.,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）技術應用中心2008.1.,弧焊機器人焊接工藝參數與焊縫質量的關系一切為了用戶滿意,.,2,電弧焊接的主要內容,弧焊電源（焊機）弧焊機器人（執行機構）建立穩定的電弧特性焊絲熔化及穩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的組織與性能的變化符合各項技術標準的焊接結構,.,3,電弧：在兩極間產生強烈而持久的氣體放電現象。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,導電嘴,保護氣體,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（顆粒射流）保護氣體介質（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,.,7,焊絲頭與母材發生短路并向前過渡,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,最佳狀態：一脈一滴（脈沖頻率和熔滴過渡頻率一致）可用狀態：一脈多滴（脈沖頻率低于熔滴過渡頻率）不可用狀態：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,.,9,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I320A）低于臨界電流時采用脈沖熔化極電源，呈現“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：體積小、溫差大、冷速快、溫度高、過熱狀態（鋼熔池平均溫度1770100C）在運動下結晶、凝固及一次結晶過程極不平衡（熔池中的氣泡、雜質在運動中上浮）。焊縫成分除了焊接材料和熔化的結構材料的成分之外，還與焊接方法和焊接規范而確定的熔合比有關熔池的形狀（橢圓、半個鴨蛋型）熔深熔寬熔池長度余高,.,11,焊接接頭的三個組成部分,焊縫區柱狀組織晶粒粗大組織偏析熔合區與母材聯生結晶熱影響區（非淬火鋼）1、過熱區（粗晶區）2、正火區（細晶區、也稱“完全重結晶區”）3、部分相變區（不完全重結晶區）4、再結晶區,.,12,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點，電弧更加穩定，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。焊接工藝評定方法：抗裂性試驗工藝評定任務委托技術書（材質，工藝，數量，周期）模擬試件焊接試件物理.化學性能試驗工藝評定報告（PQR）焊接工藝規范（WPS）焊接工藝作業指導書,.,16,其它重要焊接工藝內容：,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、消除應力),.,17,其它工藝要素:,母材規格（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,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，錯邊、焊腳尺寸不足、變形結合缺欠：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,.,20,弧焊機器人焊接的優越性,高效、高速度的焊接焊接速度是機器人焊接最重要的參數；一般地說，低的焊速，規范調節很容易。機器人焊接追求的目標：0.61.5米/min；焊速越高，參數的組合越困難；不僅調節焊接參數，焊槍的前傾角（行走角），焊絲的干伸長度等均有很大的影響。高質量、高品位的焊接；一致性好的焊接；連續性的焊接；精細化的焊接；人工成本低廉的焊接；,.,21,妨礙機器人焊接應用的問題,工件前期下料裝配精度的高要求重復裝配精度0.2；最大偏差0.5。傳統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滯后；等等,.,22,機器人焊接試驗的程序和步驟,熟悉圖紙和焊接技術標準，與用戶詳細交流技術要求。根據母材成分，確定焊材（焊絲牌號、直徑、氣體成分）。根據板厚（管直徑及壁厚）、接頭形式、焊接位置、確定初期焊接工藝規范參數（焊接工藝評定任務書）。按照“焊接工藝評定任務書”中設定的工藝模式，焊接試件，詳細記錄實際的焊接工藝參數。按照技術標準進行外觀檢驗和內部缺陷檢驗。初期試焊不合格，分析原因，采取工藝改進措施，調整參數，再次或多次試焊；直到焊接出合格焊縫為止。總結焊接過程的全部工藝參數，編寫出“焊接工藝評定報告書”，“焊接工藝規程（WPS)”，應用于實際生產焊接。,.,23,焊接試件是保證機器人焊接質量的重要環節,機器人焊接工藝規范不是推導出來的，而是試驗出來的。不同的材料、不同的焊接位置，工件的焊接規范是不同的。在幾十種焊接規范組合中，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量（外觀成形美觀、內部缺陷少等等），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熱特性、夾具特性、材料特性、環境特性、設備特性等等。,.,24,合格焊縫的判據用戶的質量技術標準,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。調試過程中傳遞信息的標準化，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。,.,25,對焊接概念的深刻理解,綜合各種焊接電源參數定義，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？來決定參數的設置；沒有絕對的正確和錯誤，根據實際情況，制定向有利的因素去發展，是你對參數理解的直接考驗。,.,26,焊接工藝參數與焊縫成形的關系,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,焊接工藝規范與焊縫成形的關系,焊速越快，h越淺；B越窄。電壓高，h淺；同時e越小。下坡焊，熔深小；爬坡焊，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系,鋁焊接時焊槍角度,鋼焊接時焊槍角度,圓筒體環縫焊接,.,29,工件呈不同角度時對焊縫成形的影響,.,30,焊槍行走角不同時對焊縫成形的影響,.,31,焊槍工作角不同時對焊縫成形的影響,.,32,焊絲指向位置不同時對焊縫成形的影響,.,33,焊絲干伸長度不同時對焊縫成形的影響,.,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數公式：r=Fm/Fm+Fs（%）,母材,焊縫寬度,.,35,焊縫形狀系數焊縫寬度與焊縫深度的比值公式：=B/h(一般大于1.01.3，對防止裂紋有利）綜合機械性能-多層多道焊優于單層焊，因為前道焊縫對后道焊縫是預熱，后道焊縫對前道焊縫有退火作用，防止產生淬硬組織。,焊縫形狀系數（）,焊縫寬度(B),熱影響區（HAZ),焊縫熔深（h),.,36,機器人焊接0.8焊絲送絲軟管的更換,內徑1.7送絲管適合1.2焊絲,內徑1.5送絲管適合1.0焊絲,內徑1.2送絲管，適合0.8/0.6焊絲,1、送絲穩定性明顯改善，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。,.,37,.,38,.,39,.,40,鍍鋅板MAG焊氣孔原因分析,機,人,環,法,料,焊接經驗,分析能力,應變能力,基礎知識,引弧特性,夾具精度,送絲穩定性,送絲軟管,導電嘴,鋅蒸發,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,焊接參數,焊絲指向位置,干伸長度,電流,電壓,焊速,濕度,溫度,風力,.,41,交流內容目錄,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,.,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,.,44,鋼自行車、電動車架機器人斷續焊接焊縫外觀（每一英寸911個魚鱗片）,鋼自行車機器人斷弧（魚鱗紋）焊縫,自行車架魚鱗紋焊縫機器人斷續焊接工藝,.,45,前三角架焊接施工結果,.,46,電動車前叉焊接施工結果,.,47,松下機器人在自行車行業形成規模,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,.,48,鋼自行車叉架的連續焊縫,鋼自行車機器人連弧焊,機器人焊接質量好效率高（每件72秒）,自行車架叉機器人連續焊接工藝,鋼自行車架機器人MAG焊接焊縫（無魚鱗片）,.,49,連續焊接焊縫,連續焊縫可大幅提高生產效率，增強焊縫疲勞強度。使用機器人可保證焊接質量，有效降低勞動力成本。尤其適用以出口為主的自行車企業，電動車內藏焊縫以及對疲勞強度要求更高的電動自行車企業。,.,50,鋼自行車架叉機器人直流TIG自動填絲焊接,鋼自行車架叉魚鱗紋焊縫的機器人TIG焊接,.,51,鋁合金自行車架焊縫的機器人TIG自熔修整焊接,手工焊接的車架焊縫成形質量差，再由機器人鎢極氬弧焊（TIG）自熔修整，外觀焊縫漂亮美觀，質量優異。,鋁合金手工焊縫成形后,機器人TIG自熔修整后,機器人TIG自熔修整后焊縫美觀,機器人TIG自熔修整焊接作業,.,52,鋁合金自行車架機器人交流TIG焊接焊縫,鋁合金自行車架魚鱗紋焊縫的機器人TIG焊接,鋁合金自行車架機器人交流TIG焊接焊縫,鋁合金自行車架焊接接頭疲勞強度20萬次無開裂,.,53,鎂合金自行車架旋轉填絲機器人TIG焊接,鎂合金自行車架機器人交流TIG焊接焊縫,鎂合金自行車架焊接接頭疲勞強度22萬次無開裂,.,54,鋁合金自行車架機器人脈沖MIG焊接焊縫，焊接效率是手工TIG焊的3倍，且熔深大，強度高。,鋁自行車架機器人MIG焊接的進展,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,工件施工結果,焊接條件脈沖（低脈沖）A:170A2