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1、CO2 氣體保護(hù)焊接（ MAG—C 焊）工藝簡(jiǎn)介 1. 定義 CO2 氣體保護(hù)焊接是采用純度在 99.8% （體積法）以上的 CO2 氣體作為保護(hù)氣體的一種 熔化極氣體保護(hù)電弧焊方法。 可采用短路過(guò)渡、 噴射過(guò)渡和脈沖噴射過(guò)渡進(jìn)行焊接， 可用于 點(diǎn)焊、 立焊、橫焊和仰焊以及全位置焊等。尤其適用于碳鋼、 合金鋼和不銹鋼等黑色金屬材 料的焊接。 2. 發(fā)展動(dòng)態(tài) 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是 50 年代發(fā)展起來(lái)的一種新的焊接技術(shù)。半個(gè)世紀(jì)來(lái)，它已發(fā)展成為 一種重要的熔焊方法。廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)，工程機(jī)械制造業(yè)，造船業(yè)，機(jī)車(chē)制造業(yè)，電梯 制造業(yè)， 鍋爐壓力容器制造業(yè)， 各種金屬結(jié)構(gòu)和金屬加工機(jī)械的生

2、產(chǎn)。 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 焊接質(zhì)量好，成本低，操作簡(jiǎn)便，取代大部分手工電弧焊和埋弧焊，已成定局。且二氧化碳 氣體保護(hù)焊裝在機(jī)器手或機(jī)器人上很容易實(shí)現(xiàn)數(shù)控焊接， 將成為二十一世紀(jì)初的主要焊接方 法。目前二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，使用的保護(hù)氣體，分 CO2 和 CO 2 +Ar 兩種。使用的焊絲主 要是錳硅合金焊絲，超低碳合金焊絲及藥芯焊絲。焊絲主要規(guī)格有： 0.5 0.8 0.9 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 4.0 等。 3. 特點(diǎn) 3.1 焊接成本低， CO2 氣體是釀造廠和化工廠的副產(chǎn)品，來(lái)源廣、價(jià)格低，其成本只有埋弧 焊和手工電弧焊的 40~50% 。 3.2 生產(chǎn)

3、率高， CO2 電弧的穿透力強(qiáng)，熔深大而且焊絲的熔化率高，熔敷速度快，其生產(chǎn)率 是手工電弧焊的 1~4 倍。 3.3 適用范圍廣，薄板、中厚板甚至厚板都能焊接，薄板焊接時(shí)變形小，并能進(jìn)行全位置施 焊。 3.4 抗銹能力強(qiáng)，焊縫含氫量低，抗裂性好。 3.5 焊后不需清渣。 3.6 由于是明弧，焊接過(guò)程中便于監(jiān)視和控制。 4. CO2 焊接材料 4.1 CO 2 氣體 4.1.1CO 2 氣體的性質(zhì) 純 CO 2 氣體是無(wú)色，略帶有酸味的氣體。密度為本 1.97kg/m3 ，比空氣重。在常溫下把 C02氣體加壓至5~7Mpa 時(shí)變?yōu)橐后w。常溫下液態(tài) C02比較輕。在0 C,0.1M

4、pa 時(shí)，1kg 的液態(tài) CO2 可產(chǎn)生 509L 的 CO 2 氣體。 4.1.2瓶裝C02氣體 采用40L標(biāo)準(zhǔn)鋼瓶，可灌入 25kg液態(tài)的CO2，約占鋼瓶的80%，基余20%的空間充滿 了 CO2氣體。在0 C時(shí)飽和氣壓為 3.63Mpa ; 20 C時(shí)飽和氣壓為 5.72Mpa ; 30 C時(shí)飽和 氣壓為7.48 Mpa ，因此，CO2氣瓶要防止烈日暴曬或靠近熱源，以免發(fā)生爆炸。 4.1.3 C0 2氣體純度對(duì)焊接質(zhì)量的影響 C02氣體純度對(duì)焊縫金屬的致密性和塑性有很大影響。 C02氣體中的主要雜質(zhì)是 H20和 N2，其中H20的危害較大，易產(chǎn)生 H氣孔，甚至產(chǎn)生冷裂縫。焊接用

5、 CO2氣體純度不應(yīng) 低于99.8% （體積法），其含水量小于 0.005% （重量法）。 4.1.4混合氣體 一般混合氣體是在 Ar氣（無(wú)色、無(wú)味、密度為 1.78kg/m3 ）中加入20%左右的CO2氣 體制成，主要用來(lái)焊接重要的低合金鋼強(qiáng)度鋼。 4.2焊絲 4.2.1 實(shí)心焊絲 為了防止氣孔，減少飛濺和保證焊縫具有一定的力學(xué)性能， 要求焊絲中含有足夠的合金元素， 一般采用限制含碳量（0.1%以下），硅錳聯(lián)合脫氧。焊絲直徑常用的有： 0 0.8mm $ 0.9mm $ 1.0mm $ 1.2mm $ 1.6mm，焊絲直徑允許偏差 +0.01 , -0.04。以下介紹幾種常

6、用的焊絲。 ① 用于焊接低碳鋼低合金鋼的焊絲有： H08MnSiA , H08MnSi , H10MnSi。 ② 用于焊接低合金鋼強(qiáng)度鋼的焊絲有： H08Mn2SiA , H10MnSiMo , H10Mn2SiMoA 。 ③ 用于焊接貝氏體鋼的焊絲有： H08Cr3 Mn 2MoA 。 ④ 用于焊接抗微氣孔焊縫低飛濺的焊絲有： H0Cr18Ni9 , H1Cr18Ni9 , H1Cr18Ni9Ti 。 ⑤ 用于焊接不銹鋼薄板的焊絲有： H0Cr18Ni9 , H1Cr18Ni9 , H1Cr18Ni9Ti , H1Cr18Ni9Nb 。 4.2.2藥芯焊絲 藥芯焊絲用薄鋼帶卷

7、成圓形管， 其中填入一定成分的藥粉，以拉制而成的焊絲。采用藥芯焊 絲焊接，形成氣渣聯(lián)合保護(hù)，焊縫成形好，焊接飛濺小。常用的藥芯焊絲有：YJ502，丫J507 , YJ507CuCr , YJ607 , YJ707。 表4.1實(shí)心焊絲與藥芯焊絲的特性比較 焊絲種類(lèi) 實(shí)心焊絲 藥芯焊絲 大電流用 小電流用 焊劑類(lèi)（用于全位置焊） 金屬類(lèi) 焊絲直徑 1.2 1.6 1.2 1.2 1.6 1.6 標(biāo)準(zhǔn)電流范圍（A） 220?350 250?550 80 ?220 120?300 200?450 250?500 作 熔渣量 極少 極少 極少

8、多 多 少 脫渣性 不好 不好 不好 好 好 一般 業(yè) 焊縫外觀 一般 一般 一般 好 好 一般 焊縫形狀 凸： 凸 稍凸 接近平坦 接近平坦 稍凸 性 飛濺量 稍多 稍多 少 少 少 少 電弧穩(wěn)定性 一般 一般 一般 好 好 一般 能 熔深 深 深 淺 很深 很深 深 噪音 一般 一般 稍小 稍大 稍大 稍大 全位置 焊接 不能 不能 一般 一般 能 不能 焊 耐冷裂性能 好 好 好 一般 一般 好 接 耐熱裂性能 好 好

9、好， 一般 一般 好 性 X射線探傷 好 好 一般 好 好 好 效 熔敷速 60 ?120 55 ?180 15 ?50 30 ?110 45 ?140 75 ?180 度g/min（焊絲 干伸長(zhǎng)度） (25) (25) (20) (25) (25) (25) 率 熔敷效率（%） 90 ?95 90 ?95 95 ?98 85 ?90 85 ?90 90 ?95 注：焊機(jī)使用直流恒電壓特性的電源 （極性:焊絲正極） 5. CO電弧焊的保護(hù)效果 CO2氣體本身是一種活性氣體，它的保護(hù)作用主要是使焊接區(qū)與空氣隔

10、離，防止空氣中的氮?dú)?對(duì)熔池金屬的有害作用， 因?yàn)橐坏┖缚p金屬被氮化和氧化， 設(shè)法脫氧是很容易實(shí)現(xiàn)的， 而要脫氮 就很困難。CO 2氣保焊在CO 2保護(hù)下能很好地排除氮?dú)狻?在電弧的高溫作用下 （5000K以上）， CO2氣體全部分解成 CO+ O，可使保護(hù)氣體增加一倍。同時(shí)由于分解吸熱的作用，使電弧因受 到冷卻的作用而產(chǎn)生收縮，弧柱面積縮小，所以保護(hù)效果非常好。 6. CO電弧焊存在的主要問(wèn)題及解決措施 6.1合金元素?zé)龘p問(wèn)題 CO2電弧可以從兩個(gè)方面使 Fe及其它合金元素氧化。一種是與 CO2直接作用： 如： CO2 Fe：= FeO CO 2CO2 Si= SiO2 2CO

11、 CO2 Mn MnO CO CO2 C：= 2CO 另一種是和高溫分解出的原子氧作用 ： Fe 0 ：二 FeO Si 2O 二 SiO2 Mn O MnO C O CO 第一種反應(yīng)一般認(rèn)為是在低于金屬熔點(diǎn)溫度下進(jìn)行的， 在金屬氧化中不占主要地位。 合 金元素的氧化燒損主要是產(chǎn)生于第二種反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物 MnO、SiO2成為熔渣浮于熔池表面。 生成的CO2氣體逸出到大氣中去， 不會(huì)引起焊縫氣孔。 而FeO則熔入液態(tài)金屬，并進(jìn)一步和 熔池及熔滴中的合金元素發(fā)生反應(yīng)使其氧化。 在CQ電弧焊中，合金元素的燒損與合金元素與氧的親合力成正比。 Ni、Cr、Mo過(guò)渡 系數(shù)最高，燒損最

12、少。Si、Mn的過(guò)渡系數(shù)則較低，因?yàn)樗鼈冎械南喈?dāng)一部分要耗于熔池中 的脫氧。Al、Ti、N2等元素的過(guò)渡系數(shù)更低，燒損比 S、 Mn還要多。合金元素的燒損主要 與電弧氣氛的氧化性有關(guān)，因此必須在冶金上采取措施。 目前，在焊絲設(shè)計(jì)中加入一定量的 脫氧劑（如Al、Ti、S、Mn等），脫氧劑在完成脫氧任務(wù)之余，所剩余的量便作為合金元素留 在焊縫中 6.2氣孔問(wèn)題 CO2電弧焊，由于熔池凝固比較快，容易在焊縫中產(chǎn)生氣孔。可能產(chǎn)生的氣孔主要有： CO 氣孔、H2氣孔和N2氣孔三種。 6.2.1. CO 氣孔 產(chǎn)生CO氣孔的原因主要是熔池中的 FeO和C反應(yīng) FeO C = Fe CO 這

13、個(gè)反應(yīng)在熔池中處于結(jié)晶溫度時(shí)，進(jìn)行得比較劇烈，由于這時(shí)熔池已開(kāi)始凝固， CO氣體 不易逸出，于是在焊縫中形成氣孔。 如果焊絲中有足夠的脫氧元素 Si和Mn ,以及限制焊絲中的含碳量就可以抑制上述的氧化反 應(yīng)，有效地防止CO氣孔的產(chǎn)生。 6.2.2. H2 氣孔 電弧區(qū)的氫主要來(lái)自焊絲、工件表面的油污、鐵銹以及 CO2氣體中所含的水份。其中 CQ 氣體中的水份常常是引起氫氣孔的主要原因， 所以焊前要適當(dāng)清除工件和焊絲表面的油污和 鐵銹，另一方面盡可能使用含水分低的 CQ氣體。 6.2.3. N2 氣孔 焊縫中產(chǎn)生N2氣孔的主要原因，是由于保護(hù)氣層遭到破壞， 大量空氣浸入焊接

14、區(qū)所造成的。 保護(hù)氣層失效的因素主要有： CO2氣體流量過(guò)小，噴嘴被飛濺部分堵塞，噴嘴與工件的距離 過(guò)大，電弧電壓過(guò)高，以及焊接場(chǎng)地有側(cè)向風(fēng)等。 因此在焊接過(guò)程中保證保護(hù)氣層穩(wěn)定可靠 是防止N2氣孔的關(guān)鍵。 6.3飛濺問(wèn)題 6.3.1 CO2電弧焊產(chǎn)生飛濺的原因主要有 ： 6.3.1.1.熔入熔滴中的FeO與碳元素作用產(chǎn)生的 CO氣體，在電弧高溫下急劇膨脹，使熔滴 爆破而引起金屬飛濺； 6.3.1.2 .溶滴短路過(guò)渡后，當(dāng)電弧再引燃時(shí)產(chǎn)生的對(duì)熔池的過(guò)大沖擊力使液體金屬濺出。 6.3.1.3 .采用顆粒狀過(guò)渡時(shí)，飛濺主要是由于熔滴非軸向過(guò)渡造成 （電流不大時(shí)），或由于熔 滴瞬時(shí)

15、短路而造成（大電流潛弧時(shí)）。 降低飛濺主要有工藝措施和冶金措施兩個(gè)方面。 工藝方面主要是采用盡量小的焊絲直徑， 合 適的焊接電流與電壓參數(shù)的匹配， 和合適的短路電流上升速度， 以及峰值短路電流。 短路電 流上升速度和峰值短路電流可以通過(guò)焊接回路串接的電感來(lái)調(diào)節(jié)。 冶金方面主要是采用合適 的焊絲和保護(hù)氣體成分，適宜的焊絲和工件表面清理來(lái)減少因液體金屬內(nèi)部冶金反應(yīng)生成的 CO氣體膨脹爆炸而造成的飛濺 7. CO焊接的溶滴過(guò)渡形式 CO2焊的溶滴過(guò)渡形式主要有顆粒過(guò)渡、短路過(guò)渡和射流過(guò)渡。 7.1滴狀過(guò)渡 當(dāng)電弧電壓較高，焊接電流較大時(shí)，常出現(xiàn)這種過(guò)渡形式 CO2焊的顆粒狀過(guò)渡是非軸

16、向的。 主要是由于CO2氣體在高溫下的分解和解離， 對(duì)電弧產(chǎn)生的強(qiáng)烈的冷卻作用， 造成電弧和斑 點(diǎn)面積收縮使電流密度提高， 電弧的電場(chǎng)強(qiáng)度提高， 并集中在溶滴的下部， 熔滴將受到較大 的斑點(diǎn)壓力，迫使熔滴上撓，使熔滴不能軸向過(guò)渡，嚴(yán)重時(shí)電弧不穩(wěn)定，產(chǎn)生飛濺隨著電流 的增加（12焊絲，電流大于 300A時(shí)），斑點(diǎn)面積增加，電弧收縮力由阻力變?yōu)橥屏?，使?滴細(xì)化，過(guò)渡頻率也隨之增加，飛濺較小，電弧較穩(wěn)定，焊縫成形較好。 顆粒過(guò)渡電弧穿透力強(qiáng)，母材熔深大，適于中厚板的焊接。 7.2短路過(guò)渡 細(xì)絲CO2氣體保護(hù)焊（①小于1.6mm ）焊接過(guò)程中，因焊絲端部熔滴個(gè)非常大，與熔池接觸 發(fā)生短

17、路，從而使熔滴過(guò)渡到熔池形成焊縫。短路過(guò)渡是一個(gè)燃弧、短路（息弧）、燃弧的連續(xù) 循環(huán)過(guò)程，焊接熱源主要由電弧熱和電阻熱兩部分組成。 短路過(guò)渡的頻率由焊接電流、 焊接電壓 控制，其特征是小電流、低電壓、焊縫熔深大，焊接過(guò)程中飛濺較大。短路過(guò)渡主要用于細(xì)絲 CO2氣體保護(hù)焊，薄板、中厚板的全位置焊接。 7.3 ?射流過(guò)渡 當(dāng)粗絲CO 2氣體保護(hù)焊或采用混合氣體保護(hù)細(xì)絲焊，焊接電流大到超過(guò)臨界電流值，焊接時(shí)， 焊絲端部呈針狀，在電磁收縮力、電弧吹力等作用下，熔滴呈霧狀噴入熔池， 焊接過(guò)程中飛濺很 小，焊縫熔深大，成形美觀。射流過(guò)渡主要用于中厚板，帶襯板或帶襯墊的水平位置焊接。 8. 焊接

18、設(shè)備 CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備主要由焊接電源、供氣系統(tǒng)、送絲系統(tǒng)和焊槍等組成。 8.1焊接電源 焊接電源通過(guò)控制線路對(duì)供電、 供氣與穩(wěn)弧等各個(gè)階段的動(dòng)作進(jìn)行控制。 半自動(dòng)焊機(jī)的電源 為直流電源（可以是硅整流電源， 晶閘管整流電源及逆變式電源），大多為平特性或緩降（斜 率V 4V/100A）特性，以保護(hù)弧長(zhǎng)的自身調(diào)節(jié)作用。 8.2供氣系統(tǒng) 供氣系統(tǒng)由CO2氣瓶、電磁氣閥、氣體流量調(diào)節(jié)器、干燥預(yù)熱器及送氣管組成。 8.2.1電磁氣閥是開(kāi)閉氣路的裝置， 由延時(shí)繼電器控制，可起到提前供氣和滯后停氣的作用。 822 氣體流量調(diào)節(jié)器是起調(diào)節(jié) CO2氣流量的作用。 823送氣管輸送焊接時(shí)所需

19、的保護(hù)氣體。 8.2.4 CO2焊供氣系統(tǒng)中一個(gè)特殊的措施是在供氣系統(tǒng)中加裝干燥器和預(yù)熱器。干燥器的作 用是吸收CO2氣體中的水分和雜質(zhì)；預(yù)熱器的作用是為了防止 CO2氣體中水分在鋼瓶出口及 減壓閥中結(jié)冰而堵塞氣路而對(duì) CO2氣體進(jìn)行加熱。 8.3送絲系統(tǒng) 送絲系統(tǒng)的作用是采用機(jī)電控制的方式將焊絲盤(pán)中的焊絲通過(guò)焊槍的導(dǎo)電嘴送入焊接熔池 內(nèi)。CO2焊的送絲機(jī)構(gòu)由電機(jī)、送絲輪、矯直機(jī)構(gòu)等組成。送絲方式有推進(jìn)式、拉絲式、推 拉式和加長(zhǎng)推絲式四種，目前應(yīng)用最多的是推進(jìn)式送絲系統(tǒng)。 8.4焊槍 焊槍的作用是輸出焊絲、傳導(dǎo)焊接電流、輸出保護(hù)氣流和啟動(dòng)或停止焊機(jī)。 焊槍按冷卻方式 可分為氣冷

20、式和水冷式，當(dāng)所用焊接電流小于 250A時(shí)，可選擇氣冷式焊槍?zhuān)缓附与娏鞔笥? 250A時(shí)，必須采用水冷式焊槍。 圖8.1 CO2焊接設(shè)備圖例 9?CO焊接工藝確定影響因素 9.1材料因素 母材和焊材的成分，不同材料焊接性能不一樣，所以焊接工藝也不一樣。 9.2工藝因素 如焊接方法、坡口形式和加工質(zhì)量、預(yù)熱后熱措施、層間溫度控制、裝配質(zhì)量，甚至電源種 類(lèi)和極性等，對(duì)改善工藝焊接性都起很大作用。 9.3結(jié)構(gòu)因素 如設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮焊接接頭處于剛度較小狀態(tài)， 避免出現(xiàn)截面突變、余高過(guò)大、交叉焊縫等容 易引起應(yīng)力集中的結(jié)點(diǎn)。 9.4使用條件 如工作溫度高低、工作介質(zhì)種類(lèi)、載荷性質(zhì)

21、等，都屬于工藝焊接性考慮范圍。 10?焊接機(jī)器人 10.1操作機(jī)（機(jī)器人本體） 本文指的機(jī)器人是安裝有焊槍進(jìn)行實(shí)際作業(yè)的部分， 其動(dòng)作受安裝在內(nèi)部的伺服電機(jī) （S軸或 6軸）的控制，機(jī)器人能拿得起的重 （可搬重量）為3?40kg，視機(jī)器人的型號(hào)而定，此外，在 機(jī)器人本體上還附加有焊槍、焊絲供給裝置、 氣體電磁線等，機(jī)器人在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，焊槍在 同一位置的重復(fù)精度為 _0.1mm。 表10.1列了各種型號(hào)操作機(jī)的規(guī)格 型號(hào) 可搬重量 手臂的動(dòng)作范圍 本體重量 V10S 6kg 2.25m2 X 340 ° 160kg V10S 10kg 3.25m2 X 340

22、° 260kg V20S 20kg 2.96m2 X 340 ° 290kg V40S 40kg 3.41m2 X 300 ° 500kg G01S 3kg 0.64m2 X 260° 130kg W01S 3kg 1.01m2 X 280 ° 155kg 機(jī)器人S 3kg 0.84m2X 270° 19kg 機(jī)器人H 3kg 1.00m2 X 230 ° 45kg 10.2控制器（控制裝置） 控制器是機(jī)器人的頭腦和記憶裝置， 所記憶的示教數(shù)據(jù)控制輸入輸出信號(hào)和各種接口， 動(dòng)力 輸入為3相200V（3?7KW）, —個(gè)控制器最多能控制

23、15個(gè)軸，記憶容約 8000點(diǎn)，主要控制 器如表10.2所示。 表10.2控制器與操作機(jī) 控制器 操 作 機(jī) OSACOM 6800 Almega Vol, Gol OSACOM CUPER8700 Almega Vols, Gols, V10s, V20s, V40s, WolS OSACOMa Almcga EV, EG OSACOM機(jī)器人 機(jī)器人S機(jī)器人H 10.3示教盒 示教盒與控制器相連接進(jìn)行示教作業(yè)時(shí)， 通過(guò)示教盒用手動(dòng)操作操作機(jī)以輸入自動(dòng)運(yùn)行時(shí)所 需全部軌跡和作業(yè)條件，機(jī)器人通過(guò)操作這個(gè)示教盒能進(jìn)行包括焊接條件在內(nèi)的全部操作。 10.4操作盒 操

24、作盒是選擇自動(dòng)運(yùn)行方式后使用的設(shè)備，有緊急停機(jī)按鈕和暫停按鈕，伺服上電按鈕等， 在使用多臺(tái)工作站進(jìn)行多個(gè)作業(yè)的自動(dòng)運(yùn)行時(shí)增加起動(dòng)盒，可以預(yù)約或取消下一個(gè)起動(dòng)功 能。 10.5 焊機(jī)當(dāng)原封不動(dòng)地使用 CO2 焊接的半自動(dòng)焊機(jī)時(shí)，必須有焊機(jī)與機(jī)器人控制器間的信 號(hào)交換的中介接口盒。最近，大多數(shù)焊機(jī)內(nèi)部安裝有：具有機(jī)器人焊接特性的專(zhuān)用接口，關(guān) 于焊接的接口盒，具體信號(hào)的情況在下一章進(jìn)行說(shuō)明。 10.6 焊絲供給裝置 將半自動(dòng)焊機(jī)的一部分加以改進(jìn)用于機(jī)器人上，在進(jìn)行 CO2焊接和MAG焊接時(shí)，氣體電磁 閥安裝在其內(nèi)， 焊絲供給裝置中的滾輪容易產(chǎn)生從焊絲掉下來(lái)的粉末， 防礙焊絲的傳磅， 因 此必

25、須加以定期的維護(hù)。 10.7 焊槍 對(duì)于不同的機(jī)器人型號(hào)使用直型焊槍和彎曲焊槍?zhuān)瑱C(jī)器人所用焊槍的特點(diǎn)是 : 10.7.1 機(jī)器人焊槍內(nèi)部安裝有防碰傳感器，當(dāng)焊槍與工作或夾具發(fā)生沖突時(shí)使機(jī)器人停止 工作，避免損壞機(jī)器人本體。 10.7.2 為了便于進(jìn)行示教作業(yè)，應(yīng)把氣體噴嘴設(shè)計(jì)得短一點(diǎn)，和從外部能看見(jiàn)焊絲的導(dǎo)電 嘴。 10.7.3 為了使向焊絲供電能夠穩(wěn)定，焊絲導(dǎo)電嘴的孔徑應(yīng)比半自動(dòng)焊接的導(dǎo)電嘴的孔徑要 小一點(diǎn)。 10.7.4 根據(jù)使用目的的不同，有時(shí)使用水冷式焊槍和風(fēng)冷焊槍。 以上所述是弧焊機(jī)器人的構(gòu)成， 有時(shí)為了以任意可達(dá)的姿態(tài)焊接工件增加外設(shè)的變位機(jī)， 為 了能焊接大型工件

26、，增加導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)等組合件，如圖 2.2 所示，這樣能大幅度地提高機(jī)器人的 作業(yè)效率， 當(dāng)變位機(jī)或?qū)к墮C(jī)構(gòu)與焊接機(jī)器人同時(shí)工作時(shí)， 必須對(duì)機(jī)器人與外部軸進(jìn)行協(xié)調(diào) 控制，機(jī)器人使用同步運(yùn)動(dòng)控制軟件能進(jìn)行這種協(xié)調(diào)控制。 11?機(jī)器人CO氣體保護(hù)焊接夾具的制造 11.1 設(shè)計(jì)機(jī)器人夾具時(shí)的基本條件 利用機(jī)器人進(jìn)行焊接時(shí)， 不是利用人的五官感覺(jué)來(lái)進(jìn)行的， 而是機(jī)器人重復(fù)同一軌跡自動(dòng)運(yùn) 行進(jìn)行焊接的，所以設(shè)計(jì)機(jī)器人夾具時(shí)要確認(rèn)如下幾點(diǎn)。 11.1.1 明確用機(jī)器人進(jìn)行焊接的各種要求 ① . 最終目標(biāo)是什么 ? ② .對(duì)自動(dòng)化的要求及其規(guī)模 ？ ③ . 提高多少生產(chǎn)效率及其生產(chǎn)節(jié)拍 ? ④ .

27、 提高質(zhì)量的關(guān)鍵在哪里 ?工件的精確定位是否可能 ? 11.1.2 工件本身的精度是否高 ? 必須使定位誤差小于焊絲直徑的一半。 11.1.3 工件焊接部位有無(wú)定位基準(zhǔn) ? 在參照定位基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上設(shè)置工件。 11.1.4 機(jī)器人是以示教再現(xiàn)方式進(jìn)行工作時(shí)，不能象操作人員那樣根據(jù)不同情況隨機(jī)應(yīng) 變。 11.1.5 機(jī)器人的動(dòng)作區(qū)域是有限制的，在動(dòng)作區(qū)域內(nèi)焊槍的角度也有限制，所以存在不能 進(jìn)行焊接的部位。 11.1.6 在焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生焊道歪斜和飛濺， 所以?shī)A具要有一定的強(qiáng)度， 要采取遮擋飛濺 或減少飛濺的對(duì)策。 11.1.7 焊接結(jié)束后，必須有“取下工件，安裝下一個(gè)工件”的工序

28、。 11.1.8 機(jī)器人的動(dòng)作既高速又危險(xiǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)安全給予足夠的重視， 應(yīng)參照勞動(dòng)安全 法和勞動(dòng)安全守則進(jìn)行設(shè)計(jì)。 11.2 在設(shè)計(jì)機(jī)器人夾具前的準(zhǔn)備工作 11.2.1 收集關(guān)于工件的信息 ① .材質(zhì)、板厚、表面處理、重量和有關(guān)圖紙等。 ② .前一道工序的制造工藝。 ③ .生產(chǎn)量等情況。 11.2.2 了解目前的施工方法 ① . 有否半自動(dòng)焊接的夾具，改造后能否用作機(jī)器人夾具 ? ② . 有什么焊接條件 ?過(guò)去有無(wú)相同的加工例子供參考 ? ③ . 調(diào)查類(lèi)似的工件 11.2.4 預(yù)算規(guī)模有多大 ? 11.3 制造夾具時(shí)的注意事項(xiàng) 11.3.1 決定把工件固定，或讓

29、其旋轉(zhuǎn)，或移動(dòng)機(jī)器人。 11.3.2 選擇最穩(wěn)定的固定工件的方法，選擇最佳姿勢(shì)焊接工件。 11.3.3 關(guān)于夾具的設(shè)計(jì) ① . 有的工件需要定位焊，有的則不需要，其夾緊方法各不相同。 ② . 夾緊的方法有手動(dòng)直接夾緊， 通過(guò)切換閥的手動(dòng)夾緊和電控夾緊等， 可根據(jù)成本、 使用 目標(biāo)和規(guī)模加以選擇。 ③ . 夾具安裝在靠近焊接部位。 ④ . 若采用手動(dòng)夾緊方法要考慮其大小和操作的靈活性，以方便操作人員使用。 ⑤ . 要考慮焊接時(shí)產(chǎn)生的飛油對(duì)夾具的影響，據(jù)此來(lái)決定夾具的位置。 11.3.4 如果同一個(gè)工件需要焊接多處，應(yīng)該統(tǒng)一定位基準(zhǔn)。 11.3.5 要考慮工件的裝入、取出、工具

30、的傳送。 11.3.6 夾具所用的零件最好使用市面容易買(mǎi)得到的標(biāo)準(zhǔn)品。 11.3.7 如在一個(gè)工件臺(tái)上進(jìn)行多品種生產(chǎn)時(shí)， 可考慮在工作臺(tái)人工更換夾具，因?yàn)樽詣?dòng)切 換方法精度低，動(dòng)作不穩(wěn)定，故障多。 11.3.8 機(jī)器人與工作臺(tái)最好共用一個(gè)臺(tái)基，這樣易于搬運(yùn)安裝，又不改動(dòng)機(jī)器人與夾具間 的相對(duì)關(guān)系。 11.3.9 應(yīng)采取足夠的防止飛濺的措施 ① .可動(dòng)部分會(huì)附著上飛濺嗎 ？ ② .飛濺會(huì)影響定位基準(zhǔn)嗎 ？ ③ .飛濺過(guò)多，積累起來(lái)會(huì)影響機(jī)器人和夾具的動(dòng)作嗎 ？ ④ .周?chē)h(huán)境有無(wú)可燃物品？ 11.3.10 應(yīng)考慮能方便地對(duì)夾具進(jìn)行維修 ① .在有定位基準(zhǔn)的時(shí)候，維修時(shí)間要短。

31、 ② .保持一定數(shù)量的零件備品。 ③ ?定期清掃飛濺等殘?jiān)? 夾具的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好 用戶最熟悉關(guān)于工件的加工方法 靈活應(yīng)用用戶積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)制造夾具 12?焊接參數(shù) CO2氣體保護(hù)焊的工藝參數(shù)有焊接電流、 電弧電壓、焊絲直徑、焊絲伸出長(zhǎng)度、氣體流量等。 12.1焊接電流 短路過(guò)渡焊接時(shí)，一定的焊絲直徑具有一定的電流調(diào)節(jié)范圍。 應(yīng)根據(jù)母材厚度，接頭形式以 及焊絲直徑等，正確選擇焊接電流。短路過(guò)渡時(shí)，在保證焊透的前提下，盡量選擇小電流， 因?yàn)楫?dāng)電流太大時(shí)，易造成熔池翻滾，不僅飛濺大，成形也非常差。 12.2焊接電壓 焊接電壓必須與焊接電流形成良好的配合。 焊接電壓過(guò)高或過(guò)低

32、都會(huì)造成飛濺， 焊接電壓應(yīng) 伴隨焊接電流增大而提高，伴隨焊接電流減小而降低，最佳的焊接電壓一般在 18?24V之 間，所以焊接電壓應(yīng)細(xì)心調(diào)試。焊接電壓和焊接電流的關(guān)系如下： < 300A時(shí)：焊接電壓 =（0.04倍焊接電流 + 16 ± 1.5）伏 > 300A時(shí)：焊接電壓=（0.04倍焊接電流 + 20 ± 2）伏 12.3焊絲伸出長(zhǎng)度 焊絲伸出長(zhǎng)度是指導(dǎo)電嘴端面至工件的距離。 汗電咀—— L v.n 圖 12.1 焊絲伸出長(zhǎng)度與電流有關(guān)，電流越大，焊絲伸出長(zhǎng)度太長(zhǎng)時(shí)， 焊絲的電阻熱越大， 焊絲熔化 速度加快，易造成成段焊絲熔斷、飛濺嚴(yán)重、焊接過(guò)程不穩(wěn)定。

33、焊絲伸出長(zhǎng)度太短時(shí)，容易 使飛濺物堵住噴嘴， 有時(shí)飛濺物熔化到熔池中，造成焊縫成形差。 一般經(jīng)驗(yàn)公式是，伸出長(zhǎng) 度為焊絲直徑的十到十五倍： 小于300A時(shí)：L= (10--15)倍焊絲直徑. 大于300A時(shí)：L= (10--15)倍焊絲直徑 + 5mm 舉例： 直徑1.2mm焊絲可用電流 120-350A， 電流小時(shí)乘10倍的焊絲直徑，電流大時(shí)乘 15倍的焊絲直徑 。 圖 12.2 12.4焊接速度 焊接速度對(duì)焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量都有重要影響。 當(dāng)焊接速度過(guò)快時(shí)， 會(huì)使氣體保護(hù)的作用受到破壞， 易使焊縫產(chǎn)生氣孔。 同時(shí)焊縫的冷卻速 度也會(huì)相應(yīng)提高，因而降低了焊縫金屬的塑

34、性和韌性， 并會(huì)使焊縫熔寬、熔深和加厚高度都 相應(yīng)降低，造成成形不良。 當(dāng)焊接速度過(guò)慢時(shí)， 熔池變大，焊縫變寬，易因過(guò)熱造成焊縫金屬組織粗大或燒穿。因此焊 接速度應(yīng)根據(jù)焊縫內(nèi)部與外觀的質(zhì)量選擇。 半自動(dòng)：焊接速度為 30-60cm/min 自動(dòng)焊：焊接速度可高達(dá) 250cm/min以上 12.5氣體流量 氣體流量直接影響焊接質(zhì)量， 氣體流量太大或太小時(shí)， 都會(huì)造成成形差，飛濺大，產(chǎn)生氣孔。 小電流時(shí)，氣體流量通常為 10?15L/ min ;大電流時(shí)，氣體流量通常為 20?25L/ min。 并不是流量越大保護(hù)效果越好。氣體流量過(guò)大時(shí)，由于保護(hù)氣流的紊流度增大，反而會(huì)把外 界空

35、氣卷入焊接區(qū)。 表12.1氣體流量的參考值(L/mi n) 電流 130A以下 180A 250A 250A以下 氣體流量T 12 15 18 20 12.6電源極性 CQ氣體保護(hù)焊一般都采用直流反接焊接，因?yàn)橹绷鞣唇訒r(shí)熔深大，飛濺小，電弧穩(wěn)定，焊 縫成形好，且焊縫金屬含氫量最低。 圖12.3直流反極性接法 12.4直流正極性接法 12.7焊接規(guī)范參考 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的焊接參數(shù)如下表: 表12.2焊接規(guī)范參考——普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的焊接（ H08Mn2Si） 焊絲直徑 焊接規(guī)范參數(shù) 電流（A） /電壓（V） 電流（A） /電壓（V） 干伸長(zhǎng)

36、 0.8mm 60~70 17~20 110~120 19~21 10~15mm 150~160 21~23 170~180 23~26 1.0mm 70~80 18~20 150~160 21~23 10~20mm 200~210 25~26 80~90 17~19 150~160 18~21 1.2mm 190~200 19~23 240~250 23~26 10~25mm 300 28~30 130~140 18~23 200~210 18~23 1.6m

37、m 250~260 20~25 300 25~27 10~30mm 350~360 30~35 13?焊接薄板時(shí)的注意事項(xiàng) 13.1薄板一般指板厚為 0.8?4.0mm的金屬板，焊接此類(lèi)薄板時(shí)的最大特點(diǎn)是： ① .容易燒穿； ② .容易變形。 焊接時(shí)對(duì)這兩點(diǎn)必須特別加以注意，一般來(lái)說(shuō)，使用 80A?150A的短路焊接方法，在這個(gè) 電流區(qū)域中產(chǎn)生的飛濺少（特別是在 MAG焊接中），并能取得漂亮的焊縫外觀，焊接時(shí)幾乎 都采用窄焊道，不采用擺動(dòng)焊，如非要采用擺動(dòng)焊時(shí)，頻率要高 （3?10HZ），振幅要小，由 于電流較小，產(chǎn)生的飛濺也少，所以焊接過(guò)程

38、中噴嘴與母材間的示教距離要短 （7?12mm）, 使用機(jī)器人焊接薄板時(shí)， 關(guān)鍵是要求工件具有很高的精度， 稍為有點(diǎn)間隙即容易燒穿， 再加 上是小電流和窄小的擺幅，所以很易使焊縫歪斜。 13.2實(shí)際焊接時(shí)的注意事項(xiàng)及關(guān)鍵之處如下： 13.2.1 MAG焊接方法比CQ焊接方法在焊接薄板時(shí)要好， 不易燒穿，使用MAG焊接方法， 飛濺少，焊縫外觀漂亮，而且電弧電壓要 CO2比焊接方法低。 13.2.2 使用下行法焊接使熔化深度較淺所以適合薄板的焊接， 這種方法還能使焊縫外觀平 滑漂亮，焊接速度也快，不僅在 90 度垂直方向上而且在 60 度或 45 度方向上也能使熔化深 度淺， 取得很好的

39、效果， 但要注意太過(guò)傾斜時(shí)雖然焊縫漂亮， 但熔化深度較小，會(huì)造成焊接 缺陷，如果用機(jī)器人控制的轉(zhuǎn)位機(jī)進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)時(shí)能以最佳姿勢(shì)對(duì)所有的焊接位進(jìn)行焊接。 13.2.3 為了避免把母材燒穿，有效的辦法是用襯板 （銅墊等 ），但襯板與母材必須貼緊，有 間隙的地方容易燒穿。 13.2.4 有焊接短的焊縫時(shí)（10?40mm）容易燒穿，所以應(yīng)預(yù)先點(diǎn)焊 2?3點(diǎn)，然后開(kāi)始焊縫 的焊接。 13.2.5 對(duì)薄板或有間隙的工件來(lái)說(shuō)，有效的方法是斷續(xù)脈沖 （Stitch pulse）焊接法，該方法 有如下特點(diǎn)：電弧的發(fā)生是間斷性的 （點(diǎn)焊），機(jī)器人的動(dòng)作與電弧同步也是間斷式的。因此 能控制焊接時(shí)的輸入

40、熱和冷卻時(shí)間， 由于輸入母材的熱量被壓縮到最低限度， 所以很適合用 于薄板或有間隙的工件的焊接。該方法的缺點(diǎn)是： 生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。 由于電弧的產(chǎn)生和停止很頻繁，所以飛濺很多。 13.2.6 把焊絲設(shè)置為負(fù)極性 一般都是焊絲設(shè)置為正極性 （＋），但把焊絲設(shè)置為負(fù)極性 （－）可以減少傳到母材的熱量，能 有效地防止把工作燒穿。 此外，防止薄板的焊接變形，有如下方法 : ① . 進(jìn)行高速度焊接； ② . 使用銅墊襯板； ③ . 使用接觸面積大的銅板放在工件夾具上以加快焊接后的冷卻速度； ④ . 改變焊接順序 （跳焊法、對(duì)稱(chēng)法、后退法 ）。 13.3 焊接不同板厚時(shí)的注意事項(xiàng) 把

41、厚板與薄板焊接在一起時(shí)有如下特點(diǎn) : ① . 薄板很容易熔化； ② . 薄板一側(cè)容易變形。 因此，在焊接時(shí)要注意下列事項(xiàng) : ① . 示教時(shí)把焊絲對(duì)準(zhǔn)厚板； ② . 板厚差別越大時(shí)，越要對(duì)準(zhǔn)厚板； ③ . 板厚差別比較大時(shí)，電弧不熔化薄板，通過(guò)厚板的熔池、熔化情況進(jìn)行示教。 13.4 角焊縫焊接 焊接 T 型縫、搭接縫、 十字型接縫等的接合部稱(chēng)之為角焊縫， 水平角焊縫與船形角焊縫時(shí)有 不同的焊接姿勢(shì)。 另外，又把焊接搭接縫稱(chēng)之為搭接角焊縫， 水平角焊縫的最大等焊腳為 7? 8mm ，若要取得比這要大的焊腳時(shí)，可進(jìn)行擺動(dòng)焊或多層焊。 14.焊接符號(hào) 14.1 焊接的基本符號(hào)

42、如圖 14.1 mi ?jFMD .1 N^? VRMU 中甘坡口 u*：lt 口 JKAQ 姬10 ?ri mvdB -LL. _么 一 2_ __!/_ ?y._ ,_K_ ?卞一 _」厶 F ~77~ ! ■/V- ■T\_ K -丁匸一 n邯吒■舜 ntrn ”

43、1灌曲.悍嫌建寸或悵度 溯底用時(shí)啊（占” 般口前航，包播卑燼訊人仲iff 充辰記用 IH注開(kāi)腔，章忖ftl.也燼深曜 聊貯i崔或其地 繞祁R岷幵? 單閒蘭汝向 詵區(qū)城為蘇協(xié)的7T號(hào)單無(wú) 怦疑長(zhǎng)度 mnMb中心髡g中」線間駆, 一^厲卜 Z一弟札魅焊、擰弊 崟悍.開(kāi)用坤、凸坪溝敵U 岀冊(cè)z?[ft 其他應(yīng)L P 圖14.2參考線和箭頭 14.3焊縫補(bǔ)充符號(hào) 理場(chǎng)卻疑 熠加播片 （正方幣） Tit 上內(nèi) FR ^0 - 心 嚴(yán) 尸 L 亠"" \ ; L 圖14.3焊縫補(bǔ)充符號(hào) 14.4應(yīng)用實(shí)例 14.4.1 塞焊焊縫及符號(hào) *13叫 ?w 圖14.4塞焊焊縫實(shí)例 1442間隔符號(hào) 圖14.5間隔符號(hào)實(shí)例 14.4.3斷續(xù)焊縫及符號(hào)表示 斷續(xù)焊縫的長(zhǎng)度和阿隔 并列斷纓焊魅的殺臟和間隔 立幫斷續(xù)憚螳的長(zhǎng)度和何隔 圖14.6斷續(xù)焊縫及符號(hào)