自動焊接精選(九篇)

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第1篇：自動焊接范文

關鍵詞：焊接；PLC；自動化

焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，正常在汽車制造、建筑等行業(yè)中所涉及的焊接操作，其焊縫質量需要那些經(jīng)過優(yōu)質培訓的焊工操作才能保證，一般人難以達到，同時由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣，導致自動化焊接的需求越來越多。自動化焊接設備的意義主要由以下幾個方面。

（1）穩(wěn)定和提高焊接質量，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度對焊接結果起決定作用。采用自動化焊接時對于每條焊縫的焊接參數(shù)是恒定的，焊縫質量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術的要求，因此焊接質量是穩(wěn)定的。

（2）改善工人的勞動條件，提高勞動者的生產(chǎn)效率。采用自動化焊接，工人只需要用來裝卸工件并且遠離焊接弧光、煙霧、飛濺等危害。另外隨著高速高效焊接技術的應用，使用機器人式的焊接，效率提高的更加明顯。

（3）產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品質量。自動化的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計劃也非常明確。

1 自動化焊接設備

1.1 焊接的工作原理

焊接利用正負兩極在瞬時短路時產(chǎn)生的高溫電弧來熔化焊條，從而達到與被焊物體結合的目的。現(xiàn)設計焊接自動化工作臺，主要完成3600旋轉動作，自動化焊接過程滿足焊接工藝要求。項目研發(fā)的系統(tǒng)將從焊點分布、焊接順序、時間、電流、 溫度、受力和平面度等方面保障基體質量 ，使焊接部分與非焊接部分硬度均勻一致，解決焊后變形問題，并提高生產(chǎn)效率，降低次品率，從而提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，也使得整個技術和管理的自動化水平的提高。

1.2 焊接設備的組成部分

現(xiàn)設計該自動化焊接設備的機械結構如圖1所示。

該自動焊接設備主要由自動焊機、氣源裝置、焊槍伸出機構、工件旋轉與壓緊機構、電氣控制柜、門裝置、設備支架等幾個部分組成。

1.3 自動化焊接設備的機械結構

該自動化設備主要用于焊接碳鋼、不銹鋼圓筒形工件，用兩組法

蘭夾具夾住兩件被焊工件，將兩組工件的兩條環(huán)縫同時對接焊接，以達到整體工藝效果要求。

2 設計方案

2.1 動作控制分析

在設備中，工作臺旋轉3600是由電機正轉/反轉的控制應用，是在電機的接線電路中，利用變頻器進行控制，當變頻器的輸出為正轉時，電機從而正轉；當變頻器輸出為反轉時，電機從而反轉。從而實現(xiàn)電機的正轉以及反轉的控制。

自動焊接設備在正常工作時采用自動操作方式，一個周期內焊接一個工件，完成作業(yè)。當工人在安裝調試或設備出現(xiàn)故障停止運行時，可以采用手動方式操作，從而方便了檢查故障的原因。自動焊接運行方框圖如圖2所示。

2.2 電氣系統(tǒng)的硬件設計

（1）主電路設計

工件焊接時，工件的旋轉是靠電動機帶動的，旋轉時需要無級調速，無級調速可選用變頻器來實現(xiàn)。

根據(jù)設備需求選用容量為7.5KW的電動機，再根據(jù)電動機的容量選用變頻器，前提考慮電動機三個方面的參數(shù)：

①電機的額定電流 ②電機的功率 ③電機的極數(shù)

最終可以決定選用三菱FR-E740-7.5KW變頻器，該變頻器的優(yōu)點在于結構簡單，調節(jié)容易，可用于通用鼠籠型異步電機。

（2）PLC機型的選擇

控制根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，根據(jù)設備的要求使用了9個不同的按鈕及使用信號輸入點12個，所以要用到的輸入數(shù)量預計有20個；使用了1臺三相交流電動機，5個電磁換向閥，其輸出數(shù)量預計需要有10個，以及各種指示燈和安全系數(shù)上的硬件，再預計需要10個輸出點。在選擇機型時還要考慮以后設備的調整和擴充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎上，所以預留10%～20%的數(shù)量，可以選定三菱FX3U-64MR型號的PLC。

2.3 電氣系統(tǒng)的軟件設計

（1）系統(tǒng)自動狀態(tài)流程圖

在自動運行過程中，有異常報警發(fā)生時，必須要按下復位按鈕來排除故障，直至報警蜂鳴器停止報警聲響，報警紅色指示燈滅，運行綠色指示燈亮，方可運行，否則，設備會一直處于有故障狀態(tài)中。

（2）梯形圖

三菱FX3U-64MR與變頻器通訊程序（略）。

3 結束語

實際應用結果表明，自動焊接系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中的運用，可以較好的解決焊接困難、生產(chǎn)節(jié)拍低下、勞動強度高等實際生產(chǎn)問題，在局部采用自動焊接系統(tǒng)代替機器人焊接，價格低廉，受到了很好的經(jīng)濟效益和社效益。

參考文獻

（1）周虹. 氣動與PLC技術相結合在機械手設計中的應用.液壓與氣動.2004.3

第2篇：自動焊接范文

一、自動焊接技術的工作原理

自動焊接技術是將焊接原理、自動控制原理、機械運動原理等進行了有機結合的一種加工技術，它實現(xiàn)了焊接過程的自動化。在自動焊接技術中，通過工件夾緊機構、脫料機構、焊槍夾緊機構、焊槍氣動調節(jié)機構等裝置完成了對工件和焊接設備的安裝與定位，再通過導軌床體、轉動機構、轉動轉臺、氣動尾頂滑臺機構等裝置實現(xiàn)了焊槍與工件的前后、左右、上下運動。

當前，自動焊接技術不僅采用了上述的各種原理和技術，同時大量運用了數(shù)字化技術和人工智能化技術，使得自動焊接技術向更高的一個技術平臺延伸。埋弧焊、等離子弧焊、激光焊、激光復合焊、MIG/MAG焊、TIG焊、機器人焊接等都是自動焊接常用的設備與方法[1]。

二、機械加工行業(yè)對自動焊接的需求

在當今這個科學技術如此發(fā)達的時代，以往那種手動焊接技術已經(jīng)很難滿足時展的需要，隨著自動焊接技術的不斷發(fā)展，該技術對機械行業(yè)造成了非常深遠的影響，自動焊接技術已經(jīng)成為機械加工領域中不可缺失的一部分。我國于五年前就已經(jīng)成為了世界上最大的鋼材消耗國，用鋼量已經(jīng)超過了2億噸，2014年我國的焊接材料生產(chǎn)總量為568萬噸，其中僅埋弧焊絲的產(chǎn)量占比約10.5%，59.6萬噸，年均增長率保持在10%左右。截止目前為止，從我國焊接領域的現(xiàn)狀來看，自動焊接及時滿足了機械加工領域中以下四個方面的需求。

（一）降低了人工成本

從企業(yè)的成本方面來講，自動焊接技術因其工作效率高，大大降低了人工成本。在當今這個人工成本高漲的時代，自動焊接技術大大緩解了企業(yè)的用人成本，因此降低了企業(yè)的投入成本。

（二）降低了焊接危害

焊接技術被人們認為是一種對工作者身體有害的工種，手動弧焊中產(chǎn)生的弧光、煙塵、高溫對人體的健康有著較大的影響，同時長時間的焊接操作對于工作者來講是屬于高強度的勞動。隨著自動焊接技術的應用，不僅降低了工作者的勞動強度，還進一步緩解了人工焊接對工作者帶來的壓力與危害。

（三）滿足了較高的焊接質量要求

對于高強度的焊接作業(yè)要求，如果僅僅是依靠人工手動來完成，焊接質量難以保證。隨著科學技術的不斷發(fā)展和人們對產(chǎn)品質量要求的不斷提高，對于需要焊接加工的產(chǎn)品也逐漸向精細化、多元化的方向傾斜。因此，自動焊接因其種種優(yōu)勢取代了人工手動焊接。

（四）滿足了企業(yè)競爭的要求

隨著我國市場化經(jīng)濟的不斷發(fā)展，企業(yè)之間的競爭力也在不斷的升溫，隨著機械加工與制造行業(yè)全球化的到來，一個企業(yè)焊接設備與焊接工藝的好壞直接決定了該企業(yè)的核心競爭力[2]。自動焊接作為一種高效、節(jié)能、環(huán)保的先進加工設備和工藝，無疑在很大程度上提高了企業(yè)的競爭力。

三、自動焊接在機械加工中的應用

自動焊接設備是一種具有較高自動化程度的焊接設備，屬于自適應控制類專機。它通過自身配備的傳感器與電子檢測線路，可自動跟蹤焊縫的軌跡導向，甚至還可以自動完成對焊接參數(shù)地設置與調整。此外，它還能夠利用諸如視覺傳感觸角傳感器、光敏傳感器等高等級傳感器，通過與計算機系統(tǒng)、軟件、數(shù)據(jù)庫的配合，實現(xiàn)對參數(shù)調整的智能化，且人工操作十分簡便。但是由于受到很多條件的限制，智能化焊接在實際生產(chǎn)中的應用較少 [3]。本文主要從自動化焊接專機與焊接機器人兩方面來探討自動焊接在機械加工中的應用。

（一）自動化焊接專機的應用

自動化焊接專機常用于一些大型設備的批量生產(chǎn)中，雙絲焊接是自動化焊接專機采用的主要焊接方式，比如在推土機的焊接生產(chǎn)中，雙絲焊接主要應用于主臂和車架的焊接。自動化焊接專機的使用大大提高了機械加工的生產(chǎn)效率，雙絲焊接的效率一般是人工單絲焊接的2倍，而且采用雙絲焊接，熔深較深，焊縫的力學性能更好。焊接自動化專機可用于直線、曲線等多種形式焊縫的焊接，焊接效率高，焊接過程中焊件的變形小，質量易于保障，適合大批量生產(chǎn)作業(yè)，同時還具有操作簡單、成本低廉、安全可靠等優(yōu)點，在機械加工中的應用較為廣泛。自動化焊接專機具有很高的性價比。

（二）焊接機器人的應用

焊接機器人因其柔性化和數(shù)字化程度高、精度高、焊接質量穩(wěn)定等特點，在機械制造企業(yè)的生產(chǎn)能力與競爭力方面起了非常重要的作用。焊接機器人在復雜的焊件中表現(xiàn)更為優(yōu)異，它能夠滿足復雜焊接件的加工要求。

但是，由于焊接機器人成本高、操作難度大、結構復雜、價格高等特點，暫時還不能大規(guī)模地用于生產(chǎn)。另外，在采用焊接機器人進行焊接時的焊前準備工作，如組裝、打底焊等，還得借助人工操作的方式完成[4]。另一方面，由于焊接機器人無法很好的自動跟蹤焊縫，接觸尋位的效果也不盡人意，窄小空間無法施焊等缺點，焊接機器人在結構和功能方面還需要不斷進行研究改進。

第3篇：自動焊接范文

【關鍵詞】長輸管道；全位置；自動焊接；西氣東輸；管道口

隨著經(jīng)濟發(fā)展對能源的需求越來越大，世界各地開展了新一輪的管道建設熱潮，為適應長距離、大運量的要求，油氣管道也逐漸向大口徑和長距離的趨向發(fā)展。我國地域遼闊，能源分布不均，對能源大量需求的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)大多自身能源蘊藏量極低，而且我國地形地貌復雜，使得我國對于油氣管道的布置要求特別高。為適應我國油氣輸送的特點，輸送管道不僅要求口徑大、距離長， 而且布置復雜，對管壁的厚度和材料強度都要求很高，這使得施工的難度極大。尤其對于長輸管道，焊接是其中十分之關鍵的工序，焊接的質量直接關系到管線以后的使用安全和效率。而對于國內長輸管道的高要求，傳統(tǒng)的手工焊接方法已經(jīng)難以適應，亟需尋找一種更優(yōu)質、高效的焊接工藝來適應時代的發(fā)展，于是長輸管道全位置自動焊接技術應運而生。

1.長輸管道全位置自動焊接技術的概念

全位置自動焊接技術是近些年發(fā)展起來的一種比較先進的管道施工工藝，在世界各地都有應用。這種工藝的技術特點就是通過將管道固定不動，讓焊接小車帶動焊槍沿著管道壁軌道轉動，從而實現(xiàn)管道的全位置自動焊接。實現(xiàn)這個過程的基本裝置有焊接小車、行走軌道和自動控制系統(tǒng)。保護氣體一般用二氧化碳或二氧化碳和氬氣的混合氣體。為保證焊接質量，可通過修改送絲速度、擺動頻率、焊接速度等參數(shù)，以使得每臺焊機和焊口焊接工藝參數(shù)一致來實現(xiàn)。

全位置自動焊接技術的優(yōu)點主要有以下幾方面：

（1）工作效率高。相比于傳統(tǒng)的手工焊接技術，全位置自動焊接技術實現(xiàn)了焊絲的連續(xù)送進，加快了焊絲的熔敷速度，避免了焊工換條時時間的浪費，而且焊接時層間的雜物清理也更方便，其效率因而大大提高。

（2）焊接質量更好。由于在焊接時有藥芯和惰性氣體的雙重保護，焊道成型更好，各種人為的缺陷也更少，并且，實現(xiàn)自動焊接后，焊接質量就不再受到焊接工人水平的限制，焊接質量更好，尤其對于大口徑、大壁厚的管道，比人工焊接的技術優(yōu)勢更為明顯。

（3）大大降低了工人的勞動強度。眾所周知，焊接是一項勞動強度大、勞動環(huán)境惡劣、費神費力的工作，而全自動焊接技術由于實現(xiàn)了焊接的機械化，所以對于工人的勞動強度大大降低，并且，在焊接過程中，全自動焊接技術焊接更為穩(wěn)定，飛濺現(xiàn)象比較少，煙塵也少，這也改善了工人的勞動環(huán)境。

2.施工過程

長輸管道全位置自動焊接的施工過程主要包括管口清理、管口休整和組對及焊接管道的安裝、焊接參數(shù)輸入、焊接和檢修幾個過程。下面一一進行概述：

2.1管口清理

由于長輸管道的管徑大、壁厚，在應用全位置自動焊接技術時，為適應其流水作業(yè)的方式，要先進行管口組對，所以就需要對管口進行清理。一般清理范圍為管口附近100mm內，要求將該范圍內的塵土、油污、鐵銹等污垢全部細心清理至管壁呈現(xiàn)金屬光澤為止。

2.2管口修整、組對及安裝焊接管道

在清理完管口后，由于管口的坡口角度或者鈍邊厚的硬度太硬都會造成軌道的損傷，所以在焊接作業(yè)前，要對管口的一些集合參數(shù)進行測量，包括坡口角度、鈍邊厚度、管口橢圓度和垂直度等，如果測得的結果不符合要求則應進行休整，以便后續(xù)焊接軌道的安裝。管口組對并預熱后安裝焊接軌道時，所用的安裝工具要求硬度不高于焊接軌道的硬度，以免對軌道造成損傷。要求安裝的焊接軌道與管道表面的距離不大于3mm，與管口端面的距離應小于2mm。

2.3輸入焊接參數(shù)

焊接軌道安裝完畢后，將焊機安裝在軌道上，之后要做的就是按照焊接指導書上的要求調整焊槍位置和角度。然后根據(jù)現(xiàn)場焊接的要求得出恰當?shù)暮附訁?shù)并將其輸入到計算機中。

2.4焊接

在上述幾個步驟完成之后，接下來就是關鍵的焊接了。直接啟動焊接按鈕，焊機就會自動沿著焊接軌道對管道進行焊接施工了。而工人需要做的只是在一旁監(jiān)視即可，當焊接過程中出現(xiàn)斷弧、跑偏等現(xiàn)象時，及時停機并采取糾正措施，直到焊接工序的完成。

2.5檢驗

焊接工序完成后，拆卸掉焊接裝置，然后對焊接的成果進行外觀檢驗，若有不合格的地方，則對其進行手工焊返修或手工焊退修。檢修完成后，對現(xiàn)場進行清理，焊接結束。

3.長輸管道全位置自動焊接技術應用現(xiàn)狀

我國正式將全自動焊接技術應用到長輸管道是在2001年5月的西氣東輸工程上。我國西部地區(qū)冬季嚴寒，夏季酷熱，晝夜溫差也大，且多為戈壁和荒漠；西北部地區(qū)海拔高，氣壓低；中部地區(qū)山勢陡峭，地形起伏大；動、南部地區(qū)則氣溫高、多雨潮濕，這些都大大提高了西氣東輸工程的難度。針對西氣東輸工程高標準的技術要求，我國石油行業(yè)的專業(yè)研究所和中國石油管道局共同對大口徑、大壁厚、高強度的管道布置技術進行了深入研究，提出采用全位置焊接技術，并對該技術的施工工藝和工藝性能進行了詳細的研究和測試，為我國的西氣東輸工程打下了堅實的技術基礎。

近年來，我國長輸管道焊接技術通過引進、吸收和創(chuàng)新，已經(jīng)取得了不少的成就。尤其在西氣東輸一線、二線、陜京三線等重點工程中的實踐研究后，我國已有了自己比較成熟的技術。比如APW-1型管道全位置自動焊機已累計完成了大慶、遼河等油建施工單位合計100多公里的焊接任務，并且焊接一次合格率達到了98%。

4.全位置自動焊接技術目前存在的問題

全位置自動焊接技術并非沒有缺陷，在施工過程中，最常見的問題是未焊透和未熔合。這一方面是由于在工藝和設備磨合期內，焊工不能很快的適應坡口和大口徑的管道焊接。另一方面是坡口的加工質量和組對質量不怎么適合自動焊機施工。遇到這類情況，建議采用手工施焊。

目前，從整體上看，我國長輸管道全位置自動焊接技術跟世界先進水平還有一定的差距，但中國目前一些重大的項目，如西氣東輸三線、四線、中緬油氣管道等，都開工在即，為了更好地完成這些項目的建設，我們需要加緊研究新的焊接材料、新的焊接工藝與方法，以努力趕超世界先進水平。

5.工程實例

2011年，某公司采用10套APW-R-I 型管道全位置自動焊接機設備組成自動焊作業(yè)班，然后對20名焊工進行專業(yè)培訓并考核通過后投入到西氣東輸施工建設中去。施工中累計完成1252處焊口，包括1016×146管道915道口，1016×175管道337道口，累計長度一千多公里，最終統(tǒng)計所得的焊接一次合格率達到98%，取得了相當好的效果。 [科]

【參考文獻】

[1]白大勇，梅廣慶，王建杰.脈沖 MAG 焊在管道全位置自動焊接中的應用[J].焊接技術，2002，31（z1）.

[2]李建軍，修，茹慧靈，等.管道焊接技術 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.

[3]黃福祥，杜則裕，隋永莉.國產(chǎn)X08鋼焊接冷裂敏感性的插梢試驗田[J].焊接學報，2009

[4]王少力，鄭子元.連續(xù)油管國產(chǎn)化技術研究新進展[J].石油礦場機械，2008，37（8）.

[5]任小明，李建國.小直徑管子熔化焊對接焊的方案研究[J].礦山機械，2004，（3）.

第4篇：自動焊接范文

關鍵詞：立體車庫；設備制造；自動焊接機器人；開發(fā)應用；分析

立體車庫，顧名思義是指用來存儲取放車輛的機械設備體系，一般主要應用于專業(yè)停車場管理企業(yè)，通過立體車庫能夠有效節(jié)省停車場面積，擴大停車存放量，從而提高其停車費用。按照車庫結構，其主要有車庫結構、傳統(tǒng)結構以及控制系統(tǒng)三部分內容，其中車庫框架、立柱和邊梁是其結構核心關鍵部件，這些部件一般由不同性狀品種筋板、鋼板鉚接組焊組成相應結構，其焊縫也呈現(xiàn)多面角焊縫、單邊V形焊縫，可以說這些設備焊接技術要求高，施工難度大。以往人工翻轉、變換角度焊接和氣體保護半自動焊接施工不僅效率低，而且焊縫質量也不高，一旦不慎就會導致有開裂、氣孔等狀況，嚴重影響生產(chǎn)效能，也無法滿足市場需求。因此改善其設備制造自動焊接技術，強化其焊接工藝就是當前相關行業(yè)人員亟需解決的重任，對此本文借鑒了國內外焊接機器人的開發(fā)和應用，并在此技術上吸收精華，結合實際進行改造創(chuàng)新，從而開發(fā)出更適宜本地企業(yè)生產(chǎn)的、性價比高、應用效果好的自動焊接機器人體系，使得其在立體車庫設備制造中發(fā)揮其應有的優(yōu)勢和效能。

1.立體車庫設備制造中自動焊接開發(fā)內容

在立體車庫設備制造過程中，自動焊接機器人有確保焊接生產(chǎn)的穩(wěn)定均勻性、高質量性、二十四小時高產(chǎn)能性、簡化人工勞力、降低人工技術難度、改善生產(chǎn)環(huán)境等的優(yōu)勢特點，該自動焊接系統(tǒng)主要包括焊縫監(jiān)控跟蹤、電氣控制、焊接電源、機械傳動等內容，能夠借助焊縫跟蹤系統(tǒng)信號反饋來掌握焊縫軌跡，從而指揮實現(xiàn)焊槍進行多道焊接程序，因此參考自動焊接機器人運行開發(fā)原理，實現(xiàn)其焊接技術的自動化有著十分現(xiàn)實積極的意義。本文設計開發(fā)就要重點考察焊縫監(jiān)控跟蹤與其電氣控制是否相匹配，這就需要考慮焊接參數(shù)的有效控制（焊接電壓、電流、焊槍擺動軌跡等）以及雙工位設備的機械體系，這樣才能夠使得其開發(fā)應用系統(tǒng)達到最大效能。為確保該系統(tǒng)功能實現(xiàn)，要解決下面幾點：

第一，自動焊接技術。立體車庫設備構件焊接應當對齊對平，其焊接所形成焊縫也應該呈現(xiàn)出多面角與加強版組成焊縫。在進行設計開發(fā)時，就要考慮其焊槍運行軌跡能夠實現(xiàn)預期焊接效果，也就是要考慮焊接參數(shù)（電流、電壓、焊槍擺動軌跡）的控制。此外要考慮焊接有正負三毫米的平行度、加強板高度、坡口角度等誤差，因此合理采用先進激光跟蹤焊縫的傳感器。

第二，焊縫自動監(jiān)督跟蹤體系。一般普遍會采用先進位移激光檢測器來定位焊接機械手定位、焊接工作中焊縫偏差測量，這個檢測器必須要具備傳感器和測量系統(tǒng)功能，通過檢測器光點（取決于檢測目標對象距離）位置變化來獲取動態(tài)信號，然后經(jīng)過微控制器來處理，就能夠得到與被檢測目標距離相等的線性信號。這種優(yōu)越的跟蹤傳感性能就能夠狼嚎應用于焊縫實時動態(tài)信息的跟蹤和掌握中。當然在不利焊接環(huán)境中，其焊接過程也要采取措施來避免焊接弧光、煙霧、熱輻射等不利干擾，如添加窄帶濾光片、在傳感器前加干燥壓縮氣體，如二氧化碳，做保溫措施等等。

第三，電氣控制及其他軟件體系。電氣控制和其他軟件系統(tǒng)主要是通過傳感檢測部位來檢查焊縫位置、焊接件位移，并將所得信息傳入到PLC中處理，而其數(shù)據(jù)輸入和監(jiān)控則有觸摸屏來實現(xiàn)。當然其執(zhí)行系統(tǒng)則依靠伺服電機以及焊接電源來運行，通過在觸摸屏輸入設計定好的各項參數(shù)，然后PLC就依照設定參數(shù)運行，并在運行時實時監(jiān)測、調整焊縫位置，這就形成良好的閉路循環(huán)控制系統(tǒng)，從而有效實現(xiàn)高精度的焊接焊縫定位。一般電氣控制系統(tǒng)也要配套選用模擬量輸入、輸出模塊等軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)信號采集、焊縫跟蹤以及焊接電壓/流的控制。

第四，焊接過程工藝體系。所謂的焊接過程，在該自動焊機機器人系統(tǒng)中就是焊槍軌跡控制過程，一般是空間三維和一軸擺角組成的四軸機構，借助交流伺服電機驅動作用、滾珠絲桿和直線導軌的傳動作用來確保焊槍運行深度和精度控制。當然其導軌也要采用焊接防護罩。一般焊接過程都會參考焊接產(chǎn)能、焊接具體工件特點來計算設計焊接參數(shù)，從而模擬確定焊接過程，為確保焊接穩(wěn)定性，一般焊接系統(tǒng)會采用微電報波形控制焊機，持續(xù)性百分百的電源容量以及可選性強的多種操作模式，如手動、自動以及半自動模式。通過這些過程系統(tǒng)就能夠完美實現(xiàn)焊接制造的機械客觀性和精準掌控性，有利于避免人工焊接操作失誤，從而大大提高其焊接過程的掌控力以及生產(chǎn)水平。

2.應用成效

通過使用上述開發(fā)的自動焊接機器人運行系統(tǒng)，有效提高了焊接焊縫安排的科學性和合理性，大大降低了焊接變形狀況，同時也提高了其設備部件焊接的外觀性能和質量，對下部工序拼搭和加工有著積極的促進效用。而且借助焊縫激光自動監(jiān)視跟中系統(tǒng)有助于工作人員更好的掌握焊縫焊接動態(tài)，便于焊縫尺寸實時測量工作。經(jīng)過應用實踐并計算發(fā)現(xiàn)，其應用效果頗為顯著，主要表現(xiàn)為幾點：生產(chǎn)效能增加三四倍、焊縫合格率增加五分之二、產(chǎn)品外觀美觀、質量穩(wěn)定、生產(chǎn)人員勞動量降低、工作環(huán)境得到改善、成本大幅度降低（材料、人工、返工等等）。

3.結束語

總而言之，根據(jù)上文所述不難看出，自動焊接機器人系統(tǒng)能夠從源頭克服傳立體車庫傳統(tǒng)設備制造弊端，深層次提升了企業(yè)生產(chǎn)工藝和核心競爭力，能夠幫助企業(yè)占領更好市場地位，也有利于企業(yè)戰(zhàn)略性發(fā)展。

參考文獻：

第5篇：自動焊接范文

關鍵詞：自動焊接 PLC 步進電機 旋轉編碼器

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)01-0052-02

某金屬制品廠為了適應競爭日益激烈的市場，滿足用戶的不同需求，開發(fā)出了多款形狀各異的花灑。該類產(chǎn)品是用黃銅板沖壓后經(jīng)氬弧焊對焊而成。手工焊接效率低，且無法滿足工藝要求。而用焊接機器人或其它高級焊接設備，雖能滿足工藝要求，但設備投資太大，對操作工的要求也較高，使得產(chǎn)品缺乏市場競爭力。為此，采用了PLC控制的低成本自動焊接機研制成功，使產(chǎn)品得以順利上市，取得了較好的經(jīng)濟效益。

1、焊接機的焊接工藝要求及主要運動

本設備在焊接工件時，需要滿足以下工藝要求：

(1)焊接速度能調節(jié)；

(2)焊槍與工件在任意位置的夾角盡可能保持不變；

(3)焊針與焊縫的相對距離必須相同；

(4)起弧及收弧時間可以調整。

本設備的主要機械運動如下：

(1)采用工件轉動而焊槍相對固定的方式；

(2)采用機械仿形法使焊槍能隨工件的轉動而上下移動；

(3)主軸電機采用了變頻調速，使工件能在一定的范圍內勻速轉動；

(4)利用步進電機、滾珠絲桿根據(jù)工件角度的變化而驅動焊槍作相應動作。

2、主要部件的選型

(1)可編程控制器 因需要將工件旋轉的角度通過PLC運算處理后，輸出信號控制步進電機，為此需要輸出高速脈沖等。故應選擇晶體管輸出型的PLC。本設備采用了三菱FX1S-3OMT型的PLC。

(2)步進電機及驅動器 由于是通過了滾珠絲桿帶動焊槍動作，負載較輕，對力矩的要求不高，主要應考慮電機運行的穩(wěn)定性。本設備使用了型號為PK245-2A的步進電機，其步距角為1.8度，電流為0.8A，靜力矩為0.3N.m。步進電機驅動器型號為XDL-15，電流為0.2-1.5A，可2-128細分。

(3)旋轉編碼器 選用工作電壓12至24VDC，每圈脈沖數(shù)為1800的光電式旋轉編碼器，型號為CB一1800HC。該型編碼器輸出A相、B相和Z相3組信號，其A、B兩相相位差為90度。

3、系統(tǒng)組成及其功能

本設備由工件驅動機構（包括主軸及拖動電機）、焊槍驅動機構（包括步進電機、驅動器及編碼器）及PLC控制部分構成。

控制功能如下：主軸電機由變頻器控制，以拖動工件旋轉。通過旋轉編碼器對主軸的轉速及角位移進行測量，得到的數(shù)據(jù)再經(jīng)PLC高速處理后，成為步進電機的驅動信號。

經(jīng)過回原點操作后，按啟動按鈕SB1（X6）（I/O分配圖見圖1，以下同），主軸電機啟動，工件旋轉。Y7接通T1G開關至起弧結束時斷開。步進電機低速反轉，驅動焊槍接近相應特征點后，以高速正轉通過特征點。經(jīng)過四次循環(huán)至360度時，Y7重新接通至收弧時間結束時斷開，焊接過程結束。為方便操作者針對不同規(guī)格的產(chǎn)品調整運行參數(shù)，特設計了具有自學習功能的調試程序。即當操作者需要對主軸轉速、起弧及收弧時間作調整時，只要將調試開關SAO（X11）閉合一個焊接周期即可，此時，各運行參數(shù)自動存入PLC中相應的數(shù)據(jù)寄存器中，以作為自動焊接時的運行參數(shù)。

4、編程關鍵點

(1)角度測量:將旋轉編碼器的A、B相脈沖信號接入PLC的XO、X1輸入端，通過高速計數(shù)器計錄脈沖個數(shù)，從而可以測得工件在任意位置的角度。

(2)各特征點的取得：利用FNC224(觸點比較指令)將各特征點的角度值與高速計數(shù)器進行比較，從而驅動相應的輔助繼電器。

(3)步進電機驅動器程序：

1)轉向：由圖一知，步進驅動器的方向信號由PLC的輸出端Y2狀態(tài)確定，即Y2為ON時電機正轉，Y2為OFF時電機反轉。

2)轉速：步進電機在0度至40度時，以低速驅動焊槍改變角度，而在40度至50度（即工件轉角時），則以一個較快的速度使焊槍在較短的時間內改變一個較大的角度。本程序采用PLSY和PLSR分別輸出低頻和高頻脈沖信號，經(jīng)試驗，低速時采用PLSY指令輸出，電機起停對機械造成的沖擊較小，不影響焊槍角度的改變。而高速時的沖擊不容忽視，所以采用PLSR指令，經(jīng)反復調試，設定一個合適的加、減速時間，使之平穩(wěn)起停。

3)主軸轉速的測定：由焊接工藝知，同一種工件在不同的環(huán)境下，要求的線速度及起、收弧時間不同，所以主軸轉速需作相應調整，而改變主軸轉速的同時，也必須對焊槍改變角度的速度作相應的調整，(即改變步進電機的轉速)于是對主軸轉速的檢測就成為必須。筆者采用SPD指令，通過PLC的X2端口檢測旋轉編碼器B相信號在單位時間內的脈沖數(shù)來獲得主軸轉速。

4)步進電機驅動頻率的確定：主軸轉速改變的同時，驅動步進電機的脈沖頻率也應作相應的改變。筆者采用MOV指令，將SPD所測得的轉速值送入寄存器，然后與常數(shù)（即機械傳動裝置的固有關系）運算（MUL、DIV等指令）得出高速和低速時的頻率。

5)起弧時間與收弧時間的確定：T1G信號開關動作后，即Y7得電（見圖1）利用外接時間繼電器KT1、KT2 調節(jié)起、收弧時間（筆者認為，若采用撥碼開關等輸入設備進行數(shù)據(jù)寫入，則會占大量的輸入端子，不利于壓縮成本）。KT1、KT2的延時閉合觸點分別接PLC的輸入囗X15、X16，通過PLC的內置定時器T11分別將起、收弧時間送入寄存器，以便控制步進電機及主軸電機的旋轉。

6)回原點程序：由焊接工藝知，焊接開始時需在工件0度，而焊接結束時的角度為360度加收弧所需的角度值，焊槍位置也是如此。故每個工件焊接之前，需要執(zhí)行回原點操作。本程序中X4（SQ2）為焊槍原點位置。X3（SQ1）為主軸原點（即工件原點），為了節(jié)省輸入點及位置開關，采用了一個光電開關（X5）和ALT指令，用較低頻率使步進電機準確尋找焊槍原點。主軸原點是通過機械原點位置開關X3與程序”原點”MO（即主軸0度時驅動的輔助繼電器）控制變頻器以爬行狀態(tài)反轉尋找。

5、結語

實踐證明，用PLC、編碼器、步進電機等工控元件制成的自動焊接機，具有可靠性高、準確度高等特點，與市售的焊接機器人等數(shù)控焊接設備相比，更具有價格低廉、操作筒單、運行維護費用低等優(yōu)點，可節(jié)省投資，提高效率。

參考文獻

[1]鐘肇新,范建東編著.《可編程控制器原理及應用》.華南理工大學出版社,2004年.

[2]楊益強,李長虹,江明明合編.《控制器件》.中國水利水電出版社,2005年.

[3]周恩濤主編.《可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應用》.機械工業(yè)出版社,2003年.

[4]蔡松主編.《傳感器與PLC編程技術基礎》.電子工業(yè)出版社,2005年.

第6篇：自動焊接范文

關鍵詞：半自動；焊接；方法；長輸管道

中圖分類號：P755文獻標識碼： A

一、半自動焊接方法

半自動焊接是焊絲連續(xù)送進，電弧的運動由焊工手工操作的焊接方法，設備比較簡單，移動方便，焊接準備時間短，焊接操作靈活，焊接質量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率高，適用于全位置焊接。半自動焊接方法很多，目前主要有CO2氣體保護半自動焊，藥芯焊絲CO2氣體保護半自動焊及自保護藥芯焊絲半自動焊等。為了選出適合于焊接API規(guī)范的大口徑長輸管道的焊接方法，本文對目前常用的半自動焊接方法進行全位置管道焊接的試驗研究。

1、CO2氣體保護半自動焊接

CO2氣體保護半自動焊接采用實芯鍍銅光焊絲，純二氧化碳氣體，焊絲本身對電弧不起保護作用，完全依靠二氧化碳氣體保護電弧及熔池，以防止空氣的侵入，同時二氧化碳氣體又起到使電弧穩(wěn)定燃燒的作用，由于二氧化碳氣體保護焊的電弧氣氛是氧化性氣氛，因此對鐵銹、油污不敏感，焊縫含氫量低，但是對熔敷金屬的合金元素燒損嚴重，所以焊絲中含有較高的錳和硅等合金元素。

2、藥芯焊絲CO2氣體保護焊

藥芯焊絲CO2氣體保護焊的焊絲中含有相當于焊條藥皮成分的焊藥，焊絲中的焊藥在電弧燃燒時產(chǎn)生氣體和熔渣，熔渣堆焊接熔池有保護作用，氣體具有穩(wěn)定電弧燃燒和保護電弧氣氛的作用，焊藥中的合金元素對熔敷金屬有冶金作用，能夠改善焊縫金屬的化學成分從而改善焊縫金屬的機械性能。藥芯焊絲氣體保護焊比實芯焊絲CO2氣體保護焊最大的優(yōu)點是熔敷金屬的機械性能好，焊縫的熔合性好。

3、自保護藥芯焊絲焊接

自保護藥芯焊絲焊接是一種技術含量很高的焊接方法，該焊接方法完全焊絲中的焊藥在電弧燃燒時產(chǎn)生的氣體和熔渣保護電弧和熔池防止空氣的侵入，并使電弧穩(wěn)定燃燒，對熔池金屬具有冶金作用；該焊接方法與手工電弧焊一樣具有抗惡劣環(huán)境的能力。自保護藥芯焊絲焊接時的電弧吹力大，熔深大，熔敷效率高，熔渣少，易清理，焊縫金屬的機械性能好。生產(chǎn)效率高。自保護藥芯焊絲下向焊用于管道全位置焊接時，焊道薄，焊接層次多，后一層焊道對前一層焊道有熱處理作用，焊接速度快焊縫金屬的機械性能好。焊縫X射線探傷合格率高。自保護藥芯焊絲下向焊與合適的管道打底焊工藝相配合用于大口徑長輸管道的焊接將會有很好的前途。

二、半自動焊焊接質量的控制

曲率半徑相對較大，比較有利于半自動焊操作，而現(xiàn)在的焊接對象管徑小，曲率變化較大，半自動焊操作難度增大，焊接質量控制要嚴格。

加大焊接前的管端清理工作，確保管端兩側25mm內的防銹漆和油污清理干凈。管口組對時嚴格控制錯邊量，錯變量控制在壁厚的0.15倍以內。錯變量超標，嚴重影響焊接質量。在管道焊接施工過程中，應考慮環(huán)境溫度、濕度和風速對不同焊接方法的影響，采取必要的措施保證焊接質量。在環(huán)境溫度較低且濕度較大的地段，應加強焊前預熱和層間預熱，減緩焊縫的冷卻速度，使焊縫中的氣體充分溢出；風速較大的地方可以制作專用防風棚，減小風對焊接過程的影響。加強焊接材料的管理，嚴格控制焊接材料的質量，杜絕變質焊接材料的使用。適當加大焊接電流，放慢焊接速度，增加焊接熱輸入，以改善熔渣溢出條件。調整焊槍角度，正確運條，有規(guī)律地攪動熔池，促使熔渣與鐵液分離。

選擇合適的焊接坡口角度，對口間隙不宜過大，鈍邊不易過小，焊接電流適當，在焊接過程中要調整好電流，尤其是在焊縫的5點位和7點位。當焊接坡口角度小、鈍邊過大或對口間隙過小時，應加大焊接電流，適當放慢焊接速度，增加焊接熱輸入。清根要徹底，每個接頭點要打平，清根時，要將根焊道打磨成“U”行槽。

每條焊縫宜采用連續(xù)焊接，不得隨意中斷。如因故中斷，在繼續(xù)焊接前，首先應確認焊縫無裂紋，同時采取預熱措施，方可繼續(xù)施焊。

三、管道半自動焊工藝選擇

1、管道焊接的半自動填充蓋面焊

實心焊絲CO2氣體保護半自動焊進行全位置焊接時，要從管道底部引弧向上焊接，每層焊道的厚度較厚，可達4～5mm，焊接速度較慢，每分鐘只有6～10cm，對有層間溫度要求的材料不能滿足要求，同時由于CO2氣體保護焊的熔池冷卻速度快，焊熔深較淺，焊縫的抗拉強度和屈服強度較高，延伸率和沖擊韌性有所下降，甚至在彎曲試驗時從熔合線發(fā)生斷裂。因此，認為實芯焊絲CO2氣體保護焊不適合于X60等材質的油氣長輸管道的焊接。

藥芯焊絲CO2氣體保護半自動焊熔敷金屬的機械性能雖然好，但是由于熔敷金屬的過渡為顆粒過渡，焊工不易掌握，因此也不適合于管道焊接。

自保護藥芯焊絲半自動下向焊，該方法采用自保護藥芯焊絲，沒有外加的保護氣體，完全依靠焊絲中的焊藥在電弧燃燒時產(chǎn)生的氣體及熔渣保護焊接電弧及熔池，并對熔敷金屬有冶金作用，此方法的電弧吹力較大，焊接熔深大，抗風能力強。焊接時電弧自上而下運動，焊接速度快，每層熔敷金屬的厚度較小，需要多層多道焊接。

2、管道打底焊工藝

CO2氣體保護焊由于二氧化碳氣體對熔池的冷卻作用，使得短路過渡時焊接熔池特別小，容易控制，因此也適合于管道打底焊，近年來還發(fā)展了專門用于管道打底焊接的能夠控制電流波形的STT下向焊設備，已開始用于管道打底焊接。不論何種二氧化碳氣體保護焊打底方法都有一個共同的弱點，就是對管道的組隊要求高，必須非常嚴格的控制對口間隙以及鈍邊，否則容易產(chǎn)生燒穿、未熔合、未焊透等焊接缺陷，另外CO2氣體保護焊打底要求焊工必須全神貫注的盯著熔池，控制電弧始終在熔池上方燃燒，否則容易產(chǎn)生穿絲現(xiàn)象，也就是焊絲直接穿進管道內，形成異物，這對以后的調試運行有極大的危害。

CO2氣體保護表面張力（STT）下向焊打底。CO2氣體保護焊的熔滴過渡在小電流情況下是一種頻率很高的短路過渡；表面張力過渡是采用弧焊電源外特性的波形控制技術，使得焊接規(guī)范隨熔滴的形成、長大、和過渡而改變，使熔滴的過渡不同于一般的短路過渡需要爆斷小橋，而是依靠表面張力平緩的過渡到熔池中去，電弧由上而下運動，不作橫向擺動或僅作輕微的橫向擺動，這樣可以形成一層薄而均勻的打底焊道。實踐證明用這種方法進行管道打底焊接焊縫成形好，合格率高，焊接效率高。表面張力焊接是CO2焊接技術的新發(fā)展，特別適合于管道打底焊。

結束語

半自動焊焊接方法是綜合了焊條電弧向下焊的靈活、手法簡單，焊層薄、缺陷少以及半自動藥芯焊絲自保護向下焊，焊接電流大，熔深大，焊接速度快，自保護效果好，缺陷少，抗風能力強，生產(chǎn)效率高，蓋面層成形美觀的共同優(yōu)點。該焊接方法不僅改變了傳統(tǒng)焊接方法速度慢、焊口合格率低的不足之處，同時提高了油氣管道工程施工的生產(chǎn)效率和焊口質量。

參考文獻

第7篇：自動焊接范文

[關鍵詞]航空發(fā)動機 導管 噴桿 自動焊 脈沖TIG焊

中圖分類號：V233.2+2 文獻標識碼：A

前言：航空發(fā)動機上導管及噴桿數(shù)量、結構種類繁多。在航空發(fā)動機領域，導管和噴桿的焊接幾乎都采用手工焊接，約束了生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質量的提高。采用脈沖TIG焊接技術的自動化焊接技術對于導管、噴桿這類尺寸小、壁薄零件的自動化水平和產(chǎn)品質量穩(wěn)定性優(yōu)勢特別明顯。

1設備及原理

1.1 設備

自動焊機采用的是脈沖TIG焊接技術，是焊接導管類全位置焊縫的專用設備，自帶編程計算機，用來編制焊接控制程序，焊接程序可以存儲在計算機和焊機存儲器內，焊接時調用焊機內程序或將計算機的程序載入進焊機，通過控制器，即可自動焊接。

1.2 原理

自動焊的原理是脈沖技術在TIG焊中的應用，使TIG焊接工藝更加完善，現(xiàn)已成為高效，優(yōu)質，經(jīng)濟和節(jié)能的先進焊接工藝。它可以焊接熱敏性高的材料，可以進行窄間隙焊、單面焊背面成形的薄壁管件的焊接。

脈沖TIG焊采用的是低頻調節(jié)的直流脈沖電流加熱工件，采用直流正接方式?；惦娏髟谝粋€脈沖中通過的時間，峰值電流在一個脈沖中通過的時間。電流峰值和基值電流按一定的頻率周期性變化。當每一次脈沖峰值通過時，焊件上就會出現(xiàn)一個點狀熔池，峰值停歇時，溶池開始冷凝。此時基值電流穩(wěn)定的燃燒，以便下一個脈沖峰值電流通過時能夠可靠的燃燒，形成新的焊點。通過合理調節(jié)脈沖峰值時間和合適的焊接速度，保證相鄰焊點間有一定量的重疊量，就可獲得一條連續(xù)致密的焊縫。

可見，在焊接時，焊件加熱融化主要靠峰值電流及其通過的時間。

2 焊接工藝

2.1 自動焊的特點

（1）自動化程度高，生產(chǎn)效率高，適合批量生產(chǎn)。

（2）自動焊可調參數(shù)多，可精確的控制焊接熱輸入和熔池的形狀和尺寸。

（3）可以用較小的熱輸入獲得合格的焊縫，減少熱影響區(qū)和焊接變形。

（4）焊接過程中脈沖電流對點狀熔池有攪拌作用，使熔池金屬凝固時易獲得細晶，從而焊縫金屬組織細密，可以減少熱敏感材料產(chǎn)生裂紋的傾向。

2.2 焊接工藝參數(shù)選擇

典型的焊接示意圖如圖2-1，圖2-2所示。圖2-1所示的為對接焊。圖2-2所示的是插接焊接。

圖2-1 對接 圖2-2 插接

焊接參數(shù)的調節(jié)是保證焊接質量最主要的因素。鎢極直徑的大小，與待焊處的距離，以及焊件的裝配對焊縫的質量也有重大的影響。工藝參數(shù)的選擇一般按下列原則和步驟進行：

（1）根據(jù)焊件材料和尺寸來選擇電流和焊接速度。

由于焊件焊接時一定的壁厚一定的材料的熔池的移動性是一定的，一般先根據(jù)材料來選擇焊接線速度，再來選擇電流，根據(jù)焊件的結構，散熱情況來適當調整。同壁厚同材料不同管徑之間的焊件焊接線速度是基本是一樣的，因此小管徑焊件比大管徑的焊件轉速要快。

在主要焊接階段起始段電流較大，除用來熔化金屬外還有一部分用來加熱焊件，在后續(xù)焊接時，應當適當降低脈沖電流。在收弧階段采用電流逐步衰減方法來收弧。一般收弧段與焊縫的重合量為10mm～20mm.相比而言，奧氏體不銹鋼的焊接性能要比高溫合金要優(yōu)良，高溫合金特別是GH1140熔池移動慢，合金元素含量多熱裂紋傾向大，焊道中央容易出現(xiàn)裂紋，收弧段易產(chǎn)生弧坑，影響焊接質量。高溫合金在收弧時需要通過增加控制段來控制焊接熱輸入，保證熱輸入平緩衰減。

（2）t0，tm和Im，I0的選擇。峰值電流時間占脈沖時間的百分比Rt=tm/（t0+tm）選擇與材料和焊件的結構有關。Rt值高，電流幅值比RA=Im/ I0高，脈沖特點顯著，有利于克服熱裂紋傾向，但是過高易咬邊，需要合理調節(jié)。一般而言，高溫合金的Rt，RA值要比奧氏體不銹鋼要略高。焊件的結構對Rt，RA的值的選擇有較大的影響。

（3）脈沖頻率f的選擇。脈沖頻率是根據(jù)焊接速度選擇的。速度越快，頻率相應越大。焊道由連續(xù)的焊點組成，焊點直徑的重疊量為3/4。

（4）其它輔助參數(shù)。焊接工藝參數(shù)還包括電弧長度，鎢極規(guī)格，氬氣流量等選擇等。電弧長度一般為1～3mm，焊件其它參數(shù)一樣時電弧長度長焊道相比而言會較寬，轉速快的鎢極與焊件間的距離應該相應的調近些，過長易偏弧。鎢極端部形狀對電弧的穩(wěn)定性和焊縫的成型有很大的影響。采用直流正接焊接時，鎢極端部應該磨成錐狀，并把尖端磨平，這樣陰極斑點位置穩(wěn)定（活動范圍較?。?，電弧不易晃動，焊縫成型良好。如鎢極端部磨成平底或圓球狀，將會造成電弧晃動而不穩(wěn)定，焊縫成形變壞。如磨得過尖，電弧雖然穩(wěn)定，但是電弧傘形傾向增大，端部燒損嚴重，焊縫成形也不佳。氬氣流量要適當，過小保護不佳，過大易產(chǎn)生紊流易對焊接時液態(tài)金屬進行沖擊和帶走過多的熱量。

3 總結

（1）采用自動焊的薄壁管件、噴桿能夠有效的提高焊接質量，減小人為因素影響。

（2）焊接質量可以穩(wěn)定的固化，焊接參數(shù)固化，在操作正確下，焊件的焊接質量應該是一致的?？梢猿膳谋ＷC質量的生產(chǎn)。具有可追溯性。

（3）對于高溫合金等具有合金元素較多的金屬可以有效的控制裂紋傾向。

（4）自動焊可以通過精微的控制程序獲得較高精度的焊接要求，熱影響區(qū)小、變形小。

4參考文獻

[1] 陳祝年。焊接工程師手冊。機械工業(yè)出版社，北京，2002.1，ISBN 7-111-09859-5。

第8篇：自動焊接范文

目前，我國焊接鋼管的傳統(tǒng)設備為單絲埋弧焊，相比氣體保護焊，焊接效率相對較高，焊縫質量穩(wěn)定可靠，但考慮鋼管焊接的整體焊接工作量，焊接效率有待提高，需要一款既能保證焊接質量穩(wěn)定可靠，又能整體提高焊接效率的新型埋弧焊設備滿足生產(chǎn)節(jié)拍的需求。鋼管的焊接分為內環(huán)、縱縫的焊接及外環(huán)、縱縫的焊接，對于4種工位的焊接，傳統(tǒng)的坡口形式均為V形或X形，坡口角度一般為55°~60°，為了保證焊縫質量，生產(chǎn)過程中避免不了的一道工序就是背面碳弧氣刨清根，然后進行坡口打磨清理，此工序焊材、生產(chǎn)工時浪費嚴重，操作者技能水平依賴程度高，如有操作不當容易造成焊接缺陷，生產(chǎn)環(huán)境污染嚴重，筆者尋求一種新的工藝能夠省去此焊接操作。傳統(tǒng)焊接設備進行鋼管焊接，由于自動化程度低，操作者需要實時觀察焊接狀態(tài)，及時進行焊接調整，效率低下，操作者技能要求較高，人工管理成本高，且焊接質量穩(wěn)定性較差，焊縫合格率低，渴望一款自動化程度較高的設備來提高焊接效率，降低人工成本及改善焊接質量。基于上述問題，本公司與唐山開元特種焊接設備有限公司進行多次技術交流，通過大量的工藝性試驗，創(chuàng)新焊接工藝，進行焊接效率對比，經(jīng)濟效益分析，最終由唐山開元特種焊接設備有限公司為本公司開發(fā)制作了一整套鋼管焊接中心檢測及自動化控制系統(tǒng)。

1系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由焊接操作機、滾輪架、埋弧焊電源、單電源雙細絲埋弧焊懸掛機頭、焊縫跟蹤系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)，焊劑回收系統(tǒng)、視頻檢測系統(tǒng)等設備組成。

1．1焊接操作機

該操作機升降采用安全性高的多鏈條驅動方式，操作臂橫向運動采用齒輪齒條驅動，驅動采取自鎖機構，安全可靠，變頻無級調速，調速范圍寬，操作臂及立柱均采用箱形構造，高剛性結構設計，使彎曲變形達到最小，如圖1所示。

1．2滾輪架

40T自調式滾輪架，采用獨特的滾輪構造，減速可靠，變頻控制，無級變速，自定心，適應工件廣泛，可實現(xiàn)外徑為600~4200mm鋼管的6~90m/h的勻速轉動，如圖2所示。另外，設備安裝有機械頂輪式防竄架，安裝在滾輪架上，頂輪與工件的端面接觸，并隨工件一起轉動，當發(fā)生軸向竄動趨勢時，頂輪會起到定位的作用，保證了鋼管內、外環(huán)縫的穩(wěn)定焊接。

1．3埋弧焊電源

ZD5－1250E型埋弧焊電源，電流可調節(jié)范圍寬，可實現(xiàn)250~1250A電流的穩(wěn)定焊接；額定負載持續(xù)率為100％，適用于長時間連續(xù)焊接，應用廣泛，可進行埋弧焊、碳弧氣刨、電渣焊，如圖3所示。

1．4單電源雙細絲埋弧焊懸掛機頭

單電源雙細絲埋弧焊懸掛機頭，可以實現(xiàn)90°旋轉，兼顧鋼管的內、外環(huán)，縱縫的焊接。該機頭配備的送絲機構設計獨特，徹底解決了國產(chǎn)焊絲絲徑不均勻造成焊接不穩(wěn)定的技術難題，并已獲得國家專利；大功率進口專用送絲電機，力矩大，送絲穩(wěn)定，配備準1．6mm桶裝焊絲，可實現(xiàn)長時間連續(xù)焊接（圖4）。

1．5焊劑回收系統(tǒng)

后置式焊劑回收系統(tǒng)，集焊劑回收、輸送于一體，是長時間連續(xù)焊接必不可少的一部分，可以將遠控接口連接至操作機的移動手控盒進行遠程控制，操作方便，如圖5所示。

1．6視頻檢測系統(tǒng)

在設備的焊接機頭處配有彩色CCD攝像機，可把焊接位置的圖像實時傳到觸摸屏旁的工業(yè)液晶監(jiān)視器上，實現(xiàn)對焊接的遠程觀測及實時控制。可根據(jù)客戶需要通過以太網(wǎng)的連接，實現(xiàn)遠距離對設備進行實時視頻及數(shù)據(jù)監(jiān)控，能夠全程記錄設備運行參數(shù)、物料運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)的綜合管理。視頻檢測系統(tǒng)如圖6所示。

1．7焊縫跟蹤系統(tǒng)

由于工件坡口加工及組對過程難免出現(xiàn)尺寸偏差，在焊接鋼管內、外環(huán)縫時，滾輪架滾動過程中焊縫可能偏離原運行軌跡，焊接機頭上安裝了接觸式傳感器焊縫跟蹤裝置，如圖7所示。該跟蹤系統(tǒng)具有初始自動尋找焊縫、焊縫末端定位探測、換向跟蹤、強制跟蹤等多種功能，并應用獨特的焊縫跟蹤技術解決了在進行蓋面焊時坡口不易識別、不易跟蹤的技術難題。焊縫跟蹤系統(tǒng)為焊縫智能自動排道功能的實現(xiàn)奠定了基礎。

1．8電器控制系統(tǒng)

整個鋼管焊接中心，以觸摸屏為人機界面，操作者可以通過觸摸屏來實現(xiàn)對整個系統(tǒng)全部的動作控制、參數(shù)設定、參數(shù)修改、實時監(jiān)測，對操作機、滾輪架、焊劑回收裝置、焊縫跟蹤裝置及視頻監(jiān)視裝置的集中控制，體現(xiàn)了系統(tǒng)的集成化。電器控制系統(tǒng)如圖8所示。

2系統(tǒng)技術優(yōu)勢

該焊接中心是專用于750mm以上鋼管環(huán)、縱縫焊接設計的埋弧焊。集單電源雙細絲高效埋弧焊焊接工藝、U形窄坡口不清根焊接工藝、焊縫跟蹤技術、焊接自動排道，數(shù)字化控制技術、遠程監(jiān)控技術、網(wǎng)絡通信技術、系統(tǒng)集成技術為一體，代表了國際最高水準的埋弧焊自動焊接設備。

2．1單電源雙細絲埋弧焊焊接工藝

單電源雙細絲埋弧焊是一種高熔敷速度、高焊接速度、小熱輸入的焊接工藝，如圖9所示。傳統(tǒng)單絲埋弧焊采用直徑較粗的焊絲，為了提高熔敷速度，只能采用大電流低速焊，這樣就提高了熱輸入，使焊縫組織不良；對準800mm左右的管子焊接時熔池鐵液容易下淌；直徑較粗的焊絲相對較硬，所以不適合長距離送絲，只能使用小盤焊絲，焊絲更換頻繁。單電源雙細絲焊接工藝是針對以上單絲埋弧焊的缺點進行開發(fā)的全新焊接工藝，在同等焊接電流條件下，由于焊絲截面積較小，所以焊絲單位截面積上的電流密度較大，有利于焊絲的快速熔化，通過試驗證明，在同等焊接工藝參數(shù)下，單電源雙細絲較單粗絲埋弧焊的熔敷速度提高42%~87％。同時，由于采用1．6mm絲徑的細絲進行焊接，可以采用桶裝焊絲進行遠距離送絲，可以減少更換焊絲所需輔助時間，大大提高工作效率。由于焊絲熔化較快，同時兩電極間電弧輻射熱相互作用，能量利用率更高，熔滴過渡更細，焊接過程更平穩(wěn)，焊縫成形更美觀，焊縫質量更可靠。同時也使雙細絲更適合高速焊接，使得焊接效率大大提高。以下為單絲埋弧焊與單電源雙細絲埋弧焊相關對比試驗。2．1．1熔敷速度對比試驗方法：分別用單絲埋弧焊和單電源雙細絲埋弧焊在焊接工藝參數(shù)相同的情況下，平板堆焊相同時間，計算熔敷速度（注：單絲直徑為4．8mm，雙細絲直徑為1．6mm，焊接電源等其他外部條件也一致），試驗數(shù)據(jù)見表1。由表1可知，在相同條件下，雙細絲埋弧焊的平均熔敷速度平均是單絲埋弧焊的1．48倍以上。2．1．2焊接變形對比試驗方法：取4塊外形尺寸相同的7mm厚鋼板，加引、熄弧板拼成2組工件，背面加金屬襯墊，分別用單絲埋弧焊和單電源雙細絲埋弧焊進行一面焊接，測量2組工件的焊前和焊后變形量（注：單絲直徑為4．8mm，雙細絲直徑為1．6mm，焊接電源等其他外部條件也一致），試驗要求：焊縫成形美觀。焊接工藝參數(shù)見表2。由表3和表4可以看出，雖然單電源雙細絲埋弧焊焊接過程中用的焊接電流、電弧電壓較單絲埋弧焊大，但是隨著焊接速度的大幅度提高，熱輸入實際上是降低了，焊接變形量明顯減小。2．1．3焊接質量對比試驗方法：取相同規(guī)格的Q345B鋼板4塊，制作成正面45°，背面40°的X形坡口（分別在板厚的1/3，2/3處開坡口，預留6mm鈍邊）的2組工件，分別用單絲埋弧焊和單電源雙細絲埋弧焊進行焊接，對比焊縫的力學性能，焊接工藝參數(shù)見表5。單絲和單電源雙細絲埋弧焊理化性能對比結果如圖12所示。由圖12可以看出，在提高焊接效率的同時，單電源雙細絲埋弧焊焊接的焊縫力學性能明顯高于單絲焊接的焊縫，且兩者的性能均能滿足國標標準。

2．2U形窄坡口不清根焊接工藝

背面清根工序，浪費焊接材料，浪費工時，操作者技能水平依賴性高，同時還增加了焊縫質量的不穩(wěn)定因素，噪聲、光、粉塵污染嚴重，給企業(yè)造成了很大的經(jīng)濟損失。但是對于傳統(tǒng)對接接頭的V形或X形坡口工藝，坡口內的焊接熔深受到限制，如果焊接電流過大，會造成燒穿現(xiàn)象，如果焊接電流過小，會造成焊縫根部未熔合，且焊絲稍微偏移焊縫中心線，熔深大幅減小，實際生產(chǎn)中很難找到一個既能保證焊縫根部充分熔合，又能保證穩(wěn)定焊接不燒穿的臨界點，所以，背面清根工序必不可少。如何控制焊接時既能保證足夠熔深又能不燒穿，成為是否需要背面清根的關鍵點。借鑒薄板焊接時正反兩面焊接的焊接工藝，筆者擬采用U形窄坡口工藝。因為，較V形坡口，U形坡口根部U形處相對平直，在相同焊接方式，相同焊接參數(shù)情況下，焊縫熔深較大，且焊絲對中容錯率高，加上工件背面焊接的熔深，可能會實現(xiàn)省去背面清根的目的。經(jīng)實踐證明，采用該工藝焊縫超聲波探傷結果合格，焊縫理化性能達到技術要求。U形窄坡口焊接工藝還有以下優(yōu)點：傳統(tǒng)的鋼管焊接對接接頭V形或X形坡口加工方法為火焰切割，坡口角度等尺寸精度很難保證，且需打磨，這樣給工件組對及焊接等后道工序造成很大麻煩，控制不當還會影響鋼管的整體尺寸，造成鋼管的整體尺寸不良。采用銑邊機加工U形窄坡口，節(jié)省了坡口加工時間，提高了坡口的精度，有利于下道工序的進行，并且經(jīng)計算焊縫的金屬填充量U形窄坡口與V形或X形坡口基本持平，隨著板厚的增加，甚至少于V形或X形坡口的金屬填充量。坡口具體尺寸如圖13所示。U形窄坡口焊接工藝具體操作順序為：先用單電源雙細絲埋弧焊焊接工件背面90°V形坡口側，采用相對較大的電流焊接，只焊接1道，既保證了坡口填充、蓋面，又獲得了較大的熔深，然后用較大電流焊接工件正面U形坡口側，保證了焊縫根部充分熔合。

2．3智能化自動排道功能

該功能主要針對以往半自動焊接設備對人員素質要求過高的不利因素而專門開發(fā)，可以有效減少焊接過程中對人的依賴，使焊接過程自動化程度更高，便于操作。只需工藝人員提供相應參數(shù)，即可實現(xiàn)無人化的焊接管理，減輕操作者的勞動強度，同時提高了焊縫的一致性，并很好地保證了焊接過程中人為因素造成的焊接缺陷。同時該系統(tǒng)還具有針對環(huán)縫V形及U形坡口進行自動排道焊接的功能，從而適應更多樣的焊接形式，如圖14所示。焊接前需要選擇坡口類型，然后輸入坡口角度及深度、層間提升量、坡口壁與焊絲距離、最大平移量等數(shù)據(jù)。焊接時，程序會自動向上提槍，換算下一道焊接時向兩側的偏移量，以及每層焊接的道數(shù)、總焊接層數(shù)等。并且系統(tǒng)會實時監(jiān)測當前焊接所處的哪一層，該層的哪一道，下一道的換道方向及水平方向、垂直方向的偏移量大小等數(shù)據(jù)，配合合適的焊接參數(shù)，實現(xiàn)自動排道焊接。同時該系統(tǒng)也可以進行實時人為干預功能，從而更好地保證了焊接質量。30mm板厚U形窄坡口環(huán)焊縫焊接工藝參數(shù)見表6。

3鋼管焊接中心實際使用情況

以1200mm×30mm鋼管，2500mm長度為例，傳統(tǒng)焊接工藝方法與創(chuàng)新焊接工藝方法對比見表8。由表8中數(shù)據(jù)可知，使用創(chuàng)新工藝，生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益得到了很大的提高，焊接質量得到了很大的提升，自動化程度、環(huán)境污染得到很大的改善。反觀該設備，筆者發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高主要體現(xiàn)在以下幾點：（1）火焰切割坡口改為坡口機加工坡口，坡口的加工時間縮短了一半。（2）單電源雙細絲埋弧焊焊接工藝較單粗絲埋弧焊焊接工藝效率平均提高48％以上。（3）改單粗絲埋弧焊為單電源雙細絲埋弧焊，焊接速度明顯提高，且坡口填充道數(shù)減少，層間清渣時間減少。（4）省去了背面清根工序，節(jié)省了清根、打磨時間，省去了因清根帶來的附加坡口填充金屬時間。（5）焊接質量的提高，減少了焊后不良工件的返修時間。（6）自動排道功能的使用，使整個坡口連續(xù)不間斷焊接，省去了中間的焊接輔助工作，節(jié)省了生產(chǎn)時間，降低了對焊接人員技能的要求，使傳統(tǒng)焊接方式的焊接質量靠焊接人員技能和責任心去保證變?yōu)榭抗に嚭驮O備來保證。（7）桶裝焊絲及焊劑輸送回收一體機的使用，縮短了焊接輔助時間。

4結論

第9篇：自動焊接范文

關鍵詞：鋼結構；埋弧自動焊技術；應用研究

從上個世紀的49年代之后埋弧自動焊技術才逐漸發(fā)展起來，從而促進了機械化和自動化迅速發(fā)展并成為現(xiàn)實，但是目前埋弧焊的工藝還存在很大的缺陷，實際的應用和書本上的理論還存在很大的差距。

1 埋弧自動焊技術的原理

埋弧自動焊技術指的是電弧在焊劑層之下進行燃燒從而進行機械的焊接的技術，埋弧焊的形成主要是在焊絲和焊件之間形成電弧，通過電弧的輻射熱的揮發(fā)從而使得周圍的焊絲進行焊接，在進行埋弧焊技術的焊縫的融化的過程中，由于部分由于高溫被蒸發(fā)掉，從而形成一個比較封閉的空間，從而隔絕電弧和外面的空氣，電弧砸在形成的封閉的空間內進行燃燒從而使得焊絲融化，形成滴狀而不斷落下，從而與焊件熔化形成的液態(tài)的金屬的混合物形成環(huán)節(jié)的熔化池，并且隨著焊接的進行，不斷把電弧向前變移動，由于電弧位置的變化，導致焊接池冷卻并凝固，從而一些重量比較小的熔渣就會漂浮在熔池的表面，形成渣殼的形式。

埋弧焊自動焊接技術和手動的焊接技術的最主要差別就是手動的焊接技術在引弧、使得電弧保持穩(wěn)定的形式進行燃燒、焊絲的送入和電弧的移動以及在結束焊接的操作時，對于弧坑的填滿的一系列的操作全都是靠著手動的形式進行操作的。

2 埋弧焊自動焊接技術的應用拓展

盡管埋弧焊自動焊技術靠著機械設備的自動化實現(xiàn)了埋弧焊的自動化操作，但是其中一個重要的缺點就是自動的埋弧焊技術沒有手工的電焊靈活度高，所以目前埋弧焊自動焊接技術的使用和普及仍然受到了比較大的限制。以前在盡心壓力容器的焊接時，在進行最后一條內環(huán)的焊接時，由于一般都是采用手工電弧焊的焊接技術，但是由于壓力容器的兩邊都是成封死的狀態(tài)，焊接操作機的操作臂并不能完全深入到壓力容器的內部，從而無法采用埋弧自動焊技術，由于夏天壓力容器的內部溫度都會在50攝氏度左右，在進行容器的焊接時，焊接產(chǎn)生的有害氣體很難排出，盡管在進行焊接時會使用排氣扇排除產(chǎn)生的毒性氣體，但是這樣的方法很容易造成工人的中暑甚至中毒，所以在進行壓力設備的焊接時采用埋弧自動焊技術將會在工人的工作環(huán)境和勞動強度方面有很大的改善，由于埋弧自動焊的操作速度非?？?，這樣就大大縮短了工人的工作時間，并且提高了工人的工作效率，但是在進行埋弧自動焊技術的應用過程中，還需要注意兩個問題：

2.1 要使用焊接行走小車，避免使用焊接操作機

由于壓力容器的兩個頭已經(jīng)處于完全組裝封死的狀態(tài)，但是一般都會在有權利容器上留下一些人孔，必須把行走小車全部拆開才能把人孔放到壓力容器內部，然后在進行壓力容器的安裝。

2.2 保證滾輪架的轉速和行走小車的前進速度一致

由于壓力容器都是在滾輪架上和滾輪架一起運動的，所以滾輪架的轉速就是焊接的速度，所以這就需要和行走小車的速度保持一致。在進行焊接的過程中，進行操作的技術人員要及時調整行走小車的行走速度，從而確保焊絲對對準焊縫進行操作的，并且要注意的就是及時收回焊劑。

3 埋弧自動焊技術在鋼結構H型鋼的應用

由于鋼結構的建筑都是很浪費人力、物力的，所以為了節(jié)約能源，在鋼結構的施工現(xiàn)場使用埋弧自動焊技術對H型鋼進行焊接，不僅可以提高鋼結構的工藝質量，還可以大大提高工人的工作效率，降低了手工電弧焊焊接H型鋼導致鋼梁出現(xiàn)扭曲變形或者焊接變形的現(xiàn)象的發(fā)生，大大降低了技術人員的勞動強度?，F(xiàn)在就以H型鋼為例進行埋弧自動焊技術的應用。

3.1 選用合適的焊接材料

吊車梁所使用的鋼的材質是Q315，對Q315鋼進行焊接角度的分析，可以得知其由于變冷容易導致裂紋的出現(xiàn)，所以在進行焊接時可以采用低氫型的焊接材料；但是由于焊接的接頭的強度應該和母材的強度相等，為了克服這點就可以選了E5015型的電焊條進行焊接。

3.2 用埋弧自動焊技術焊接的方法

在進行焊接操作之前，要注意清除焊接部位和坡口部位的氧化皮、水分、有無或者表面由于銹蝕產(chǎn)生的物質，若是有必要的話可以采用手工清除或者乙炔和氧共同烘烤的辦法。在對翼緣板進行焊接操作之前，首先需要做的就是對其進行預熱，保持恒溫狀態(tài)30分鐘之后在進行預熱。在進行H型鋼的焊接之前，由于其一般在有45度的傾斜角的焊接托架上進行，此時的焊絲保持的垂直的狀態(tài)，但是此時的熔池是出于水平的狀態(tài)，從而辦證了焊接的工藝和質量。一般采用手工電弧焊的方式來進行封底焊的操作，在進行第一道焊縫的焊接時，需要注意的就是對封底焊的背面進行碳弧氣刨的徹底清理，才能接下來進行下一步的操作，從而防止出現(xiàn)剛才的裂紋。在進行焊裝時，需要加入熄弧板和引弧板，這樣可以避免出現(xiàn)焊接的缺陷。為了避免出現(xiàn)焊接變形情況的出現(xiàn)，可以對每一根H型鋼采用施焊的焊接技術。在進行第一道焊縫的焊接時要使用小規(guī)范進行操作。

4 結束語

埋弧自動焊技術與手工的電弧焊技術進行比較，很容易發(fā)現(xiàn)埋弧自動焊技術的安全性非常高，對工人的有害程度也非常小，還可以大大降低技術工人的勞動強度，其可防性也遠遠超過手工的電弧焊接的技術。埋弧自動焊技術的焊接質量要高，其完成焊接的表面形狀規(guī)則，焊道的形狀比較好，并且和母材進行過度的比較圓滑，大大提高了鋼結構的焊接質量。

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