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机器人焊接工艺相关要点

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机器人焊接工艺相关要点

 
·焊接机器人起弧速度(焊接节拍):
影响焊接节拍的因素有很多,从两方面来说:
1.从系统侧:
①焊接工艺参数设置:
电弧检测确认时间--该参数直接影响起弧速度,当设置的该参数生效后会经过改设置时间后才会认为起弧成功 再进行下一步动作。建议对起弧速度有要求的场合将此参数设置为0。
②焊丝的处理:由于在焊接中焊丝接触到母材需要一定的时间,这段时间其实也是起弧慢的一个原因,如果能控制焊丝干伸长在焊接点刚好接触到母材,这时就能省掉焊机吐丝的一些时间,对焊接的节拍影响还是比较大的。(可参考松下的提升起弧、飞行起弧功能)
2.从焊机侧:(以麦格米特焊机焊接时序为例,见下图:)
 
可以看到 提前送气 和空载电压(慢送丝)是影响起弧时间的关键因素,这两个时间可以在焊机端设置参数为0来屏蔽掉。将这两个参数尽可能的设置为最小值(0),在起弧时,速度会有明显的提升。
3.环境的搭建:
送丝不畅会导致焊接起弧的成功率和效率,一般来说焊枪的管长和导电嘴的通畅以及送丝机的压力和送丝管的弯曲程度都会影响到送丝的通畅与否。
1.焊枪的管长
大多数情况下 焊枪的长度取决于机器人本身的结构,焊枪供应商可以根据机器人的连杆和法兰定制适合机器人的焊枪,焊枪在假设时应避免前端送丝管的弯曲和折扭,正确的送丝长度可以明显的改善因送丝不畅导致的焊接效果不良,正确的送丝长度如下图所示:
 
2.导电嘴的通畅:
导电嘴作为弧焊作业中的易损件,是影响焊接质量的重要因素,由于在焊接中可能会出现爆燃使焊丝粘住导电嘴,以至于导致送丝不畅,应该定期检查导电嘴的通畅性。若在爆燃后,导电嘴被堵住,应及时清理或更换新的导电嘴。用小段焊丝插入导电嘴中反复推送抽回,与新的导电嘴进行比较,如果有发涩或是堵住出不来的情况,就应该更换导电嘴了,在碳钢焊接时导电嘴的选型尽量选 松下 焊丝尽量选择质量好的如 大西洋等口碑较好的品牌。
 
3.送丝机的压力
这是一个很容易被人忽视的问题,实际上也是很能直接影响送丝通畅的条件。一般认为压杆压得越紧越好,其实不然,正确的压力应该如下这样调整至最佳值:
在焊接环境搭建完成后,a.通过系统的手动送丝/退丝功能控制焊丝的送出和回抽;b.在送丝机一段调整压力的大小,手动旋紧/送送丝机上的压力旋钮,如下图位置:
 
手动送丝的同时尽量将压力旋钮调松,直到送丝轮松的快要送不出焊丝的时候稍微紧一点压力,让其刚好能将丝送出,此时的压力是最好的。
4.送丝管的弯曲程度
送丝管尽量不要有弯曲,让其保持顺畅,会明显改善送丝不畅的问题。
 
 
 二·焊接机器人焊接质量
焊接质量不仅和送丝的顺畅有关,还与很多外界条件和焊接工艺有关,保证焊接质量的前提是要在大环境的稳定和工艺的正确运用,具体的参考如下:
①外部环境的搭建:焊接的外部环境有着非常高的要求:a上文提到的送丝通畅的问题 b焊接工作台要可靠接地 c 保护气体流量的控制 :焊薄板一般控制在 12-15 L/min ;焊厚板一般控制在15-20 L/min。
 
②焊接工艺
焊接机器人工艺包含:A 焊接参数的设置   B 焊接实际技巧
A焊接参数的设置:
焊接成型的重要条件是设置的焊接参数,包括电流、电压、时间等基本参数和再启动、电弧检测、预备送气、水冷异常等特色功能参数等等。焊接参数的选择是比较困难的,因为各种焊接参数不是孤立的,而是相互影响的。焊接参数都要大量的反复实验进行确定,一下是比较常用的几个参数的确定思路:
 
电流、电压、时间参数最能直接影响焊接的结果;一般来说:电压影响焊接的熔池的宽度,电流影响焊接熔池的深度,在调节上一般可以遵从:电压越大,熔池宽度越宽;电流越大,熔池深度越深的规律,反之亦然。电流电压的具体数值要靠实际分析来得出,焊接的经验很重要 一般焊机都会自带一个专家库,在使用一元化焊接的时候实际上就启用了专家库,在此基础山进行微调往往能得到较好的效果。
 
举个例子,上图中中间的焊缝就比较窄,通过使送丝通畅,适当增加电压就能焊出较好的效果(如最下的焊缝)。焊接电压设置不能过大,否则会出现咬边的现象,如下图:
 
焊缝和母材接触的部分有塌陷,如“峡谷”,而两边又翘起,这就是咬边的现象,可以通过减小焊接电压来实现。
有时会按需设定起弧/收弧的电流电压,一般来说,起弧的电流电压比焊接电流电压大(是焊接电压的120%—140%左右),当然也有可能比实际焊接电流电压小,据实际而定。
当所有其他参数保持恒定,焊接电流(送丝速度)增加将引起如下的变化:
a) 增加焊缝的熔深和熔宽
b) 提高熔敷率
c) 增大焊道的尺寸
另外,焊接中焊接时间的增大(速度的减小)可以理解为变相的增大了焊接的电流电压,熔池会变得更深更宽,如果焊接时间太长(速度太小)有可能会烧穿工件造成损失。一般来说,焊机厂商都会存一个专家库在焊机中,比如一元化焊接,就是用户设置一个焊接电流焊接自动匹配出一个焊接的电压,可以在参考值上进行微调。所以,不同类型的焊缝和母材以及保护气、焊丝类型、焊丝直径,焊丝种类对焊接的参数要求也不一样。
 
提前、滞后送气 一般来说,提前送气和滞后送气不是焊接必须的参数,提前送气时间一般较短,都在0.2s左右,设置了以后会影响焊接的节拍,使起弧时间变长,滞后送气一般都设置为1s左右,用于保护还未冷却的熔池,具体的参数设置要根据现场的焊接要求来确定。
 
焊接机器人速度 焊接速度是指电弧沿焊接接头运动的线速度。其他条件不变时,中等焊接速度是熔深最大,焊接速度降低时,则单位长度焊接上的熔敷金属量增加。在很慢的焊接速度时,焊接电弧冲击熔池,而不是母材。这样会降低有效熔深。焊道也将加宽。
相反,焊接速度提高时,在单位长度焊焊缝上尽管电弧传给母材的热量减少,但是由于电弧能排斥熔池金属和直接作用于熔池底部的母材上,使其受热增加。但是,当进一步提高焊速,使在单位长度焊缝上向母材过渡的热能减少。再提高焊接速度就产生咬边倾向。原因是高速焊接时融化金属不足以填充电弧所熔化的路径和熔池金属在表面张力的作用下而向焊缝中心聚集的结果。当焊接速度更高是,还会产生驼峰焊道,这是因为液体金属熔池较长而发生失稳的结果。
 
焊丝伸出长度 焊丝伸出长度是指导电嘴头到焊丝末端之间的距离。随着焊丝伸出长度的增加,焊丝的电阻也增大。电阻热引起焊丝的温度升高,同时也引起少许增大焊丝的熔化率。另一方面,增大焊丝电阻,在焊丝伸出长度上将产生较大的电压降。这一现象传感到电源,就会通过降低电流加以补偿。于是焊丝熔化率也立即降低,这样一来将获得窄而高的焊道。当焊丝伸出长度过大时,将使焊丝的指向性变差和焊道成形恶化。短路过渡时合适的焊丝伸出长度是 6~13mm。在起弧点,焊丝伸出的长度越靠近工件,起弧就越快。
 
起弧收弧电流电压 一般来说,在碳钢的焊接中,起弧和收弧不是必须的,对于一些对焊接要求较高的情境下,可以适当使用。但一般时间设置较短(1s以内)。
 
起弧确认时间 是机器人控制器端的参数,该参数用于在设置时间内一直检测返回起弧信号,如果超过时间没起弧,系统就会报警,机器人停下,焊接起弧失败。一般来说该参数时间设置越大,起弧越容易,但由于此参数设置过大会导致起弧信号不来时焊丝伸出过长导致其他事故。一般建议设置为1~5s。
 
慢送丝速度 是指在起弧开始后焊丝伸长到母材表面过程中的送丝速度,该参数需在焊机侧设置生效。起弧信号由发出到焊丝接触到母材,继而成功起弧。所以,慢送丝速度和起弧开始时焊丝距母材的长度直接影响起弧时间的快慢。所以该参数可以设置的大一些,一般默认的值为1.4m/min~3.6m/min。根据实际情况加大速度,如果慢送丝速度过大会导致爆燃的现象发生,需避免。
 
    回烧时间是指在焊接结束后焊丝会在焊接的结束点继续燃烧一段时间,以此来控制干伸长度,在焊接结尾,一般会经历一下几个后处理动作:收弧→回烧→削球→防粘丝→滞后送气→回抽丝。回烧在焊接中是很有必要的,可以很好的控制焊接后的干伸长度,从而对下一次起弧时间有一定的决定作用。一般回烧时间控制得当还有削球、防粘丝等功能,推荐设置值为0.06s~0.08s。
    B 焊接实际技巧 除了合理的设置焊接参数以外,在焊接中还有很多实用技巧来控制焊接效果。
    焊丝倾角 焊枪相对于焊接接头的方向影响着焊道的形状和熔深。这种影响比电弧电压或焊接速度的影响还要大。焊枪角度可用下述两个方面来描述:焊丝轴线相对于焊接方向之间的角度(行走角)和焊丝轴线和相邻工作表面之间的角度(工作角)。当焊丝指向焊接表现的相反方向时,称为右焊法;当焊丝指向焊接方向时,称为左焊法。焊丝角度和它对焊道成形的影响见下图:
 
 
当其他焊接机器人条件不变时,焊丝从垂直变为左焊法时,熔深减小而焊道变为较宽和较平。在平焊位置采用右焊法时,焊池被电弧力吹向后方,因此电弧能直接作用于母材上,而获得较大的熔深,焊道变为窄而凸起,电弧较稳定和飞溅较小。对于各种焊接位置,焊丝的角度大多选在10°~15°范围内,这时可实现对熔池良好的控制和保护。在机器人焊接中多采用左焊法,该法可提供良好的清理作用,熔池在电弧力作用下,熔化金属被吹向前方,促进了熔化金属对母材的润湿作用和减少氧化。另外在半自动焊时,采用左焊法容易观察到焊接接头位置,便于确定焊接方向。
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