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机器人MAG焊单面焊双面成形技术研究

王悦森  
【摘要】:基于目前船用管道对接焊,需要手工焊打底、自动焊填充及盖面,焊接过程涉及两套焊接电源,费时费力;其次,传统的焊条电弧焊及手工CO2气保焊打底熔敷效率低下、人为因素影响大、焊接质量不够稳定很难适应当今工业自动化的需求。由此提出机器人单面焊双面成形焊接技术,其中打底焊是整个焊接过程的最关键步骤。机器人打底焊适用于零件结构简单、工件坡口加工及装配精度高,生产规模为批量化生产、平位置焊位焊接,而目前国内管道加工尺寸偏差较大、椭圆度高,需要通过研究不同型号管道在不同装配间隙下的焊接工艺。本文首先研究了机器人平板上坡打底焊,确定背面成形良好的最佳倾角范围,进而匹配到管道焊接上,确定管道打底焊起弧位置并制定相应间隙下焊接工艺参数。 研究了坡口间隙范围0~3mm,试板倾角10°~60°范围内平板打底焊接工艺,依据正交试验法改变焊接电流、电压、焊速及摆动参数,根据焊接工艺要求制定了不同间隙下机器人打底焊接工艺参数,通过对比得到不同间隙时最佳背面成形的试板倾角大小,为管道打底焊起弧位置作指导。 研究了各焊接工艺参数之间的关系,各焊接参数变化对背面余高的影响。通过数据分析得到焊接电流与坡口间隙、钝边大小的匹配关系;对比焊接电流、电压及焊速变化对背面余高的影响,确定焊接热输入大小与背面余高呈正比例增长的关系,从中可以确定一定背面余高时所需热输入;一定间隙下,其他参数不变时,改变倾角大小,分析倾角变化对背面余高的影响。 通过实验研究了间隙0.5~2.5mm范围内,Φ425×10型管-管打底焊接工艺。针对平板不同间隙下背面成形良好的最佳倾角,对比实验结果可知当倾角为40°,即管道一点半左右方向为不同组对间隙时的最佳起弧位置,进而通过参数优化制定不同间隙范围内的管道打底焊工艺参数,如间隙1.5-2mm,电流110-140A,电压20.4-21.1V,焊速0.08-0.12m/min时可得到良好的正反面成形。 分析了机器人打底焊的稳定性及局限性,为今后机器人实际焊接生产吸取经验;采用机器人打底焊与原有手工焊打底相比,焊缝成形美观、焊接质量稳定,同时大大提高了劳动生产率,具有极大的社会和经济效益。


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