,cz,熔滴就是在以上各种力的共同作用下过渡到焊缝中的,CO2/,焊接,（,短路过渡,）,脉冲,/,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,脉冲频率和熔滴过渡频率有三种电弧状态,最佳状态：,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,1.2,实心焊丝,MAG,焊时电流,I,320A,）,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,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 100C,）,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,MG-51T,实心焊丝的适用范围,屈服强度 抗拉强度 延伸率 冲击韧性,s,（,MPa,）,b,（,MPa,）,（,%,）,A,kv,（,J,）,焊接方法,(,常温）（,-29,）,CO,2,460 560 32 110 70,MAG,520 600 31 160 90,二元混合气体：,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,）,最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钢焊丝的喷射过渡及脉冲过渡。,焊接工艺评定：,验证,焊接工艺,的,正确性,，,合理性,。,为焊接工程施工提供真实,.,可靠的焊接工艺，并对焊接施工工艺进行确定与指导。,焊接工艺评定方法：,抗裂性试验,工艺评定任务委托技术书（材质，工艺，数量，周期）,模拟试件焊接,试件物理,.,化学性能试验,工艺评定报告（,PQR,）,焊接工艺规范 （,WPS,）,焊接工艺作业指导书,其它重要焊接工艺内容：,母材组织与性能,焊前工件予热,控制层间温度,控制焊接线能量, Q = U / V,( J/CM ),后热处理,-,消氢处理,焊后热处理,(,改善组织,、,消除应力,),其它工艺要素,:,母材规格,（ 板厚,S,、管,S,）,坡口形式,（,I V Y X U K,等）,接头类别,：,板状、管状、管板状、,接头形式,：,对接、角接、,T,字接、搭接、,焊接位置,：平焊、立焊、横焊、仰焊、,垂直固定 水平固定 等,焊接检验,外观检查,无损探伤,射线探伤 （,RT,）,超声探伤 （,UT,）,渗透探伤 （,PT,）,磁粉探伤 （,MT,）,焊接缺欠分类：,成型,缺欠：咬边、焊瘤、余高、未焊透，,错边、焊脚尺寸不足、变形,结合,缺欠：裂纹、气孔、未熔合,性能,缺欠：硬化、软化、脆化、,耐蚀性恶化、疲劳强度下降,弧焊机器人焊接的优越性,高效、高速度的焊接,焊接速度是机器人焊接最重要的参数；一般地说，低的焊速，规范调节很容易。机器人焊接追求的目标：,0.6,1.5,米,/min,；焊速越高，参数的组合越困难；不仅调节焊接参数，焊枪的前倾角（行走角），焊丝的干伸长度等均有很大的影响,。,高质量、高品位的焊接；,一致性好的焊接；连续性的焊接；,精细化的焊接；人工成本低廉的焊接；,妨碍机器人焊接应用的问题,工件前期下料装配精度的高要求,重复装配精度,0.2,；最大偏差,0.5,。传统切割下料工艺无法满足其精度要求。,全位置、多功能夹具的高精度要求；,精密跟踪,-,给机器人装上,“,眼睛,”,的精细控制焊接技术滞后；,等等,机器人焊接试验的程序和步骤,熟悉图纸和焊接技术标准，与用户详细交流技术要求。,根据母材成分，确定焊材（焊丝牌号、直径、气体成分）。,根据板厚（管直径及壁厚）、接头形式、焊接位置、确定初期焊接工艺规范参数（焊接工艺评定任务书）。,按照,“,焊接工艺评定任务书,”,中设定的工艺模式，焊接试件，详细记录实际的焊接工艺参数。,按照技术标准进行外观检验和内部缺陷检验。,初期试焊不合格，分析原因，采取工艺改进措施，调整参数，再次或多次试焊；直到焊接出合格焊缝为止。,总结焊接过程的全部工艺参数，编写出,“,焊接工艺评定报告书,”,，,“,焊接工艺规程（,WPS),”,，应用于实际生产焊接。,焊接试件是保证机器人焊接质量的重要环节,机器人焊接工艺规范不是推导出来的，而是试验出来的。,不同的材料、不同的焊接位置，工件的焊接规范是不同的。,在几十种焊接规范组合中，寻找最快的焊接效率、最好的熔宽和熔深、理想的余高和合格的焊缝质量（外观成形美观、内部缺陷少等等），是一项十分艰苦的工作。,工作试件的选择一定要与实际工件具有相同的导热特性、夹具特性、材料特性、环境特性、设备特性等等。,合格焊缝的判据,用户的质量技术标准,合格焊缝的必备条件,非合格焊缝的分析方法,常见焊接缺陷的原因分析及如何解决的工艺措施。,调试过程中传递信息的标准化，交流时的正确无误性。,外观检验常见缺陷：,成型不良（余高过大、焊道窄小）、咬边、气孔、未熔合等的解决办法。,对焊接概念的深刻理解,综合各种焊接电源参数定义，需要理解以下基本概念：,1,、焊接电流（送丝速度）,9,.,焊丝直径选择,2,、焊接电压和焊接电压的修正,10,.,保护气体成分和流量,3,、焊接速度（线能量）,11.,焊枪摆动轨迹,4,、干伸长度,12.,摆枪宽度,5,.,焊接接头位置（平、立、横、仰）,13.,摆枪频率,6,、跟踪偏移量（焊丝指向位置 ）,14.,两侧停留时间,7,.,焊枪工作角,15,、焊接脉冲电流,8,、焊枪前倾角（焊枪行走角）,16,、焊接基值电流,17,、脉冲频率,根据工件具体情况，分析热输入和负面影响哪个是主要矛盾？来决定参数的设置；没有绝对的正确和错误，根据实际情况，制定向有利的因素去发展，是你对参数理解的直接考验。,焊接工艺参数与焊缝成形的关系,熔深,(h) ,电流越大，,H,越深。,熔宽（,B),电压高，,B,增加。,熔池长度（,L),焊速越快，,L,越长。,余高,(e)-,电流越大，,e,越高。,焊速越慢，,e,越高。,熔池长度（,L,）,熔深（,h,）,熔池宽度（,B,）,余高（,e,）,熔池俯视图,熔池横断面图,焊接工艺规范与焊缝成形的关系,焊速越快，,h,越浅；,B,越窄。,电压高，,h,浅；同时,e,越小。,下坡焊，熔深小；爬坡焊，熔深大。,焊枪行走角越大,（如,90120,）,熔深越大。,熔池长度（,L,）,熔深（,h,）,熔池宽度（,B,）,余高（,e,）,熔池俯视图,熔池横断面图,焊枪行走角,焊接方向,焊枪角度及位置与焊缝成形的关系,铝焊接时焊枪角度,钢焊接时焊枪角度,圆筒体环缝焊接,工件呈不同角度时对焊缝成形的影响,焊枪行走角不同时对焊缝成形的影响,焊枪工作角不同时对焊缝成形的影响,焊丝指向位置不同时对焊缝成形的影响,焊丝干伸长度不同时对焊缝成形的影响,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,：,= 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（,）,焊缝宽度,(B),热影响区（,HAZ),焊缝熔深（,h),机器人焊接,0.8,焊丝送丝软管的更换,内径,1.7,送丝管,适合,1.2,焊丝,内径,1.5,送丝管,适合,1.0,焊丝,内径,1.2,送丝管，,适合,0.8/0.6,焊丝,1,、送丝稳定性明显改善，尤其是焊枪电缆弯曲度较 大时， 较原粗送丝管送丝性能好。,2,、引弧成功率几乎,100%,，引弧时的飞溅物减少。,3,、焊缝合格率有较大的提高。,镀锌板,MAG,焊气孔原因分析,机,人,环,法,料,焊接经验,分析能力,应变能力,基础知识,引弧特性,夹具精度,送丝稳定性,送丝软管,导电嘴,锌蒸发,表面油,.,水,.,锈,装配精度,间隙,下料精度,焊枪行走角,焊枪工作角,收弧参数,焊接参数,焊丝指向位置,干伸长度,电流,电压,焊速,湿度,温度,风力,交流内容目录,碳钢车架鱼鳞纹（断弧焊）的机器人,MAG,焊接工艺,碳钢车架机器人连续焊接工艺,碳钢架叉鱼鳞纹焊缝的机器人,TIG,焊接工艺,铝合金车架机器人,TIG,自熔修整工艺,铝合金、镁合金车架机器人,TIG,旋转填丝脉冲焊接工艺,铝合金车架机器人,MIG,低脉冲（双脉冲）焊接工艺,钢自行车架手工,TIG,焊缝的常见焊接缺陷,自行车车架采用机器人进行焊接,以往手工,TIG,焊接,机器人焊缝整齐,鱼鳞纹明显,没有飞溅,机器人鱼鳞纹焊接,钢自行车、电动车架机器人断续焊接焊缝外观（每一英寸,9,11,个鱼鳞片）,钢自行车机器人断弧（鱼鳞纹）焊缝,自行车架鱼鳞纹焊缝,机器人,断续焊接工艺,焊接方法,MAG,焊 神钢焊丝 直径,1.0,气体,80,Ar,20,CO2,焊机配置,TB-1400,机器人,350GR3,电源,焊接规范,焊接电流,95,A,电弧电压,17V,焊接速度,0.5m/min,鱼鳞焊缝 焊接时间,0.23,秒 移动距离,2.3mm,材料,低碳钢 板厚,1.5mm-2.5mm,焊道外观,说明,一次装夹，一次焊接完成,前三角架焊接,施工,结果,焊接方法,MAG,焊 神钢焊丝 直径,1.0,气体,80,Ar,20,CO2,焊机配置,TB-1400,机器人,350GR3,电源,焊接规范,焊接电流,105,A,电弧 电压,17.5V,焊接速度,0.5m/min,鱼鳞焊缝 焊接时间,0.23,秒 移动距离,2.3mm,材料,低碳钢 板厚,1.5mm-2.5mm,焊道外观,说明,水平放置，需翻转，两次焊接完成。,电动车前叉焊接,施工,结果,松下机器人在自行车行业形成规模,天津某自行车公司,焊接工件：电动自行车架,机器人配置：,TA1400+350GR3,订购安装使用了松下机器人,36,台套，远期,70,余台套,钢自行车叉架的连续焊缝,钢自行车机器人连弧焊,机器人焊接质量好 效率高（每件,72,秒）,自行车架叉,机器人,连续焊接工艺,钢,自行车架机器人,MAG,焊接焊缝（无鱼鳞片）,连续焊接焊缝,连续焊缝可大幅提高生产效率，增强焊缝疲劳强度。使用机器人可保证焊接质量，有效降低劳动力成本。尤其适用以出口为主的自行车企业，电动车内藏焊缝以及对疲劳强度要求更高的电动自行车企业。,钢自行车架叉机器人直流,TIG,自动填丝焊接,钢自行车架叉鱼鳞纹焊缝的机器人,TIG,焊接,铝合金自行车架焊缝的机器人,TIG,自熔修整焊接,手工焊接的车架焊缝成形质量差，再由机器人钨极氩弧焊（,TIG,）自熔修整，外观焊缝漂亮美观，质量优异。,铝合金手工焊缝成形后,机器人,TIG,自熔修整后,机器人,TIG,自熔修整后焊缝美观,机器人,TIG,自熔修整焊接作业,铝合金自行车架机器人交流,TIG,焊接焊缝,铝合金自行车架鱼鳞纹焊缝的机器人,TIG,焊接,铝合金自行车架机器人交流,TIG,焊接焊缝,铝合金自行车架焊接接头疲劳强度,20,万次无开裂,镁合金自行车架旋转填丝机器人,TIG,焊接,镁合金自行车架机器人交流,TIG,焊接焊缝,镁合金自行车架焊接接头疲劳强度,22,万次无开裂,铝合金自行车架机器人脉冲,MIG,焊接焊缝，焊接效率是手工,TIG,焊的,3,倍，且熔深大，强度高。,铝自行车架机器人,MIG,焊接的进展,车架前三角焊缝喷漆后的效果,双脉冲焊接鱼鳞纹焊缝,双脉冲焊接车架鱼鳞纹,工件施工结果,焊接条件脉冲,（,低脉冲,）,A:170A,21.8V,0.,19sec,B:50A,14.3V,0.,26sec,40cm/min,初始端,结束端,十几段参数不同,双脉冲焊接状态,中间不断弧,TA,机器人塔机焊接系统,焊枪指向示意,P1,P2,P3,P4,距离,10mm,距离,10mm,8,台机器人每层每道的相同焊缝统一了工艺参数，焊缝成型好，飞溅小；焊缝饱满，其一致性好，无端部溢流现象，实现了标准化焊接，焊接效率提高。,无锡威孚力达机器人对应,使用,308L,实心奥氏体不锈钢焊丝，焊接,409,铁素体不锈钢汽车净化器和消声器产品。原用机器人摆动焊接，焊缝成型不好，且焊接效率还低,通过实验和评定，,1400,机器人配装,400GE2,电源，用,“软性”,脉冲电弧，可以不用摆动焊接，只要提高电弧电压，也能保证焊缝宽度；而且飞溅小，焊接效率高。采用直缝高电压焊接工艺参数焊接，焊缝质量和效率都明显高于摆动焊接方法，用户非常满意。,总公司的领导要求与唐山松下建立“战略伙伴关系”，建立长期紧密的合作关系，为威孚力达公司提供全方位的焊接技术支持、员工培训和技术指导，共同发展，到今年初实现具有松下弧焊机器人,32,台套的规模。,解析焊接工艺难题的步骤,已知条件,：,母材成分及牌号、板厚（管直径及壁厚）、接头形式、焊接位置、焊接质量要求 等。,解题要素,：,工艺案例,+,资料查询,+,实践经验,+,焊接实验,+,综合分析,求知,：,焊接方法（焊机选型）、焊接材料（种类及规格）、焊接工艺参数、质量控制要点、,论证,：,质量、效率、成本三方面工艺方案比较选定最佳方案,谢谢大家,知识回顾,Knowledge Review,谢 谢！,放映结束,感谢各位的批评指导！,让我们共同进步,