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【干貨】機(jī)器人點(diǎn)焊,焊接工藝基礎(chǔ)講解!

日期:2019-06-26 人氣: 來(lái)源:etongyue.com 作者:ABB機(jī)器人維修

簡(jiǎn)介:點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法,它適于制造可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。 點(diǎn)焊是把焊件在接頭處接觸面上的個(gè)別點(diǎn)焊接起來(lái)。 點(diǎn)焊要求金屬有較好的塑性。 鋁合金的點(diǎn)焊 鋁合金的應(yīng)用十分廣泛,分為冷作強(qiáng)化和熱處理強(qiáng)……
  
  點(diǎn)焊是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法,它適于制造可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。
  點(diǎn)焊是把焊件在接頭處接觸面上的個(gè)別點(diǎn)焊接起來(lái)。
  點(diǎn)焊要求金屬有較好的塑性。
  鋁合金的點(diǎn)焊
  鋁合金的應(yīng)用十分廣泛,分為冷作強(qiáng)化和熱處理強(qiáng)化兩大類。鋁合金點(diǎn)焊的焊接性較差,尤其是熱處理強(qiáng)化的鋁合金。其原因及應(yīng)采取的工藝措施如下:
  (1)電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率較高必須采用較大電流和較短時(shí)間,才能做到既有足夠的熱量形成熔核;又能減少表面過(guò)熱、避免電極粘附和電極銅離子向純鋁包復(fù)層擴(kuò)散、降低接頭的抗腐蝕性。
  (2)塑性溫度范圍窄、線膨脹系數(shù)大 必須采用較大的電極壓力,電極隨動(dòng)性好,才能避免熔核凝固時(shí),因過(guò)大的內(nèi)容拉應(yīng)力而引起的裂紋。對(duì)裂紋傾向大的鋁合金,如LF6、LY12、LC4等,還必須采用加大鍛壓力的方法,使熔核凝固時(shí)有足夠的塑性變形、減少拉應(yīng)力,以避免裂紋產(chǎn)生。在彎電極難以承受大的定鍛壓力時(shí),也可以采用在焊接脈沖之后加緩冷脈沖的方法避免裂紋。對(duì)于大厚度的鋁合金可以兩種方法并用。
 。3)表面易生成氧化膜,焊前必須嚴(yán)格清理,否則極易引起飛濺和熔核成形不良(撕開(kāi)檢查時(shí),熔核形狀不規(guī)則,凸臺(tái)和孔不呈圓形),使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低。清理不均勻則將引起焊點(diǎn)強(qiáng)度不穩(wěn)定。
  基于上述原因,點(diǎn)焊鋁合金應(yīng)選用具有下列特性的焊機(jī):
  1)能在短時(shí)間內(nèi)提供大電流
  2)電流波形最好有緩升緩降的特點(diǎn)
  3)能精確控制工藝參數(shù),且不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響
  4)能提供價(jià)形和馬鞍形電極壓力
  5)機(jī)頭的慣性和摩擦力小,電極隨動(dòng)性好。
  當(dāng)前國(guó)內(nèi)使用的多為300-600KVA的直流脈沖、三相低頻和次級(jí)整流焊機(jī),個(gè)別的達(dá)到1000KVA,均具有上述特性。也有采用單相交流焊機(jī)的,但僅限于不重要工件。
  點(diǎn)焊鋁合金的電極應(yīng)采用1類電極合金,球形端面,以利于壓固熔核和散熱。
  由于電流密度大和氧化膜的存在,鋁合金點(diǎn)焊時(shí),很容易產(chǎn)生電極粘著。電極粘著不僅影響外觀質(zhì)量,還會(huì)因電流減小而降低接頭強(qiáng)度。為此需經(jīng)常修整電極。電極每修整依次后可焊工件的點(diǎn)數(shù)與焊接條件、被焊金屬型號(hào)、清理情況、有無(wú)電流波形調(diào)制,電極材料及其冷卻情況等因素有關(guān)。通常點(diǎn)焊純鋁為5-10點(diǎn),點(diǎn)焊LF6,LY12時(shí)為25-30點(diǎn)。
  防透鋁LF21強(qiáng)度低,延性后,有較好的焊接性,不產(chǎn)生裂紋,通常采用固定不變電極壓力。硬鋁(如LY11、LY12),超硬鋁(如LC4、LC5)強(qiáng)度高、延性差,極易產(chǎn)生裂紋,必須采價(jià)形曲線的壓力。但對(duì)于薄件,采用大的焊接壓力或具有緩冷脈沖的雙脈沖加熱,裂紋也不是不可避免的。
  采用價(jià)形壓力時(shí),鍛壓力滯后于斷電的時(shí)刻十分重要,通常是0-2周。鍛壓力加得過(guò)早(斷電前),等于增大了焊接壓力,將影響加熱,導(dǎo)致焊點(diǎn)強(qiáng)度降低和波動(dòng)。鍛壓力加得過(guò)遲,則熔核冷卻結(jié)晶時(shí)已經(jīng)形成裂紋,加鍛壓力已無(wú)濟(jì)于事。有時(shí)也需要提前于斷電時(shí)刻施加鍛壓力,這是因?yàn)殡姶艢忾y動(dòng)作延遲,或氣路不暢通造成鍛壓力提高緩慢,不提前施加不足以防止裂紋的緣故。
  2、點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)
  (1)機(jī)器人本體  
  (2)伺服/氣動(dòng)點(diǎn)焊鉗  
  (3)電極修磨器   
  (4)管線包  
  (5)焊鉗控制電纜  
  (6)水氣單元  
  (7)焊鉗冷水管  
  (8)焊鉗回水管  
  (9)點(diǎn)焊控制器冷水管(空冷不需要)  
  (10)冷水機(jī)   
  (11)點(diǎn)焊控制器  
  (12)機(jī)器人變壓器  
  (13)焊接電纜  
  (14)機(jī)器人控制器  
  (15)焊接控制器通訊線纜   
  (16) (17) (18)機(jī)器人線纜  
  (19)伺服編碼器線纜  
  (20)機(jī)器人示教器  
  (21)冷卻水開(kāi)關(guān)  
  (22)供電電源
  根據(jù)白車身點(diǎn)焊焊鉗負(fù)載及臂展的統(tǒng)計(jì),一般要求選擇的機(jī)器人負(fù)載在180KG以上,臂展在2.5M以上就能滿足大部分點(diǎn)焊工位的要求,如果有換槍盤或內(nèi)置管線包,則負(fù)載相應(yīng)加大20KG。
  焊接控制器分為工頻和中頻兩種,焊接控制器有以下功能:
  1、通過(guò)初級(jí)和次級(jí)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)電流的精確控制,控制精度超越普通的同類產(chǎn)品,可有效避免焊點(diǎn)虛焊、焊穿等缺陷。
  2、焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器功能,有效防止漏焊,并可自動(dòng)進(jìn)行電極修磨及電極壽命維護(hù),保證焊點(diǎn)直徑。
  3、獨(dú)立監(jiān)控焊核成長(zhǎng),并獨(dú)立補(bǔ)償實(shí)際焊核與要求焊核的變化。
  4、確保每個(gè)焊點(diǎn)直徑。
  5、自動(dòng)補(bǔ)償焊接擾動(dòng)。
  6、焊接過(guò)程中焊接時(shí)間和電流自適應(yīng)變化。
  7、在線儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù)及曲線。
  中頻焊接控制器變壓器更小更輕,能提供持續(xù)高能量,電流調(diào)整更快更精確,可應(yīng)用于:鍍鋅板、高強(qiáng)度鋼板、鋁合金板、3層板焊接及大喉寬焊鉗。
  擁有緊湊的脈沖形式,沒(méi)有感應(yīng)損耗,小于1毫秒的調(diào)整,沒(méi)有電流峰值,沒(méi)有多余的冷卻時(shí)間,從而提供更高的能量,減少電極的熱量和機(jī)械壓力。中頻相較于工頻電極壽命增加30 – 50%并提供20 – 32 % 的節(jié)能。
  此外,中頻焊接控制器還有以下特點(diǎn):焊接參數(shù)的精確調(diào)整(動(dòng)態(tài)調(diào)整和自適應(yīng)的調(diào)整);沒(méi)有材料過(guò)熱(較少的飛濺)。
  點(diǎn)焊鉗:用于實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接的工件(板材)的加壓。機(jī)器人使用的焊鉗通常是變壓器與鉗體安裝在一起,成為一個(gè)整體,稱為“一體式焊鉗”。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)打點(diǎn)位置的特殊性,對(duì)焊鉗鉗體須做特殊的設(shè)計(jì),只有這樣才能確保焊鉗到達(dá)焊點(diǎn)位置。
  機(jī)器人點(diǎn)焊鉗必須與點(diǎn)焊工件所要求的焊接規(guī)范相適應(yīng),基本原則是:
  1、根據(jù)工件的材質(zhì)和板厚,確定焊鉗電極的最大短路電流和最大加壓力;
  2、根據(jù)工件的形狀和焊點(diǎn)在工件上的位置,確定焊鉗鉗體的喉深、喉寬、電極握桿、最大行程、工作行程等;
  3、綜合工件上所有焊點(diǎn)的位置分布情況,確定選擇何種焊鉗,通常有四種焊鉗比較普遍,即:C型單行程焊鉗、C型雙行程焊鉗、X型單行程焊鉗、X型雙行程焊鉗;
  4、在滿足以上條件的情況下,盡可能地減小焊鉗的重量。
  伺服焊鉗相較氣動(dòng)焊鉗的優(yōu)勢(shì):
  1、機(jī)器人與焊鉗同步協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),大大提高生產(chǎn)節(jié)拍
  2、焊接中壓力與熱量同步增長(zhǎng),更可靠保證焊點(diǎn)質(zhì)量
  3、擴(kuò)展工藝過(guò)程控制
  4、增強(qiáng)診斷及監(jiān)控
  5、簡(jiǎn)化焊鉗設(shè)計(jì),提高柔性
  6、降低維修率,提高運(yùn)行時(shí)間
  7、減少生產(chǎn)成本(耗氣,備件)
  8、一個(gè)焊接循環(huán)后自動(dòng)調(diào)整電極帽零位
  9、換槍后檢查/調(diào)整焊鉗,在斷開(kāi)伺服控制時(shí)焊鉗臂位移后可進(jìn)行修正焊鉗零位
  減少生產(chǎn)節(jié)拍體現(xiàn)在:
  1、使焊點(diǎn)間及障礙物的跳轉(zhuǎn)路徑最小化。
  2、可隨意縮短電極開(kāi)口減小關(guān)閉焊鉗時(shí)間。
  3、焊接開(kāi)始信號(hào)發(fā)出后可更快更好的控制加壓。
  4、焊接完成信號(hào)發(fā)出后可更快打開(kāi)焊鉗。
  5、更快的更改焊接壓力。
  6、減小電極更換及修磨時(shí)間。
  7、換槍、電極修磨及更換后快速標(biāo)定。
  提高焊接質(zhì)量體現(xiàn)在:
  1、軟接觸可實(shí)現(xiàn)極少的產(chǎn)品沖擊
  2、高精確度的可重復(fù)性加壓
  3、焊接中精確恒壓控制
  4、更穩(wěn)定的電極管理及控制
  增強(qiáng)診斷及監(jiān)控體現(xiàn)在:
  1、壓力監(jiān)控,防止壓痕過(guò)深、焊點(diǎn)裂紋現(xiàn)象
  2、電極帽診斷,監(jiān)控電極磨損
  3、電極修磨器狀況
  4、多層板的聯(lián)結(jié)狀態(tài)
  5、換槍及急停后的位置診斷
  簡(jiǎn)化焊鉗設(shè)計(jì),提高柔性:
  1、焊接壓力范圍增大
  2、無(wú)大開(kāi)口及小開(kāi)口限制,優(yōu)化焊鉗臂定位
  3、不同工作站利用同一個(gè)焊鉗設(shè)計(jì),減少數(shù)量
  4、電機(jī)集成化,減小焊鉗質(zhì)量
  5、其高柔性便于在項(xiàng)目前期確定焊鉗設(shè)計(jì) 
  降低維修率,提高運(yùn)行時(shí)間體現(xiàn)在:
  1、更容易進(jìn)行錯(cuò)誤追蹤
  2.診斷及預(yù)防性保養(yǎng)
  3、減少備件數(shù)量
  4、排除平衡問(wèn)題 
  減少生產(chǎn)成本體現(xiàn)在:
  1、耗氣量
  2、電機(jī)帽消耗
  3、電機(jī)桿消耗
  4、維修費(fèi)用
  5、易于編程
  電極修磨器:
  通常在點(diǎn)焊生產(chǎn)時(shí),電極上通過(guò)的電流密度很大,再加上同時(shí)作用的比較大的加壓力,電極極易失去其原有的形狀,這樣對(duì)焊核的大小就不能很好的控制;同時(shí)由于電極的導(dǎo)電面的氧化造成導(dǎo)電能力下降,點(diǎn)焊時(shí)通電電流值就不能得到很好的保證。為了消除這些不利因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響,必須使用電極修磨機(jī)定期對(duì)電極進(jìn)行修磨。
  管線包:
  機(jī)器人管線包主要是用于連接機(jī)器人終端執(zhí)行器(換槍盤,焊鉗等)應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的一套線束系統(tǒng);該線束具備以下幾種特點(diǎn):
  1、滿足設(shè)備的應(yīng)用功能
  2、具有較好的使用壽命
  3、盡量不限制機(jī)器人的工作范圍
  4、便于安裝和維修

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