机器人焊接工艺、电源选择及工程案例

机器人焊接工艺、电源选择及工程案例唐山松下产业机器有限公司松下焊接（中国）技术应用中心王玉松目录：1、机器人的焊接工艺要点2、机器人配套的焊接电源选择3、机器人常见问题的解决及工艺案例思考的问题：弧焊机器人的工艺和电源选择及各项性能调试如何与焊接电弧、焊缝成形联系起来？焊接出最佳品质、用户满意的焊接接头？敏锐地发现问题、细致地分析问题、正确地判断问题、快速地解决问题。少走弯路！GMAW---熔化极气体保护焊•CO2(99.8%CO2气体保护焊)•MTS控制技术--飞溅量约减少50%•STT控制技术—表面张力过渡（管道打底焊专用技术）•MAG（75-95%Ar+25-5%CO2混合气体保护焊）标准气体配比（80%Ar+20%CO2）•SP--MAG控制技术--飞溅量约减少80%•脉冲MAG焊接—无飞溅焊接•CMT控制技术—脉冲冷金属过渡焊接技术•MIG(99.99%Ar)•直流A/B双脉冲控制技术（TAWESE直流脉冲MIG、400GE2、500GZ）•交流脉冲MIG焊接铝合金技术（TAWESE交流脉冲MIG、350AZ脉冲交直流MIG）•不锈钢实心焊丝脉冲MIG焊气体：»(98.00%Ar+2.00%O2)»(95.00%Ar+5.00%CO2)飞溅原理抽丝原理GTAW--非熔化极惰性气体保护焊TIG---（钨极氩弧焊）•不加丝自熔化焊（外观整形TIG焊）•手工填丝、自动填丝、热填丝焊•A—TIG焊（予涂熔剂增加熔深）•TIG点焊•交流变频（30—400Hz)TIG焊•交流变极性TIG焊•PAW（等离子弧焊、微束等离子弧焊）其它焊接方法:•FCAW----药芯焊丝气保护焊、自保护焊•SAW----埋弧自动焊（单丝、双丝、四丝）•SMAW----焊条电弧焊•EGW----气电立焊•窄间隙焊接（MAG焊、TIG窄间隙、埋弧焊窄间隙）•高速焊接（单丝MAG焊、双丝MAG焊）•复合电弧焊接（MAG+TIG、激光+MIG、PAW+MAG等）•FSW--搅拌摩擦焊•激光焊等等焊接工艺技术精益化管理•众多企业开始起步“精益管理”，建立精益企业研究中心；下大力量整改焊接管理系统，在创产品最优化的同时，杜绝浪费。•企业追求的目标：——精益优质化焊接；——高效自动化焊接；——节能低成本化焊接：•我们积极对应企业的精益化焊接管理需求，在人、机、料、法、环的全面、全方位、全过程焊接质量管理中，提供“满意+惊喜+不可思议”的服务，为企业创造最好的经济效益，为企业股东创造最大的利润。223311超越阶段：超越标杆及标准，引领焊接生产方向超越阶段：超越标杆及标准，引领焊接生产方向规范化阶段：解决现状问题，建立企业焊接标准规范化阶段：解决现状问题，建立企业焊接标准提升及达标阶段：学习标杆，掌握标准，进行PDCA循环改进提升及达标阶段：学习标杆，掌握标准，进行PDCA循环改进2011年2012年焊接生产技术发展方向应该是：1）从切割下料到结构件焊接全部实现作业标准化；2）消除纯手工作业的焊接模式，使用工装或模板进行结构件组对；3）应用专机、机器人焊接技术，建立机器人焊接生产线。企业焊接技术实力、竞争实力的提升环(Environment)其他法(Method)：产品（Q/C/D）•产品标准•工艺技术标准、严格的工艺规程•质量体系标准，•作业标准•建筑物•6S（以安全为前提）•专机、工装与工位器具•高效装备•全员设备维护•原辅材料•采购件•检测手段•测量系统•作业标准达标料(Material)机(Machine)人（Man）焊接产品=∑人·机·料·法·环·其他焊接质量提升的五大环节高超的焊工技能和实践经验高品质、高可靠性的焊机性能•高质量的焊接材料良好的焊接环境机器人MAG焊接飞溅大的改善问题图片正确图片问题1：“F”机器人飞溅较大。”C“机器人几乎无飞溅。问题2：焊接规范不匹配，或配置的电源性能低，无波形控制，无抑制飞溅的功能。问题图片对策：精细调节规范参数，查找电源的性能，匹配最佳电源。现状标杆/标准问题与对策满足用户需求，解决焊接工艺难题。•用户技术条件：产品类型、母材成分及牌号、板厚（管直径及壁厚）、接头形式、焊接位置、焊接质量及技术要求等，充分交流。•解题要求：工艺案例+资料查询+实践经验+焊接实验+综合分析•求知方案：焊接方法（焊机、机器人选型）、焊接材料（种类及规格）、焊接工艺参数、焊接质量控制要点、•论证结果：质量、效率、成本三方面工艺方案比较，选定最佳方案。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”的精细控制技术滞后。•焊接变形的产生及控制等等。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（每批试件要在10—20件以上）。•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。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。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、熔深浅等的解决办法。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）10.收弧电流/电压/时间2.焊接电压和焊接电压的修正11.保护气体成分和流量3.焊接速度（线能量）12.焊枪摆动轨迹4.干伸长度13.摆枪宽度5.焊接接头位置（平、立、横、仰）14.摆枪频率6.跟踪偏移量（焊丝指向位置）15.两侧停留时间7.焊枪工作角16.焊接脉冲电流8.焊枪前倾角（焊枪行走角）17.焊接基值电流9.焊丝直径选择18.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。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丝干伸长度的诸多影响因素叉车厚板的机器人焊接•焊接电流290A左右，焊道分为9层，多层多道焊，每层皆为单层摆动填满。焊枪行走角错误（左向焊）、干伸长过大、两侧未停留等原因造成无熔深，不如手工焊的熔深大。焊枪姿态改为右向焊，喷嘴削短5mm，干伸长20mm,两侧停留0.2s；改善后熔深2mm无熔深熔池流淌超前未熔合焊枪角度的正确与错误焊枪位置与焊缝成形的关系正确的焊枪角度错误的焊枪角度爬坡焊爬坡焊下坡焊下坡焊在焊根和装配点焊部位的引弧缺陷无收弧和有初期、有收弧的比较无收弧与弧焊机器人相配套的弧焊电源如何选择？与弧焊机器人相配套的弧焊电源如何选择？350/500GR3350/500GL3300WX4400GE2300BP4碳钢及低合金钢焊接焊接------机器人选择焊接电源机器人选择焊接电源碳钢及低合金钢钢实心焊丝钢药芯焊丝板厚无脉冲（CO2/MAG）有脉冲（MAG）钛型（CO2）无脉冲金属粉型（CO2/MAG/MIG)无脉冲/有脉冲0.8—4.0350GR3/GS1350GR3/GL32.0—6.0350GR3350GL3350GR3350GR3/GL36.0—40.0500GR3500GL3500GR3500GR3/GL3焊接母材板厚、焊丝类别、焊接方法、焊接电源（供参考）不锈钢不锈钢实心焊丝不锈钢药芯焊丝板厚有脉冲（MIG）（98%Ar+2%O2）钛型（CO2）无脉冲金属粉型有脉冲（MAG/MIG）1.5—4.0350GL3/400GE2350GL3/400GE22.0—6.0350GL3/400GE2350GR3350GL3/400GE26.0—40.0500GL3500GR3500GL3不锈钢MIG焊接焊接------机器人选择焊接电源机器人选择焊接电源焊接母材板厚、焊丝类别、焊接方法、焊接电源（供参考）铝合金焊接焊接------机器人选择焊接电源机器人选择焊接电源400GE2直流脉冲MIG焊机TAWERS中频脉冲/A、B双脉冲交流TIG适合板厚直流脉冲MIG交流脉冲MIG300WX4交直流TIG焊机300BP4交直流变频TIG焊机2.0—16.01.5—10.01.0—10.01.5—6.01.0—6.0不锈钢的TIG焊接配置：300WX4焊机用直流TIG功能；焊接1.0—4.0薄板一般用低频脉冲特性：频率1.0—4.0Hz；脉冲宽度50%；焊接电流10—20A（维弧电流）；脉冲电流以熔化母材和焊丝的能量为准，一般80—160A。焊接母材板厚、焊接方法、焊接电源（供参考）依据板厚正确选择焊丝直径及焊接方法依据板厚正确选择焊丝直径及焊接方法经常看到现场焊丝直径和板厚匹配不当的事件发生，如用Φ1.2的焊丝焊接2mm薄板，难度很大；焊缝合格率很低。下表为焊接方法、焊丝直径与板厚的关系（供参考）。钢实心焊丝钢药芯焊丝焊丝直径无脉冲（CO2/MAG）有脉冲（MAG/MIG）钛型（CO2）金属粉型（/MAG/MIG)Φ0.8T=0.7—3.0T=1.5—3.0Φ1.0T=2.0—6.0T=2.0—5.0T=1.5—5.0Φ1.2T=6.0—80.0T=4.0—100.0T=2.0—80.0T=1.5—60.0Φ1.4T=8.0—100.0T=4.0—100.0T=6.0—100.0焊接方法、焊丝直径与板厚T的关系（供参考）依据板厚正确选择焊丝直径及电流范围依据板厚正确选择焊丝直径及电流范围焊丝直径：焊接板厚范围：焊接电流适用范围Φ0.80.8—4.080—160AΦ1.02.0—6.0100—240AΦ1.24.0—120.0120—400AΦ1.48.0—150.0140—450AΦ1.616.0—200.0400—600A(注：Φ1.6焊丝使用量较少)依据电流范围正确选择焊枪和焊机依据电流范围正确选择焊枪和焊机TIGTIG焊：焊：焊接电流≤180A用风冷焊枪；≥180A用水冷焊枪MAGMAG焊：焊：焊接电流≤300A用500A风冷焊枪；≥300A用水冷焊枪TIGTIG自动填丝机仅限于专机和机器人焊接，不适合手工仅限于专机和机器人焊接，不适合手工TIGTIG操作操作脉冲脉冲MIGMIG焊铝：焊铝：必须用水冷焊枪，冷却焊丝—冷却熔滴；冷却焊枪—送丝稳定性好。薄板焊接Φ0.8细焊丝送丝软管的更换内径Φ1.7送丝管内径Φ1.5送丝管内径Φ1.7送丝管适合Φ1.2焊丝内径Φ1.5送丝管适合Φ1.0焊丝内径Φ1.2送丝管适合Φ0.