焊接機(jī)器人培訓(xùn)

SGM焊接機(jī)器人培訓(xùn)教程李永剛2008年5月SGM焊接基礎(chǔ)知識（熔化極氣體保護(hù)焊）白焊的種類SGM、焊接的原理ndSGMShougang Motoman Robot Co., Ltd.#白焊的種類SGMShougang Motoman Robot Co., Ltd.#白焊的種類SGM保護(hù)氣由噴嘴噴出將特焊接區(qū)域的空氣排開，焊絲與母材 間發(fā)生直流電弧，電弧熱使焊絲與母材熔化，焊絲頭部的熔融金屬向母材過渡形成焊縫。送絲輾(ROLL)焊絲(WELDING WIRE)導(dǎo)電嘴(CONTACT TIP)噴嘴(NOZZLE)保護(hù)氣(SHIELDING GAS)_T-IL,_ He. Ar+He I使用惰性氣體(Ar. He)保護(hù)的MIG溶接法(MIG WELDING)， 使用C02氣體保護(hù)的C02氣保焊接法(CO2 WELDING).以及使 用兩者的混合氣體保護(hù)的MAG溶接法(MAG WELDING )都稱為 熔化極氣體保護(hù)焊。實榕絲 _i-惰皆體借腭(SOLID WIRE)(MiG MELDING)-混站體俗朋(MAG WELDING)r- Ar+Qz+fCOz)I Ar+COz氣體借去 (GAS SHIEDINGME1AL ARC WELDING)C02氣體俯瞬(MIG WELDING)斗嚴(yán)I CO2+02保護(hù)氣Shougang Motoman Robot Co., Ltd.5白焊的種類SGMShougang Motoman Robot Co., Ltd.#白焊的種類SGMr CO2I丄 COz+Ar絲(FLUXCORHJVWRE) Shougang Motoman Robot Co., Ltd.6護(hù)焊的特點(diǎn)SGM通過送絲車?yán)ミB續(xù)地將焊絲從焊槍的導(dǎo)電嘴中送出，導(dǎo)電嘴向 焊絲供電，這樣，電機(jī)與母材間就產(chǎn)生電弧。在電弧及熔池 周圍由于保護(hù)氣的存在而使C02為主的混合型的大氣被隔開， 從而，電弧得以產(chǎn)生。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.7護(hù)焊的特點(diǎn)SGMShougang Motoman Robot Co., Ltd.#護(hù)焊的特點(diǎn)SGM焊絲的作用 有兩個填充金屬Shougang Motoman Robot Co., Ltd.8'的主要設(shè)備及功能Shougang Motoman Robot Co., Ltd.9Shougang Motoman Robot Co., Ltd.#提供焊接所需要的熱源焊接電源焊槍motoweld!焊絲輸出的尾端，保 證焊接電弧的穩(wěn)定性。連續(xù)、穩(wěn)定地輸送焊 接時所需要的焊絲。工 -:送絲機(jī)構(gòu)焊槍電纜輸送焊接時所需要的 焊絲、保護(hù)氣或冷卻 水等。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.#Shougang Motoman Robot Co., Ltd.10a）焊槍姿態(tài)焊槍目標(biāo)角和行進(jìn)角行進(jìn)角（推進(jìn)角）一般地，使用前 進(jìn)法焊接時，行 進(jìn)角度較大時， 熔融金屬被吹向 電弧的前方，熔 深較淺，飛濺較 大。行進(jìn)角（后退角）使用前進(jìn)法焊接時，熔融金屬被吹向 電弧的后方，直接與母材產(chǎn)生電弧， 熔深較深，焊縫余高易形成。在開坡口、易產(chǎn)生熔融金屬被吹向前 方的場合采用后退法焊接。焊接方向Shougang Motoman Robot Co., Ltd.#Shougang Motoman Robot Co., Ltd.11的位置。焊實施的關(guān)鍵點(diǎn)b）焊槍姿態(tài)焊槍目標(biāo)位置焊槍目標(biāo)位置是指為了達(dá)到焊絲的尖端點(diǎn)在焊縫上的所指向一般地，根據(jù)立板的 熔深情況，對偏移量a 進(jìn)行調(diào)整。c)焊絲的牌號及直徑焊接時所選擇的焊絲及其直徑是決定焊接質(zhì)量的比較關(guān)鍵的因素。一般地，焊絲的選擇是與所要焊接的母材的成分和力學(xué)性能所決定的， 建議焊接生產(chǎn)單位一定要向焊絲生產(chǎn)廠家咨詢焊絲的成分及焊絲的適用對 象，以免造成焊接接頭的性能不能達(dá)到要求。焊絲直徑在熔化極氣保焊中通常與所使用的焊接電流的大小相關(guān)，也 與焊縫的形狀相關(guān)。焊絲種類焊絲直徑(mm)適用的電流范圍(A)實芯焊絲0.640-900.850-1200.960-1501.070-1801.280-3501.6300-500藥芯焊絲1.280-3501.6200-450焊絲直徑與適用電流間的關(guān)系焊接電流對焊絲的送給速度有 較大的影響。焊機(jī)的最大送絲 速度通常在15mm/min,細(xì)徑焊 絲可使用的最大電流有上限要 求。如果堅持使用大電流，熔 池中金屬不足，焊縫外觀比較 難看，由于熔融較深，導(dǎo)致焊 接裂紋發(fā)生。d）焊接電流與焊接電壓（1）這兩個參數(shù)是焊接規(guī)范的主要參數(shù)，它們之間的匹配性直接影響著電 弧的穩(wěn)定性，從而也就影響著焊接質(zhì)量。電弧熱能不僅熔化母材，還要熔化焊絲，還有熱能損耗。J=I2RtI焊接電流；R電弧的電阻；t焊接持續(xù)的時間對焊接控制的過程其實就是對熱量進(jìn)行控制的過程，對熱量的控 制就是對焊接電流的控制。焊接電壓與電弧長度相對應(yīng)，電弧的長度的恒定確保了電弧的穩(wěn) 定性。電弧的長度決定電弧的電阻。不難看出，焊接電壓越高， 電弧熱量越高。在焊接電流一定的情況下，電壓越高，填充的金 屬就越多，焊縫就顯得比較飽滿；但同時也可能會帶來過熱。A所以，不難得出以下的結(jié)論：焊接電流越高.焊接電壓越高、焊接速度越慢（焊接持續(xù) 時間越長），焊接過程的熱輸入量就越高，如何使用這些 參數(shù)，就必須首先了解所要焊接的對象。e)焊接電流與焊接電壓(2)計算式： 焊接電壓(V) = 0.04 x焊接電流(A) + 16±2 (短路過渡) 焊接電壓(V) = 0.04 x焊接電流(A) + 20 + 2 (熔滴globular過渡)例)1.0mm 時設(shè)定電壓=0.04 x 90 + 16 ± 2 = 19.6 ±2 = 17.6 21.6 ( V)6.0 mm 時設(shè)定電壓=0.04 x 310 + 20 + 2 = 32.4 ±2 = 30.4 34.4 ( V )以上數(shù)值僅作為一般性參考,在實際焊接中需做進(jìn)一步確認(rèn)板厚(mm)焊絲電流(A)焊接電壓(V)焊接速度(cm/min)目標(biāo)角(deg)行進(jìn)角(deg)目標(biāo)位置a(mm)焊縫寬度(mm)1.09019504525041.6160187045250.552.323022.57045251.053.227022.57045252.076.0310327045253.08條件焊絲：實芯焊絲4)1. 2mm 焊絲干伸長：15mm 保護(hù)氣：C02 接口形狀：角接f) 焊絲干伸長焊絲干伸長是指從焊槍導(dǎo)電嘴的前端到 焊絲尖端的長度。:適用的焊絲干伸長因焊絲直徑而異。 采用如下所示的電流進(jìn)行焊接時,8 15 mm< 250A焊絲直徑(mm)焊絲干伸長(mm)備注00.910一般為焊絲直徑的1015倍01.01301.21501.620:焊絲直徑與焊接電流的變 化關(guān)系使用的保護(hù)氣焊接電流變化量(A/mm)CO2 (100%)34Ar(80%) +CO2 (20%)56Ar(98%) +02 (2%)7815 25mm> 250AShougang Motoman Robot Co., Ltd.17SGMShougang Motoman Robot Co., Ltd.#SGMg) 噴嘴直徑焊槍噴嘴的直徑的選擇要與焊接電流及焊接電壓相匹配。適合的噴嘴直徑(mm) >焊接電流20>120h) 焊接保護(hù)氣保護(hù)氣流量應(yīng)隨接頭形狀及焊接電流來調(diào)整增減，一般情況下按: 【合適的氣體流量(L/min)=焊絲直徑(mm) +05】 進(jìn)行調(diào)整。保護(hù)氣與焊絲的搭配:在混合氣體保護(hù)使用C02焊絲焊接時，保護(hù)氣的C02氣體量減少，導(dǎo)致焊絲中Mn、 Si在焊接金屬中殘留過多，收縮應(yīng)力過大是產(chǎn)生焊接裂紋的原因。另外，與 C02焊接相比，焊縫表面熔渣量少，外形美觀。焊絲與保護(hù)氣的恰當(dāng)匹配很重 要。(可向焊材的制造商咨詢有關(guān)焊絲與保護(hù)氣體的匹配問題)i）焊接保護(hù)氣的特性二氧化碳?xì)怏w（C02）在電弧電壓升高時，電弧的吹力增大，易使熔滴顆粒變大，從 而產(chǎn)生較大的飛濺。但是提高熱輸入量可得到寬、深的焊縫。氮?dú)猓ˋr）由于電離的潛能小, 活性氣體可避免氧化物的產(chǎn)生, 電弧易集中，得到窄深的焊縫。又易電離，可以保證起弧并維持其穩(wěn)定性。并且，非 可以得到優(yōu)良機(jī)械性能的焊縫。但是在高電流密度下, 氨氣（He）作為添加氣體使用。電離的潛能、熱傳導(dǎo)性都比較大，可以取得高的熱輸 入量，并改善熔合效果，可實現(xiàn)高速度焊接。另外，與氮?dú)庀啾龋娀≥^寬，可得到 平整的焊縫。氧氣（02）少量添加可提高電弧的穩(wěn)定性。電磁收縮的作用使得焊絲前端的熔滴呈小 顆粒過渡。同時降低熔池金屬的表面張力，改善熔池的潤濕性，從而得到比較美觀的 焊縫。氫氣（H2）的熱傳導(dǎo)性好，少量加入可提高熱輸入量，改善熔合效果，提高焊接速度。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.20SGM焊接機(jī)器人知識（熔化極氣體保護(hù)焊）(20)Shougang Motoman Robot Co., Ltd.227 |7A7 x)z 7 7 |7 |7 7 0 1 2 3 4 12345678911111 r /V x(- rv zv -/( r r ，(- r機(jī)器人本體 防碰撞傳感器 焊槍把持器焊槍焊槍電纜 送絲機(jī)構(gòu) 送絲管 焊接電源 功率電纜（+ ）送絲機(jī)構(gòu)空扁電纜 保護(hù)氣軟管保護(hù)氣流量調(diào)節(jié)器 送絲盤架 保護(hù)氣瓶 冷卻水冷水管 冷卻水回水管 水流開關(guān) 冷卻水箱 碰撞傳感器電纜 功率電纜(-) 焊機(jī)供電一次電纜 機(jī)器人控制柜NX 100 機(jī)器人示教盒(PP) 焊接指令電纜(I/F) 機(jī)器人供電電纜 機(jī)器人控制電纜 夾具及工作臺用于焊接機(jī)器人的焊接電源須具備以下幾個特點(diǎn)：電源功率須滿足機(jī)器人自動化焊接所要求的高輸出、高穩(wěn)定性。焊接電源的負(fù)載持續(xù)率是衡量其功率輸出的重要參數(shù)。通常以lOmin 為測定周期，對連續(xù)工作時間進(jìn)行標(biāo)定。基本計算原則是功率輸出的持續(xù)率與焊接電流的平方成反比關(guān)系，通 過以下公式可以算出連續(xù)焊接時的最大電流1100%：具有機(jī)器人控制的接口，以滿足機(jī)器人柔性自動化焊接的需要。具備應(yīng)對各種焊接輔助功能的能力。比如：始端檢出功能、焊接方 法的選擇等，以滿足焊接工件對焊接自動化的要求。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18SGMShougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18IW用于焊接機(jī)器人的焊槍的特點(diǎn)：機(jī)器人焊槍須滿足機(jī)器人自動化焊接所要求的高承載能力。對于焊槍而 言，與焊接電源類似，也有其使用的負(fù)載持續(xù)率衡量其工作能力。在選擇焊接電流時一定要結(jié)合連續(xù)工作的具體情況考慮焊槍的負(fù)載能力由于通常機(jī)器人焊接的速度比較高，焊槍的優(yōu) 劣決定著焊接時電弧的穩(wěn)定性，從而對焊接質(zhì) 量產(chǎn)生相應(yīng)的影響。機(jī)器人焊接時要求焊槍的TCP點(diǎn)（焊絲的尖端 點(diǎn)）具有比較好的穩(wěn)定性，以保證焊接時電弧 位置的精確度。同一型號的焊槍的TCP點(diǎn)的精度必須有足夠的 保證，在更換焊槍時，才可以保證焊槍的TCP 與更換掉的焊槍的TCP點(diǎn)相一致，這樣，系統(tǒng) 的待機(jī)時間才可以盡可能地縮短，提高工作效 率。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18-01.6用于01.2焊絲的溝槽焊絲爪緊力與機(jī)器人聯(lián)接位置焊絲壓緊力控制焊絲矯直調(diào)節(jié)用于00.9/1.0焊絲的溝槽（或用于1.4焊絲的溝槽）根據(jù)焊絲直徑將壓緊 螺柱的頂端調(diào)到相應(yīng) 位置00.9/01.001.201.4送絲輾溝榊選擇-H刻度X焊幺幺直徑0 8/0.9/1.01.21.6(1.4)矯直位置2.532-2.51.5 2焊絲矯直調(diào)節(jié)桿Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18'人到焊接電源的途徑SGM焊接電流與焊接電壓是通過機(jī)器人弧焊基板的模擬量輸出端口向焊接電源傳送的，機(jī)器人 向焊機(jī)送出的電流、電壓命令分別稱為焊接電流命令值、焊接電壓命令值。命令值在014V （根 據(jù)焊機(jī)不同，有的為014V）的范圍內(nèi)。對于不同的焊機(jī)，焊機(jī)的焊接電流及焊接電壓輸出值與 機(jī)器人控制柜給出的命令值都有著不同的對應(yīng)關(guān)系。這些對應(yīng)關(guān)系稱為電流或電壓輸出特性。 為了保證在作業(yè)文件編制時的焊接電流與電壓設(shè)定值與焊機(jī)的輸出值有較好的一致性，對 輸出特性進(jìn)行測量與修正是非常必要的。下圖反映的是焊接電流與電壓通過不同的設(shè)定方法向焊接電源傳遞的途徑。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18焊接電流輸出焊接電壓輸出Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18電源的通訊NX1OO卄卄1FNOM 山 X6OZ<2r.DCMAMApjR+5Y 匚二山 CC |11JL5A冷；IDA-14Vi2W 號瑪IS頭 針號名»館號:NOE2300:N0$2CASOF(WKXW»M:NOJ-3GASOF(wwinw»2301:N03-4*-WRCUT（切斷那絲»M:NOWWRCUT(切)M2303:NOM-jSfiCACT(引5M6認(rèn))N:N0：-7ARCACT（引SMS認(rèn)）M:NOX:NOHCHS（擴(kuò)展用）OUT:N0M0CH LG（擴(kuò)贋用OUT:N0M1:N0M22302:N03-13-PRCOFF(Wi» »M:NOJ-HARCOFF（斯弧»N3301:N0M5朋CON(引it )AOUT:NOHS朋CON匚）BOUT3302:N03-17VURMCH（點(diǎn)動進(jìn)紅）AOUT:N0MIVURMCH（戍動進(jìn)役）BOUT3303:NOMSVURWCH（心動退儀）aOUT:N03-20VURMCH（點(diǎn)動"）BOUT3304:N03-21OUT1A（將來擴(kuò)廉用）OUT:N0J-220UT1B（將來擴(kuò)初）OUT:N03-23:N03-24:N0J-252304:N03-2SSTKK(»MCN03-27STICK()M:N03-2I:N0$29-24W:N0J-30O.mW:N03-J1CHI（電壓命令）OUT:N03-32CH1.GOUT:N05-33CH2（電at命令）OUT:N05-34CH2.GOUT:N02-1-2<W”05:N02-2令 AOUT:N02-4> B (遼：OUT:N02：$O.mWMS按插頭ji i j-©iiiiii i ji i ii"tiiiiiIiiiVtfGO (2$M05Q26A0)URP-3W01氾緣協(xié) MRP-M112 融+ RP-34 外必焊MS3406A20-29PMS310GA20-29S焊機(jī)反饋的信號輸入機(jī)器人對焊機(jī)的輸出控制機(jī)器人對焊機(jī)的模擬量輸出（焊接電流/焊接電壓）Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18SGM焊接缺陷（熔化極氣體保護(hù)焊）焊接熔合線母材熔化，熔敷金屬又不足以填充，形成的凹口部分。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18焊接條件的設(shè)定對策焊接施工條件的設(shè)定Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18【咬邊發(fā)生在焊高過高時】降低焊接電流。在同等條件下，加長焊絲干降低對接速度?！疽н叞l(fā)生在焊高過低時】降低電弧電壓。【發(fā)生在平板一側(cè)時】將焊槍角度向立板方向抬起。【發(fā)生在立板一側(cè)時】將焊槍角度向平板一側(cè)傾斜O(jiān)Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18填充金屬沒有和母材熔合，形成瘤狀的部分。焊瘤處A/平板V多發(fā)生在角焊縫的熔合線，焊接行進(jìn)方向焊接條件的設(shè)定對策焊接施工條件的設(shè)定Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18【發(fā)生在平板和立板兩側(cè) 時】電弧電壓低，與焊接 電流不匹配，建議提 高電壓。提高焊接速度?！景l(fā)生在平板時】將焊槍角度向立板一側(cè)抬起。將焊絲前端向外側(cè)移動1至2毫米。將焊槍行進(jìn)角度抬高。（防止熔 合金屬被吹向前方）將焊絲干伸長適當(dāng)調(diào)整。（干伸 長過長時易發(fā)生）【發(fā)生在立板時】將焊槍角度向平板一側(cè)傾斜。將焊絲位置調(diào)到立板一側(cè)。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18腳長尺寸腳長 腳長1.hA腳長V-與焊腳長度相匹配的焊接電流和焊接速度(焊絲直徑4)12mm)（m/ 分）焊接電流(A)對|焊接條件的設(shè)定 策焊接施工條件的設(shè)定水平填角焊、單道焊縫的最大 焊腳長度為8mm左右。焊接金屬在平板和立板兩側(cè)的焊腳尺寸不足或在其中的一側(cè)尺寸不足?！緝蓚?cè)全部尺寸不足時】 提高焊接電流、電弧電壓。 調(diào)長焊絲的干伸長度?！酒渲幸粋?cè)尺寸不足時】 向焊腳尺寸不足的相反方 向調(diào)整焊槍角度。焊高過高，與焊縫寬度不匹配。多發(fā)生在立焊時的向上焊接或傾斜焊縫 的上坡焊時。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18對焊接條件的設(shè)定策焊接施工條件的設(shè)定調(diào)低焊接電流，減少單位熔敷量。調(diào)短焊絲的干伸長。提高電弧電壓。盡量減少上行焊接，選擇下行焊接。焊縫表面凹陷，造成有效厚度減少。多在立面下行焊接或傾斜下行焊接 時發(fā)生。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18對焊接條件的設(shè)定策焊接施工條件的設(shè)定降低焊接電流，減少單位熔敷量。調(diào)短焊絲的干伸長。降低電弧電壓?？s小焊槍向前移動的角度。調(diào)整焊接速度。熔敷金屬先行=提高焊接速度。 熔敷金屬遲行=降低焊接速度。焊縫形狀不整齊表現(xiàn)為焊縫寬度、焊縫形狀不整齊。焊縫寬度焊縫寬度不均勻送絲系統(tǒng)需要 重點(diǎn)檢查Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18對焊接條件的設(shè)定策焊接施工條件的設(shè)定通過示教消除高度位置的上下變化。導(dǎo)電嘴的孔磨耗過大，更換。確認(rèn)焊絲能否順利輸送。確認(rèn)焊絲有無傷痕。確認(rèn)輸送軸、加壓軸、焊絲導(dǎo)向裝置有無傷 痕、磨損狀況。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.18（總稱氣孔）焊接條件的設(shè)定u焊接施工條件的設(shè)定熔化金屬遇到高溫，吸收大量的氧氣、氮?dú)狻錃獾葰怏w，沒有浮到表 面、留在內(nèi)部的氣體形成內(nèi)部氣孔，留在表面上的氣體形成外部氣孔。將保護(hù)氣體流量調(diào)整到導(dǎo)電嘴直徑+510L/分當(dāng)風(fēng)速達(dá)到2m/分以上時，要采取防風(fēng)措施。 （ 2m/分可使香煙的煙柱橫向飄動）徹底清除導(dǎo)電嘴內(nèi)沉積的飛濺物。將焊槍的行進(jìn)角度調(diào)整在90度以下、60度 以上的范圍。使用CO2氣體時，將噴油嘴的高度控制在25mm以內(nèi)，混合氣體控制在20mm以內(nèi)。清除油、涂漆、銹、水分。使用Si、Mn、Ti等富含脫氧物質(zhì)的焊絲。選擇適當(dāng)?shù)暮附z和保護(hù)氣體使用。表現(xiàn)為收弧時弧坑產(chǎn)生的微小氣孔，發(fā)生在電流過高時。對策I焊接條件和焊接施工條件的設(shè)定在處理填弧坑時，將電流調(diào)到標(biāo)準(zhǔn)電流的70%以下，提高焊接金屬的收縮速度。 使用Si、Mn、Ti等富含脫氧物質(zhì)的焊絲?？s短電弧長度。（縮短導(dǎo)電嘴與母材之間的距離）在填弧坑未冷卻狀態(tài)下，重復(fù)焊接。（主焊接完成一氣體切斷-焊接）Shougang Motoman Robot Co., Ltd.42表現(xiàn)為焊接熔合部未熔合。對策焊接條件和焊接施工條件的設(shè)定Shougang Motoman Robot Co., Ltd.43熔合不好糾正所要進(jìn)行的焊接可能產(chǎn)生的誤差。焊接焊絲打彎要大。（4）500mm以上）導(dǎo)電嘴的孔磨損后，容易發(fā)生。所以要保證導(dǎo) 電嘴的質(zhì)量。改變焊槍的角度。Shougang Motoman Robot Co., Ltd.#CO?氣體保護(hù)時使用合適的保護(hù)氣體:MAG氣體保護(hù)時酒杯狀焊槍目標(biāo)位置正常 LjJo焊槍目標(biāo) 位置不好Shougang Motoman Robot Co., Ltd.#