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1、SGM 焊接機器人培訓教程 李永剛 2008年5月 SGM 焊接基礎知識 （熔化極氣體保護焊） 白焊的種類 SGM 、焊接的原理 nd SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 白焊的種類 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 白焊的種類 SGM 保護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) 導電

2、嘴(CONTACT TIP) 噴嘴(NOZZLE) 保護氣(SHIELDING GAS) _T- I L,_ He. Ar+He I 使用惰性氣體(Ar. He)保護的MIG溶接法(MIG WELDING)， 使用C02氣體保護的C02氣保焊接法(CO2 WELDING).以及使 用兩者的混合氣體保護的MAG溶接法(MAG WELDING )都稱為 熔化極氣體保護焊。 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 SHI

3、EDING ME1AL ARC WELDING) C02氣體俯瞬 (MIG WELDING) 斗嚴 I— CO2+02 保護氣 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 5 白焊的種類 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 白焊的種類 SGM r CO2 I 丄 COz+Ar 絲 (FLUXCORHJVWRE) Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 6 護焊的特點 SGM 通過送絲車昆連續(xù)地將焊絲從焊槍的導電嘴中送出，導電嘴向

4、 焊絲供電，這樣，電機與母材間就產生電弧。在電弧及熔池 周圍由于保護氣的存在而使C02為主的混合型的大氣被隔開， 從而，電弧得以產生。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 7 護焊的特點 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 護焊的特點 SGM 焊絲的作用 有兩個 填充 金屬 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 8 的主要設備及功能 Shouga

5、ng Motoman Robot Co., Ltd. 9 Shougang 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 -: 送絲機構 焊槍電纜 輸送焊接時所需要的 焊絲、保護氣或冷卻 水等。 Shougang Motoman Robot Co.,

6、 Ltd. 10 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 11 a）焊槍姿態(tài)……焊槍目標角和行進角 行進角（推進角） 一般地，使用前 進法焊接時，行 進角度較大時， 熔融金屬被吹向 電弧的前方，熔 深較淺，飛濺較 大。 行進角（后退角） 使用前進法焊接時，熔融金屬被吹向 電弧的后方，直接與母材產生電弧， 熔深較深，焊縫余高易形成。 在開坡口、易產生熔融金屬被吹向前 方的場合采用后退法焊接。 焊接方向

7、 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 12 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 13 的位置。 焊實施的關鍵點 b）焊槍姿態(tài)……焊槍目標位置 焊槍目標位置是指為了達到焊絲的尖端點在焊縫上的所指向 一般地，根據(jù)立板的 熔深情況，對偏移量a 進行調整。 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量的比較關鍵的因素。 一般地，焊絲的選擇是與所要焊接的母材的成分和力學性能所決定的， 建議焊接生產單位一定要向焊絲生產廠家咨詢焊絲的成分及焊絲的適用對 象，以免

8、造成焊接接頭的性能不能達到要求。 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，也 與焊縫的形狀相關。 焊絲種類 焊絲直徑(mm) 適用的電流范圍(A) 實芯焊絲 0.6 40-90 0.8 50-120 0.9 60-150 1.0 70-180 1.2 80-350 1.6 300-500 藥芯焊絲 1.2 80-350 1.6 200-450 焊絲直徑與適用電流間的關系 焊接電流對焊絲的送給速度有 較大的影響。焊機的最大送絲 速度通常在15mm/min,細徑焊 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

9、不足，焊縫外觀比較 難看，由于熔融較深，導致焊 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量。 電弧熱能不僅熔化母材，還要熔化焊絲，還有熱能損耗。 J=I2Rt {I…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，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

10、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： ① 焊接電壓(V) = 0.04 x焊接電流(A) + 162 (短路過渡) ② 焊接電壓(V) = 0.04 x焊接電流(A) + 20 + 2 (熔滴＜globular＞過渡) 例) 1.0mm 時設定電壓=0.04 x 90 + 16 2 = 19.6 2 = 17.6 ?21.6 ( V) 6.0 m

11、m 時設定電壓=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一步確認］ 板厚 (mm) 焊絲電流 (A) 焊接電壓 (V) 焊接速度 (cm/min) 目標角 (deg) 行進角 (deg) 目標位置 a(mm) 焊縫寬度 (mm) 1.0 90 19 50 45 25 0 4 1.6 160 18 70 45 25 0.5 5 2.3 230 22.5 70 45 25 1.0 5 3.2 270 22.5

12、 70 45 25 2.0 7 6.0 310 32 70 45 25 3.0 8 ［條件］?焊絲：實芯焊絲4)1. 2mm ?焊絲干伸長：15mm 保護氣：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行焊接時, 8 ~ 15 mm < 250A 焊絲直徑 (mm) 焊絲干伸長 (mm) 備注 00.9 10 一般為焊絲直 徑的10?15倍 01.0 13 01.2 15 01.6 20 ?:?焊絲直徑與焊接

13、電流的變 化關系 使用的保護氣 焊接電流變化量 (A/mm) CO2 (100%) 3?4 Ar(80%) +CO2 (20%) 5?6 Ar(98%) +02 (2%) 7?8 15 ~ 25mm > 250A Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 20 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # SGM g) 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⑷ 20 >120 h) 焊接保護氣 保護氣

14、流量應隨接頭形狀及焊接電流來調整增減，一般情況下按: 【合適的氣體流量(L/min)=焊絲直徑(mm) +0~5】 進行調整。 保護氣與焊絲的搭配: 在混合氣體保護使用C02焊絲焊接時，保護氣的C02氣體量減少，導致焊絲中Mn、 Si在焊接金屬中殘留過多，收縮應力過大是產生焊接裂紋的原因。另外，與 C02焊接相比，焊縫表面熔渣量少，外形美觀。焊絲與保護氣的恰當匹配很重 要。(可向焊材的制造商咨詢有關焊絲與保護氣體的匹配問題) i）焊接保護氣的特性 二氧化碳氣體（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 而產生較大的飛濺。但是提高熱輸入量可得到寬、深的焊縫。

15、 氮氣（Ar）由于電離的潛能小, 活性氣體可避免氧化物的產生, 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，與氮氣相比，電弧較寬，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）的熱傳導性好，少量加入可提高熱輸入量，改善熔合效果，提高焊接

16、速度。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 23 SGM 焊接機器人知識 （熔化極氣體保護焊） (20) Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 26 ^7 \|7 A7 x)z ^7 ^7 \|7 \|7 ^7 0 1 2 3 4 12345678911111 r\ /V x(- rv zv -/

17、(\ r\ r\ ，(- r\ 機器人本體 防碰撞傳感器 焊槍把持器 焊槍 焊槍電纜 送絲機構 送絲管 焊接電源 功率電纜（+ ） 送絲機構［空扁電纜 保護氣軟管 保護氣流量調節(jié)器 送絲盤架 保護氣瓶 冷卻水冷水管 冷卻水回水管 水流開關 冷卻水箱 碰撞傳感器電纜 功率電纜(-) 焊機供電一次電纜 機器人控制柜NX 100 機器人示教盒(PP) 焊接指令電纜(I/F) 機器人供電電纜 機器人控制電纜 夾具及工作臺 用于焊接機器人的焊接電源須具備以下幾個特點： ?電源功率須滿足機器人自動化焊接所要求的高輸出、高穩(wěn)定性。 焊接電源的負載持續(xù)率是衡量其功率輸出的重要參數(shù)。

18、通常以lOmin 為測定周期，對連續(xù)工作時間進行標定。 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%： ?具有機器人控制的接口，以滿足機器人柔性自動化焊接的需要。 ?具備應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. 18 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Ro

19、bot Co., Ltd. 18 I—W 用于焊接機器人的焊槍的特點： ?機器人焊槍須滿足機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，也有其使用的負載持續(xù)率衡量其工作能力。 在選擇焊接電流時一定要結合連續(xù)工作的具體情況考慮焊槍的負載能力 ?由于通常機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 量產生相應的影響。 ?機器人焊接時要求焊槍的TCP點（焊絲的尖端 點）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

20、槍的TCP點相一致，這樣，系統(tǒng) 的待機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 與機器人聯(lián)接位置 焊絲壓緊力控制 焊絲矯直調節(jié) 用于00.9/1.0焊絲的溝槽 （或用于①1.4焊絲的溝槽） 根據(jù)焊絲直徑將壓緊 螺柱的頂端調到相應 位置 00.9/01.0 01.2 01.4 送絲輾溝榊選擇 -H刻度 X 焊幺幺直徑 0 8/0.9/1.0 1.2 1.6(1.4) 矯直位置 2.5~3 2-2.5 1.5 ?2

21、 焊絲矯直調節(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器人弧焊基板的模擬量輸出端口向焊接電源傳送的，機器人 向焊機送出的電流、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0?14V （根 據(jù)焊機不同，有的為0??14V）的范圍內。對于不同的焊機，焊機的焊接電流及焊接電壓輸出值與 機器人控制柜給出的

22、命令值都有著不同的對應關系。這些對應關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定值與焊機的輸出值有較好的一致性，對 輸出特性進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定方法向焊接電源傳遞的途徑。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 焊接電流輸出 焊接電壓輸出 Shougang Motoman Robot Co., Ltd.

23、 18 電源的通訊 NX1OO 卄 卄 1F NOM 山 X6OZ<「 2r.DC MAMA pjR+5Y 匚二 山 CC |—11 JL5A 冷；I?② DA-14V i2W 號瑪 IS頭 針號 名 館號 :NOE 2300 :N0$?2 ?CASOF (WKXW M :NOJ-3 ?GASOF (wwinw ■ 2301 :N03-4 *-WRCUT （切斷那絲 M :NOW ?WRCUT (切) M 2303 :NOM -jSfiCACT (引5M6認) N :N0：-

24、7 ?ARCACT （引SMS認） M :NOX :NOH CHS （擴展用） OUT :N0M0 CH LG （擴贋用＞ OUT :N0M1 :N0M2 2302 :N03-13 -PRCOFF (Wi M :NOJ-H ?ARCOFF （斯弧 N 3301 :N0M5 朋CON (引it )A OUT :NOHS 朋CON 匚）B OUT 3302 :N03-17 VURMCH （點動進紅）A OUT :N0MI VURMCH （戍動進役）B OUT

25、 3303 :NOMS VURWCH （心動退儀）a OUT :N03-20 VURMCH （點動"）B OUT 3304 :N03-21 OUT1A （將來擴廉用） OUT :N0J-22 0UT1B （將來擴初） OUT :N03-23 :N03-24 :N0J-25 2304 :N03-2S STKK ( M CN03-27 ?STICK () M :N03-2I :N0$?29 -24W :N0J-30 O.mW :N03-J1 CHI

26、 （電壓命令） OUT :N03-32 CH1.G OUT :N05-33 CH2 （電at命令） OUT :N05-34 CH2.G OUT :N02-1 -2 B (遼 ： OUT :N02：$ O.mW MS按插頭j i i j - i i i i i i i j i i i i "t i i i i i I i i i VtfGO (2$M05Q26?A0) U

27、RP-3W01氾緣協(xié) MRP-M112 融+ RP-34 外必 焊 MS3406A20-29P MS310GA20-29S 焊機反饋的信號輸入 機器人對焊機的輸出控制 機器人對焊機的模擬量輸出 （焊接電流/焊接電壓） Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 SGM 焊接缺陷 （熔化極氣體保護焊） 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。

28、 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 焊接條件的設定 對策 焊接施工條件的設定 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang 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。 【咬邊發(fā)生在焊高過低時】 ?

29、降低電弧電壓。 【發(fā)生在平板一側時】 ?將焊槍角度向立板方向抬起。 【發(fā)生在立板一側時】 ?將焊槍角度向平板一側傾斜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， 焊接行進方向 焊接條件的設定 對策 焊接施工條件的設定 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 【發(fā)生在平板和立板兩側 時】 ?電弧電壓低

30、，與焊接 電流不匹配，建議提 高電壓。 ?提高焊接速度。 【發(fā)生在平板時】 ?將焊槍角度向立板一側抬起。 ?將焊絲前端向外側移動1至2毫米。 ?將焊槍行進角度抬高。（防止熔 合金屬被吹向前方） ?將焊絲干伸長適當調整。（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傾斜。 ?將焊絲位置調到立板一側。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 腳長 ?——? 尺寸 ? 腳長 ?—? —? \ 腳長］ 1 . h A 腳長 V - 與焊腳長度相匹配的焊接電流

31、和焊接速度(焊絲直徑4)1?2mm) （m/ 分） 焊接電流(A) 對|焊接條件的設定 策 焊接施工條件的設定 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的焊腳尺寸不足或在其中的一側尺寸不足。 【兩側全部尺寸不足時】 ?提高焊接電流、電弧電壓。 ?調長焊絲的干伸長度。 【其中一側尺寸不足時】 ?向焊腳尺寸不足的相反方 向調整焊槍角度。 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. 18 Shougan

32、g Motoman Robot Co., Ltd. 18 對 焊接條件的設定 策 焊接施工條件的設定 ?調低焊接電流，減少單位熔敷量。 ?調短焊絲的干伸長。 ?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. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot

33、 Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 對 焊接條件的設定 策 焊接施工條件的設定 ?降低焊接電流，減少單位熔敷量。 ?調短焊絲的干伸長。 ?降低電弧電壓。 ?縮小焊槍向前移動的角度。 ?調整焊接速度。 ?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 重點檢查 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18

34、 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 對 焊接條件的設定 策 焊接施工條件的設定 ?通過示教消除高度位置的上下變化。 ?導電嘴的孔磨耗過大，更換。 ?確認焊絲能否順利輸送。 ?確認焊絲有無傷痕。 ?確認輸送軸、加壓軸、焊絲導向裝置有無傷 痕、磨損狀況。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 （總稱氣孔） 焊接條件的設定 u 焊接施工條件的設定 熔化金屬遇到高溫，吸收大量的氧氣、氮氣、氫氣等氣體，沒有浮到表 面、留在內部的氣體形成內部氣孔，留在表面上的氣體形

35、成外部氣孔。 ?將保護氣體流量調整到導電嘴直徑+5? 10L/分 ?當風速達到2m/分以上時，要采取防風措施。 ? （ 2m/分可使香煙的煙柱橫向飄動） ?徹底清除導電嘴內沉積的飛濺物。 ?將焊槍的行進角度調整在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，混合氣體控制在20mm以內。 ?清除油、涂漆、銹、水分。 ?使用Si、Mn、Ti等富含脫氧物質的焊絲。 ?選擇適當?shù)暮附z和保護氣體使用。 表現(xiàn)為收弧時弧坑產生的微小氣孔，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定 ?在處理填弧坑時，將電流調到標準

36、電流的70%以下，提高焊接金屬的收縮速度。 ?使用Si、Mn、Ti等富含脫氧物質的焊絲。 ?縮短電弧長度。（縮短導電嘴與母材之間的距離） ?在填弧坑未冷卻狀態(tài)下，重復焊接。（主焊接完成一氣體切斷-焊接） Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 49 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定 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 50 熔合不好 ?糾正所要進行的焊接可能產生的誤差。 ?焊接焊絲打彎要大。（4）500mm以上） ?導電嘴的孔磨損后，容易發(fā)生。所以要保證導 電嘴的質量。 ?改變焊槍的角度。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # CO?氣體保護時 ?使用合適的保護氣體: MAG氣體保護時 酒杯狀 焊槍目標 位置正常 LjJ o 焊槍目標 位置不好 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 51