工程师论文发表CO2气体保护焊在钢模板焊接中的应用

　　工程师论文发表期刊推荐《金属热处理》1958年创刊，1979年公开发行。办刊特点：1、研究所、学会、协会合办，拥有资深编委，开门办刊;2、理论联系实际，普及与提高并重，促进行业技术进步，努力为提高机电产品质量和企业的经济效益服务;3、注重国际交流，信息量大，精品意识强，广告宣传实际效果好。主要栏目：1、专题综述;2、新工艺、材料、设备;3、组织与性能;4、典型零件热处理;5、工艺改进与设备改造;6、计算机应用;7、专业化生产与管理;8、热处理标准化
　　摘要：针对工程钢模板焊接制造中工件焊接变形及焊缝质量难以稳定控制，产能低下等问题，搭建了机器人CO2气体保护焊焊接模板平台，采用平焊和立焊方式在不同板厚的碳钢板上进行了工艺实验。通过对焊接过程和焊缝成形的影响因素对比分析，确定了焊接参数范围，获得了良好的焊缝成形，为采用机器人批量保质保量焊接生产钢模板奠定基础。

　　关键词：CO2气体保护焊,机器人焊接,钢模板,焊接工艺

　　1.序言

　　随着现代高科技产品的发展和对焊接产品质量、数量的需求不断提高，以焊接机器人为核心的焊接自动化技术已有了长足的发展。焊接机器人是焊接自动化的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化生产方式[1，2]。刚性自动化设备通常都是专用的，只适用于中大批量产品的自动化生产，而建筑模板的生产特点是规格品种多而生产批量较少，如我国钢模板标准设计中，模板体系的规格达125种，因此传统自动化专机技术很难在建筑模板制造行业推广应用，因而在模板的焊接生产中，手工焊仍是主要的焊接方法。而现代焊接机器人技术的发展使小批量产品自动化焊接生产成为可能。由于机器人具有示教再现功能，完成一项焊接任务只需要人给它做一次示教，随后其即可精确地再现示教的每一步操作[3，4]。如果机器人去做另一项工作，无需改变任何硬件，只要对它在做一次示教即可。因此，在一条焊接机器人生产线上，可同时自动生产若干种焊件，十分适合建筑模板多规格品种和小批量生产的特点。

　　对建筑模板制造行业而言，国内对焊接机器人成套装备的研究还是一个空白，而且我国的建筑模板体系于国外有很大的不同，因此国外的建筑模板焊接机器人成套装备除了价格昂贵以外，其技术体系也不能很好的适应我国的国情。

　　CO2气体保护焊因其高效、低耗、易操作、生产量大、焊接变形小等优点，在汽车制造的弧焊加工自动化中广泛采用，特别是汽车车身薄板覆盖件及车桥、车厢、车架的焊接，CO2焊因其适用性广，自动化程度高，成本低，占有90%以上的比例[5]，因此，本文对建筑模板的机器人焊接过程及工艺参数进行研究，为提高建筑模板生产的整体制造水平和自动化程度，稳定产品焊接质量，改善工人劳动条件，提高产能，使建筑模板生产过程中的备料、拼装、焊接中关键工序的生产技术实现自动化奠定一定的基础。

　　2.钢模板焊接实验设计

　　母材由低碳钢板组成，焊丝选用LHQ50-6型CO2气体保护焊丝，其直径为1.2mm。具体试验方案如下：

　　(1)4mm钢板与4mm钢板的90°角焊缝，分平焊和立焊;

　　(2)4mm钢板与2mm钢板的90°角焊缝，分平焊和立焊。

　　由于试验中均为角焊缝焊接，故需在焊接前对模板进行点焊固定及定位。

　　3.模板机器人焊接试验

　　CO2气体保护焊接工艺参数的正确选择是获得高生产率和高质量焊缝的先决条件，各种焊接工艺参数的选择是以焊接生产率要求、被焊工件材料、焊缝的位置和形状，以及焊接设备情况为基础的。CO2气体保护焊接通常采用短路过渡及细颗粒过渡工艺，工艺参数主要包括：焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、送丝速度、焊丝伸出长度、气体流量、电源极性、焊枪角度及焊接方向[8-11]。

　　焊接过程中：焊枪角度均为70°～80°，气体流量均为15～20L/min，焊丝伸出长度均为2cm左右，焊丝直径为1.2mm，焊接方向平焊均是从右向左，立焊均是从上向下，平焊均加2mm摆动，立焊均不加摆动。

　　3.1 4mm钢板与4mm钢板角焊缝焊接

　　立焊时，采用自上向下焊接，可得到较好的焊缝成形与质量，这是由于在此焊接过程中保护气和电弧吹力方向均向上，对熔化金属产生向上的拖持力，阻碍其向下流动;而采用自下向上焊接时，保护气和电弧吹力促进了熔化金属的向下流动，导致焊缝成形及质量较差，。所以，在模板生产过程中立焊均采用从上向下焊接。

　　采用相同焊接方式(立焊)、送丝速度和电弧电压时，焊接速度的变化对焊缝成形有很大的影响，这主要是因为大焊速下，焊丝熔滴与母材熔融金属不能很好地融合，造成驼峰焊道缺陷，因此，采用二氧化碳气体保护焊焊接时，要获得成形美观的焊缝，不仅要有合适的匹配电弧电压，而且要采用与送丝速度相匹配的焊接速度是关键，而这一参数范围的确定必须建立在大量实验工艺研究的基础之上。

　　3.2 4mm钢板与2mm钢板角焊缝焊接

　　送丝速度太快会使得焊接电流过大导致母材烧穿而焊穿了钢板。为此，我们减小送丝速度，让焊接电流降低，解决里这样一问题，得到了焊接质量上佳的焊缝。

　　送丝速度较小使得焊接电流比较小而导致熔宽较窄，焊缝成形不是太好。当增大送丝速度后，熔宽明显增加。只有焊接电流即送丝速度合适，与母材厚度匹配时，焊缝成形才会较好，从而得到符合要求的焊缝，送丝速度太大或太小都是不行的。

　　综上所述，合适的焊接参数可以形成质量较好的焊缝，但如果参数不合适，就会形成焊接缺陷。因此，在焊接过程中，必须选取合适的焊接参数。

　　4.结论

　　通过不同板厚平、立焊工艺实验研究发现，当立焊时，采用自上向下焊接，可得到较好的焊缝成形与质量，这是由于在此焊接过程中保护气和电弧吹力方向均向上，对熔化金属产生向上的拖持力，阻碍其向下流动;而采用自下向上焊接时，保护气和电弧吹力促进了熔化金属的向下流动，导致焊缝成形及质量较差。所以，在模板生产过程中立焊均采用从上向下焊接。平焊时，送丝速度太快焊接电流过大会导致母材烧穿而焊穿钢板。通过减小送丝速度，让降低焊接电流，获得焊接质量上佳的焊缝。送丝速度较小焊接电流比较小而会导致熔宽较窄，焊缝成形不是太好。

　　参考文献：

　　[1]王彬.中国焊接生产机械化自动化技术发展回顾[J].焊接技术，2000，(3)：38-41

　　[2]薛龙，李明利，蒋力培等.焊接机器人高度随动跟踪器的设计[J].焊接技术，2002， (2)：36-39

　　[3]李涛.国产机器人走向实用化[J].机器人技术与应用，1999，(11)：8-9

　　[4]焦向东，潘际銮，张骅.交流MAG焊接电弧稳定性及其控制[J].焊接学报，1998.19