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1、电弧焊接工艺及 工程案例 与大家一起探讨,松下焊接（中国）技术应用中心 2008. 1.,弧焊机器人焊接工艺参数 与焊缝质量的关系 一切为了用户满意,电弧焊接的主要内容,弧焊电源（焊机） 弧焊机器人（执行机构） 建立稳定的电弧特性 焊丝熔化及稳定的熔滴过渡 母材的熔化及熔池的建立 形成焊缝及焊接接头 焊缝及热影响区的组织与性能的变化 符合各项技术标准的焊接结构,电弧 ： 在两极间产生强烈而持久的气体放电现象。 母材 ： 被焊接金属。 熔滴 ： 焊丝先端受热后熔化，并向熔池过渡的液态金属滴。 熔池 ： 熔焊时焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分。 保护气体 ： 焊接中用于保护金属熔滴 以
2、及熔池免受外界有害气体 （氢、氧、氮）侵入的气体。,保护气体,焊丝,母材,熔池,焊道,导电嘴,保护气体,溶滴,电弧,焊丝的熔化及熔滴过渡,焊丝熔化热源 电弧热 电阻热 焊丝熔化特性 熔化速度 Vm 与电流 I 之间的关系 影响熔化特性的因素 焊丝成分 焊丝直径 干伸长度 极性 熔滴过渡的形态 （颗粒射流） 保护气体介质 （MAGCO2 ）,熔滴过渡的几种形式：,短路过渡 焊丝与熔池的短路频率20100次/S 短路缩颈“小桥”爆断有飞溅。 渣壁过渡（颗粒过渡） （药芯焊丝、焊条电弧焊、埋弧焊） 滴状过渡（下垂滴状过渡、排斥滴状过渡） 喷射过渡 脉冲射滴过渡 射流过渡 亚射流过渡（铝及铝合金MIG
3、焊）,熔滴上的作用力,F,离,流,一、表面张力（F）,二、重力（F）,三、电磁收缩力（Fcz）,四、等离子流力,五、斑点压力,六、短路时所颈爆破力,子,Fcz,熔滴就是在以上各种力的共同作用下过渡到焊缝中的,焊丝头与母材发生短路并向前过渡,熔滴从焊丝头滴落并向前过渡（射滴过渡）,熔滴过渡:CO2/MAG焊接、脉冲MIG/MAG焊接,脉冲频率和熔滴过渡频率有三种电弧状态,最佳状态： 一脉一滴（脉冲频率和熔滴过渡频率一致） 可用状态： 一脉多滴（脉冲频率低于熔滴过渡频率） 不可用状态： 多脉一滴（脉冲频率高于熔滴过渡频率） 此时飞溅大，脉冲电弧不稳定。 注：熔滴过渡频率与焊丝成分、混合气体比例、
4、电流大小等因素有关,熔滴喷射过渡的必要条件,纯氩或富氩混合气体保护焊（MIG或MAG） （CO2焊接无法实现喷射过渡，不宜用二氧化碳保护气体的脉冲焊来焊接钢材，因为这种保护气体在脉冲阶段的电弧力不利于熔滴分离。） 焊接电流超过喷射过渡的临界电流 （如1.2实心焊丝MAG焊时电流I 320A） 低于临界电流时采用脉冲熔化极电源，呈现“脉冲射滴过渡”形式,母材熔化与焊缝成形,焊缝熔池的特点： 体积小、 温差大 、 冷速快、 温度高、过热状态（钢熔池平均温度1770 100C） 在运动下结晶、凝固及一次结晶过程极不平衡 （熔池中的气泡、杂质在运动中上浮）。 焊缝成分除了焊接材料和熔化的结构材料的成分
5、之外，还与焊接方法和 焊接规范而确定的熔合比有关 熔池的形状（椭圆、半个鸭蛋型） 熔深 熔宽 熔池长度 余高,焊接接头的三个组成部分,焊缝区 柱状组织 晶粒粗大 组织偏析 熔合区 与母材联生结晶 热影响区（非淬火钢） 1、 过热区（粗晶区） 2、 正火区（细晶区、也称“完全重结晶区”） 3、 部分相变区（不完全重结晶区） 4、 再结晶区,MG-51T实心焊丝的适用范围,屈服强度 抗拉强度 延伸率 冲击韧性 s（MPa）b（MPa） （%） Akv（J） 焊接方法 (常温）（-29） CO2 460 560 32 110 70 MAG 520 600 31 160 90,二元混合气体：,70%A
6、r+30%CO2 （C-30） 适合于短路过渡下的全位置焊接。 80%Ar+20%CO2 （C-20） 最常用的典型混合气体。 Ar + 510%CO2 随着CO2含量的降低，焊缝表面的润湿性降低，适合于低合金钢焊丝的喷射过渡及脉冲过渡；适合于平焊及平角焊。 Ar + 25%O2 氩气中加入微量的氧可提高电弧的稳定性，明显降低熔滴和熔池的表面张力，减少咬边缺陷。适合于喷射过渡及脉冲过渡；适合于平焊及平角焊。,三元混合气体：,Ar + 510%CO2 + 13%O2 此类三元混合气体集中了Ar、CO2、O2三种气体各自的优点，电弧更加稳定，焊缝熔深、熔宽适中，成形美观。焊接各种厚度的碳钢、低合金
7、钢、不锈钢，不论哪种过渡形式都具有多方面的适应性，称为“万能”混合气体。 Ar + 1020%CO2 + 5%O2 适合于碳钢及低合金钢焊丝的喷射过渡及脉冲过渡。,焊接工艺评定：,验证焊接工艺的正确性 ，合理性。 为焊接工程施工提供真实.可靠的焊接工艺，并对焊接施工工艺进行确定与指导。 焊接工艺评定方法： 抗裂性试验 工艺评定任务委托技术书（材质，工艺，数量，周期） 模拟试件焊接 试件物理.化学性能试验 工艺评定报告（PQR） 焊接工艺规范 （WPS） 焊接工艺作业指导书,其它重要焊接工艺内容：,母材组织与性能 焊前工件予热 控制层间温度 控制焊接线能量 Q = U / V( J/CM ) 后
8、热处理 - 消氢处理 焊后热处理 ( 改善组织、 消除应力 ),其它工艺要素 :,母材规格 （ 板厚 S 、管 S ） 坡口形式 （ I V Y X U K 等） 接头类别：板状、管状、管板状、 接头形式：对接、角接、 T字接、搭接、 焊接位置：平焊、立焊、横焊、仰焊、 垂直固定 水平固定 等,焊接检验,外观检查 无损探伤 射线探伤 （RT） 超声探伤 （UT） 渗透探伤 （PT） 磁粉探伤 （MT）,焊接缺欠分类：,成型缺欠：咬边、焊瘤、余高、未焊透， 错边、焊脚尺寸不足、变形 结合缺欠：裂纹、气孔、未熔合 性能缺欠：硬化、软化、脆化、 耐蚀性恶化、疲劳强度下降,弧焊机器人焊接的优越性,高效
9、、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：0.61.5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”的精细控制焊接技术滞后； 等等,机器人焊接试验的程序和步骤,熟悉图纸和焊接技术
10、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。,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
11、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。 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。,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
12、数定义，需要理解以下基本概念： 1、焊接电流（送丝速度） 9. 焊丝直径选择 2、焊接电压和焊接电压的修正 10. 保护气体成分和流量 3、焊接速度（线能量） 11.焊枪摆动轨迹 4、干伸长度 12.摆枪宽度 5. 焊接接头位置（平、立、横、仰） 13.摆枪频率 6、跟踪偏移量（焊丝指向位置 ） 14.两侧停留时间 7. 焊枪工作角 15、焊接脉冲电流 8、焊枪前倾角（焊枪行走角） 16、焊接基值电流 17、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。,焊接工艺参数与焊缝
13、成形的关系,熔深(h) 电流越大，H 越深。 熔宽（B) 电压高，B增加。 熔池长度（L)焊速越快，L越长。 余高(e)-电流越大，e越高。 焊速越慢， e越高。,熔池长度（L）,熔深（h）,熔池宽度（B）,余高（e）,熔池俯视图,熔池横断面图,焊接工艺规范与焊缝成形的关系,焊速越快，h越浅；B越窄。 电压高，h浅；同时e越小。 下坡焊，熔深小；爬坡焊，熔深大。 焊枪行走角越大（如90120） 熔深越大。,熔池长度（L）,熔深（h）,熔池宽度（B）,余高（e）,熔池俯视图,熔池横断面图,焊枪行走角,焊接方向,焊枪角度及位置与焊缝成形的关系,铝焊接时焊枪角度,钢焊接时焊枪角度,圆筒体环缝焊接,工
14、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,焊接金属的熔合比（r),焊丝熔化量Fs,母材,母材熔化量 Fm,熔合比焊缝金属中母材熔化量的百分数 公式：r = Fm/Fm+Fs（%）,母材,焊缝宽度,焊缝形状系数 焊缝宽度与焊缝深度的比值 公式： = B/h (一般大于1.01.3，对防止裂纹有利） 综合机械性能-多层多道焊优于单层焊，因为前道焊缝对后道焊缝是预热，后道焊缝对前道焊缝有退火作用，防止产生淬硬组织。,焊缝形状系数（）,焊缝宽度(B),热影响区（HAZ),焊
15、缝熔深（h),机器人焊接0.8焊丝送丝软管的更换,内径1.7送丝管 适合1.2焊丝,内径1.5送丝管 适合1.0焊丝,内径1.2送丝管， 适合0.8/0.6焊丝,1、送丝稳定性明显改善，尤其是焊枪电缆弯曲度较 大时， 较原粗送丝管送丝性能好。 2、引弧成功率几乎100%，引弧时的飞溅物减少。 3、焊缝合格率有较大的提高。,镀锌板MAG焊气孔原因分析,机,人,环,法,料,焊接经验,分析能力,应变能力,基础知识,引弧特性,夹具精度,送丝稳定性,送丝软管,导电嘴,锌蒸发,表面油.水.锈,装配精度,间隙,下料精度,焊枪行走角,焊枪工作角,收弧参数,焊接参数,焊丝指向位置,干伸长度,电流,电压,焊速,湿度,温度,风力,交流内容目录,碳钢车架鱼鳞纹（断弧焊）的机器人MAG焊接工艺 碳钢车
