1、 唐山松下产业机器有限公司唐山松下产业机器有限公司 焊接技术应用中心（焊接技术应用中心（FATC) 机器人电弧焊接工艺机器人电弧焊接工艺 焊接技术发展及展望焊接技术发展及展望n焊接已经从一种传统的热加工技艺焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。随着相关学科技术的发展和进步，的工程工艺学科。随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。不断有新的知识融合在焊接之中。n 焊接已成为最流行的连接技术焊接已成为最流行的连接技术 n 焊接显现了焊接显现了极高的技术含量和附
2、加值极高的技术含量和附加值 n焊接已成为关键的制造技术焊接已成为关键的制造技术 n焊接已成为现代工业不可分离的组成部分焊接已成为现代工业不可分离的组成部分 (在工业在工业化最发达的美国，化最发达的美国，焊接被视为美国制造业的命脉，焊接被视为美国制造业的命脉，而且是美国未来竞争力的关键所在而且是美国未来竞争力的关键所在)。 我国焊接生产的总体机械化、自动化率比较低，仅能达到我国焊接生产的总体机械化、自动化率比较低，仅能达到35%左右，而世界左右，而世界工业发达国家一般都在工业发达国家一般都在60%以上，我国机器人焊接的发展前景十分广大。以上，我国机器人焊接的发展前景十分广大。 用户追求的目标：优
3、质、高效、低成本用户追求的目标：优质、高效、低成本n焊接工艺技术的发展趋势：焊接工艺技术的发展趋势：nCO2/MAG替代焊条电弧焊（长期目标）n实芯焊丝替代药芯焊丝（碳钢、不锈钢）n混合气体(MAG)替代CO2（气体匹配精度十分重要）n脉冲MAG/ /MIG替代无脉冲焊接（无飞溅焊接）n脉冲MIG替代TIGn自动焊（专机及机器人）替代手工焊 等等 本次培训的主要内容本次培训的主要内容n弧焊工艺方法和基础原理弧焊工艺方法和基础原理n弧焊机器人工艺程序及步骤弧焊机器人工艺程序及步骤n弧焊机器人的焊缝质量控制弧焊机器人的焊缝质量控制n与弧焊机器人相配套的弧焊电源工艺特点n碳钢和普通低合金钢的焊接工艺
4、要点及工碳钢和普通低合金钢的焊接工艺要点及工程案例程案例焊接三要素 优秀的操作者（机器人） 高品质的焊接设备 合格的焊接材料需要不同的焊接方法，焊接技术，焊接设备。金属的连接金属的连接(设备选型七要素设备选型七要素) 金属材料不同板厚焊接位置不同质量焊缝尺寸焊缝成型接头形式对接搭接角接T接水平焊 立焊 横焊 仰焊1.1.焊接方法分类焊接方法分类等离子弧焊非熔化极TIG激光焊电子束焊钎焊钎焊电渣焊MAG压力焊压力焊铝热焊气焊CO2MIG 电弧焊 熔化极手工焊埋弧焊熔化焊接熔化焊接电弧焊：以气体导电时产生的电弧热为热源。熔化极：焊丝或焊条既是电极又是填充金属。非熔化极：电极（钨极）不熔化。MIG焊
5、：金属极（熔化极）惰性气体保护焊TIG焊：钨极（非熔化极）惰性气体保护焊MAG焊：金属极（熔化极）活性气体保护焊CO2焊：二氧化碳气体保护焊（MAGC焊）名词解释二.CO2焊主要规范参数4.焊接电流焊接电流2.焊丝焊丝1.气体气体3.干伸长度干伸长度 7.极性极性6.焊接速度焊接速度5.焊接电压焊接电压纯度：纯度要求大于大于 99.5%99.5%，含水量小于0.05%。性质：无色，无味，无毒，是空气密度的1.5倍。存储：瓶装液态液态，每瓶内可装入(25 - 30)Kg液态CO2 ，比水轻。加热：气化过程中大量吸收热量，因此流量计必须加热。容量：每公斤液态CO2可释放510升气体，一瓶液态二氧化
6、 碳可释放15000升左右气体，约可使用10-16小时。流量：小于200A：气体流量为15-20升/分 大于200A：气体流量为20-25升/分提纯：静置30分钟，倒置放水分，正置放杂气，重复两次。1. CO2 气气 体体产生气孔的现象及原因nCO气孔：焊丝不合格，工件含碳量大。nH气孔：水，油，锈.nN气孔：主要原因是气体保护效果不好。n 气瓶无气；气路漏气（接头处未紧固,流量计堵塞,流量过小,未加热, 电磁阀坏.送丝管密封圈坏,热塑管坏,枪管密封圈坏,气筛坏）；喷嘴堵塞严重；干伸长度大；焊枪角度太大；规范不对，焊接部位有风，喷嘴松动。 GMAW- 熔化极气体保护焊熔化极气体保护焊nCO2
7、( 99.98% CO2 )nMAG （7595% Ar + 25 5 % CO2 ) 标准标准 （80%Ar + 20%CO2 )nMIG ( 99.99%Ar )n(98.00% Ar+2.00%O2 )n(95.00%Ar +320A）n低于临界电流时采用脉冲熔化极电源，低于临界电流时采用脉冲熔化极电源，呈现呈现“脉冲射滴过脉冲射滴过渡渡”形式形式各种焊丝大滴各种焊丝大滴-喷射过渡转变的临界电流值喷射过渡转变的临界电流值 焊丝种类焊丝种类 焊丝直径焊丝直径/mm 保护气体保护气体 临界电流最小值临界电流最小值/A 低碳钢低碳钢 0.8 98%Ar+2%O2 150 低碳钢低碳钢 1.2
8、98%Ar+2%O2 220 低碳钢低碳钢 1.2 80%Ar+20%CO2 320 不锈钢不锈钢 0.9 99%Ar+1%O2 170 不锈钢不锈钢 1.2 ： ： 225 铝铝 1.2 Ar 135 脱氧铜脱氧铜 1.2 Ar 210 硅青铜硅青铜 0.9 Ar 165 钛钛 1.6 Ar 225熔化极气体保护焊应用脉冲弧焊接的优点熔化极气体保护焊应用脉冲弧焊接的优点 n从从较小电弧功率较小电弧功率到到喷射弧区域喷射弧区域均为无短路的熔滴过渡。均为无短路的熔滴过渡。 n在整个应用范围内，脉冲弧熔滴过程的飞溅较少。在整个应用范围内，脉冲弧熔滴过程的飞溅较少。 n壁厚大于壁厚大于2毫米的毫米的
9、薄板都可以应用廉价的粗焊丝薄板都可以应用廉价的粗焊丝，焊丝送进问题，焊丝送进问题和焊丝表面杂质对焊缝金属的影响（指气孔）均较小。和焊丝表面杂质对焊缝金属的影响（指气孔）均较小。n全位置焊时热量输入比较容易控制全位置焊时热量输入比较容易控制，尤其是对于铝材。，尤其是对于铝材。 n可得到优良的焊缝成形和均匀的焊缝表面。首先是在焊各种材料可得到优良的焊缝成形和均匀的焊缝表面。首先是在焊各种材料的角焊缝时均可得到小而平坦的焊缝。的角焊缝时均可得到小而平坦的焊缝。 n脉冲弧非常适用于热裂纹较敏感的材料脉冲弧非常适用于热裂纹较敏感的材料，因为脉冲弧焊调节功率，因为脉冲弧焊调节功率容易，对高强度钢和冷态韧性
10、好的钢材，用脉冲弧焊较容易解决容易，对高强度钢和冷态韧性好的钢材，用脉冲弧焊较容易解决其热输入问题。其热输入问题。 熔化极气体保护焊应用脉冲弧焊接的缺点熔化极气体保护焊应用脉冲弧焊接的缺点 这种脉冲弧的熔化极气体保护焊焊机因其调节变量多这种脉冲弧的熔化极气体保护焊焊机因其调节变量多（基值电流，脉冲电流峰值，脉冲上升、下降时间，（基值电流，脉冲电流峰值，脉冲上升、下降时间，脉冲宽度，脉冲形式，脉冲频率和焊丝送进速度），脉冲宽度，脉冲形式，脉冲频率和焊丝送进速度），故调节较困难。（松下故调节较困难。（松下AG2/GL3/GE2脉冲数字焊机脉冲数字焊机内置专家系统，靠软件程序实现最优化的匹配）内置专
11、家系统，靠软件程序实现最优化的匹配）。n只有当焊丝表面具有高质量，焊丝送进速度均匀和焊只有当焊丝表面具有高质量，焊丝送进速度均匀和焊炬导电咀处在正常工作状态时，才有可能取得最佳的炬导电咀处在正常工作状态时，才有可能取得最佳的熔滴过渡。熔滴过渡。 母材熔化与焊缝成形母材熔化与焊缝成形n焊缝熔池的特点焊缝熔池的特点：n 体积小、体积小、 温差大温差大 、 冷速快、冷速快、n 温度高、过热状态（钢熔池平均温度温度高、过热状态（钢熔池平均温度1770 100C）n 在运动下结晶、凝固及一次结晶过程极不平衡在运动下结晶、凝固及一次结晶过程极不平衡 （熔池中的熔池中的气泡、杂质在运动中上浮）。气泡、杂质在
12、运动中上浮）。n 焊缝成分除了焊接材料和熔化的结构材料的成分之焊缝成分除了焊接材料和熔化的结构材料的成分之外，还与外，还与焊接方法焊接方法和和 焊接规范焊接规范而确定的而确定的熔合比熔合比有关有关n熔池的形状熔池的形状（椭圆、半个鸭蛋型）（椭圆、半个鸭蛋型）n熔深熔深 熔宽熔宽 熔池长度熔池长度 余高余高 焊接金属的熔合比（r) 焊丝焊丝熔化量熔化量Fs 母材 母材母材熔化量熔化量 FmFm熔合比熔合比焊缝金属中母材熔化量的百分数焊缝金属中母材熔化量的百分数公式公式：r = Fm/Fm+Fsr = Fm/Fm+Fs（% %） 母材 焊缝宽度焊缝形状系数焊缝形状系数 焊缝宽度与焊缝深度的比值焊缝
13、宽度与焊缝深度的比值公式公式： = B/h (= B/h (一般大于一般大于1.01.0 1.31.3，对防止裂纹有利），对防止裂纹有利）综合机械性能综合机械性能-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。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（热影响区（HAZ)HAZ) 焊缝熔深（h) 焊接接头的三个组成部分焊接接头的三个组成部分n焊缝区焊缝区 柱状组织柱状组织 晶粒粗大晶粒粗大 组织偏析组织偏析 n熔合区熔合区 与母材联生结晶与
14、母材联生结晶n热影响区热影响区（非淬火钢）（非淬火钢） 1、 过热区（粗晶区）过热区（粗晶区） 2、 正火区（细晶区、也称正火区（细晶区、也称“完全重结晶区完全重结晶区”） 3、 部分相变区（不完全重结晶区）部分相变区（不完全重结晶区） 4、 再结晶区再结晶区 焊接材料选用原则：焊接材料选用原则：n焊接性焊接性 （接合性能、实用性能）（接合性能、实用性能）n工艺性工艺性 （操作性能、成形性能）（操作性能、成形性能）n经济性经济性 （生产效率、消耗费用）（生产效率、消耗费用） n注意因素：注意因素： 1 母材的化学活性母材的化学活性 2 不应追求焊缝成分与母材成分相同不应追求焊缝成分与母材成分相
15、同 3 焊缝成分不等于焊接材料成分焊缝成分不等于焊接材料成分 4 正确遵循技术标准正确遵循技术标准. 5 等强性、等强性、 等韧性、等韧性、 熔合比、熔合比、 焊接材料焊接材料:n焊丝焊丝n实芯实芯n药芯药芯n药芯自保护药芯自保护n保护保护气体气体 ( CO2、Ar、He、N2、O2、)（Ar+CO2、Ar+O2、Ar+He、Ar+He+N2、Ar+CO2+O2 等等）n电焊条电焊条 （ 酸性酸性 . 碱性碱性 . 纤维素纤维素 等）等）n钨极钨极 ( 纯钨纯钨 钍钨钍钨 铈钨铈钨 镧钨镧钨 锆钨锆钨 ）n焊剂焊剂 （ 熔炼焊剂熔炼焊剂 烧结焊剂烧结焊剂 ）n衬垫衬垫 （ 陶瓷衬垫陶瓷衬垫 焊
16、剂衬垫焊剂衬垫 衬环衬环 等）等）唐山神钢唐山神钢MG-51T实心焊丝实心焊丝n日本焊丝标准JIS3312 型号 YGW12n中国焊丝标准GB/T8110 牌号 MG50-6 型号 ER50-6n美国焊丝标准 ASME/AWS 牌号 A5.18 型号 ER70S-6n瑞典伊萨公司 牌号 OK12.64n德国蒂森公司 牌号Union K52 型号G2n英国曼彻特公司 牌号ER70S-6 型号A18 GMAW焊接领域出现三大发展趋势 n一是混合气体替代CO2气体；n二是实心焊丝替代药芯焊丝；n三是脉冲焊接替代传统焊接。n根据焊接母材选择焊丝，选择保护气体种类或选用精确配制的混合气体尤为重要。混合气
17、体应用的前提条件n母材的材质和类别n焊丝的材质及规格n工件状态： 板厚、装配精度、表面镀层、焊接位置、n采用何种熔滴过渡形态n用户要求采用氧化性混合保护气体的作用采用氧化性混合保护气体的作用n提高熔滴过渡的稳定性提高熔滴过渡的稳定性n稳定阴极斑点稳定阴极斑点（电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的光（电弧放电时，负电极表面上集中发射电子的光亮极小区域。该区域的的电流密度、温度，发光强度君远高于其他亮极小区域。该区域的的电流密度、温度，发光强度君远高于其他区域）区域） 、提高电弧燃烧的稳定性、提高电弧燃烧的稳定性n改善焊缝熔深形状和外观成型改善焊缝熔深形状和外观成型n增大电弧的热功率增大电弧的热
18、功率n减小咬边倾向减小咬边倾向n改善焊缝金属的力学性能改善焊缝金属的力学性能 Ar+20%CO2混合气体的特点混合气体的特点n具有氩弧的特性具有氩弧的特性 电弧燃烧稳定、电弧燃烧稳定、飞溅小飞溅小、喷射过渡、喷射过渡、n具有氧化性具有氧化性 降低熔池的表面张力降低熔池的表面张力；克服纯氩保护时的熔池液体金属；克服纯氩保护时的熔池液体金属沾稠，易咬边和斑点漂移等问题。沾稠，易咬边和斑点漂移等问题。 改善焊缝成型改善焊缝成型，具有深圆弧状熔深。，具有深圆弧状熔深。n可用于喷射过渡、脉冲射滴过渡、短可用于喷射过渡、脉冲射滴过渡、短路过渡等电弧熔滴过渡形态路过渡等电弧熔滴过渡形态 Ar+O2混合气体的
19、工艺特点混合气体的工艺特点n常用的常用的混合比混合比：Ar 91%99% O2 1%9% 1%9%n改善熔池的改善熔池的流动性流动性、熔深熔深和和电弧稳定性电弧稳定性n加入氧能加入氧能降低临界电流降低临界电流和和减少咬边减少咬边倾向倾向n适用于适用于喷射过渡喷射过渡和脉冲射滴过渡和脉冲射滴过渡n实心不锈钢焊丝实心不锈钢焊丝焊接用气体焊接用气体n采用（采用（Ar+CO2+O2）三元混合气体三元混合气体焊接低碳焊接低碳钢和低合金钢将获得更好的工艺效果钢和低合金钢将获得更好的工艺效果碳钢.低合金钢CO2/MAG焊的气体选择 n常用的100%CO2气体属于活性气体。n在熔滴和熔池两个反应区中，由焊丝H
20、08Mn2SiA进行脱氧反应。n所以CO2焊接容易获得无气孔和无缺陷的焊缝并保证了焊接接头具有良好的机械性能。nCO2气体不适和脉冲焊接；熔滴为短路过渡和颗粒过渡，有飞溅 。 二元混合气体： n 70%Ar+30%CO2 （C-30） 适合于短路过渡下的全位置焊接。 n 80%Ar+20%CO2 （C-20） 最常用的典型混合气体。 n 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。n 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
21、渡；适合于平焊及平角焊。 三元混合气体： nAr + 510%CO2 + 13%O2n 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。nAr + 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。不锈钢MIG焊的气体选择：n Ar + 12%O2 （O-1）（O-2） O-1适合于奥氏体不锈钢，O-2适合于铁素体不锈钢；O-2较比O-1熔池具有更好的流动性。nAr + 25%CO2（C-2）（C-5）n 加入2-
22、5%CO2，担心有增碳倾向；CO25%，焊缝含碳量0.03%，仍在超低碳的水准以下。n Ar + 25%CO2 （C-25） 适合于不锈钢管道的全位置焊接，短路过渡。三元混合气体优点更加突出 nAr + 5%CO2 + 2%O2 电弧集中性强，焊缝单面焊双面成型好，适合于技术要求较高的不锈钢焊接。nAr + He + CO2 加入氦气可增加焊缝的熔深，提高焊接速度，减少焊件的变形量。n Ar + CO2 + N2 欧美开发的新工艺，加入氮气可增加焊缝的熔深和熔宽，MIG焊接双相不锈钢 。 弧焊机器人工艺程序及步弧焊机器人工艺程序及步骤骤弧焊机器人焊接的优越性n高效、高速度的焊接高效、高速度的焊
23、接 焊接速度是机器人焊接最重要的参数；一般地说，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：低的焊速，规范调节很容易。机器人焊接追求的目标：0.61.5米米/min；焊速越高，参数的组合越困难；不；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干伸长度等均有很大的影响。n高质量、高品位的焊接；n一致性好的焊接；连续性的焊接；n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n工件前期下料装配精度的高要求工件前期下料装配精度的高要求 重复装
24、配精度重复装配精度0.20.2；最大偏差；最大偏差0.50.5。传统切。传统切割下料工艺无法满足其精度要求。割下料工艺无法满足其精度要求。n全位置、多功能夹具的高精度要求；n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 解析焊接工艺难题的步骤解析焊接工艺难题的步骤n已知条件已知条件： 母材成分及牌号、板厚（管直径及壁厚）、接头形式、母材成分及牌号、板厚（管直径及壁厚）、接头形式、焊接位置、焊接质量要求焊接位置、焊接质量要求 等。等。n解题要素解题要素： 工艺案例工艺案例+资料查询资料查询+实践经验实践经验+焊接实验焊接实验+综合分析综合分析n求知求知： 焊接方法（焊机选型）、焊
25、接材料（种类及规格）、焊接方法（焊机选型）、焊接材料（种类及规格）、焊接工艺参数、质量控制要点、焊接工艺参数、质量控制要点、n论证论证： 质量、效率、成本三方面工艺方案比较选定最佳方案质量、效率、成本三方面工艺方案比较选定最佳方案 机器人焊接试验的程序和步骤机器人焊接试验的程序和步骤n熟悉图纸和焊接技术标准，与用户详细交流技术要求。熟悉图纸和焊接技术标准，与用户详细交流技术要求。n根据母材成分，确定焊材（焊丝牌号、直径、气体成分）。根据母材成分，确定焊材（焊丝牌号、直径、气体成分）。n根据板厚（管直径及壁厚）、接头形式、焊接位置、确定初根据板厚（管直径及壁厚）、接头形式、焊接位置、确定初期焊接
26、工艺规范参数（焊接工艺评定任务书）。期焊接工艺规范参数（焊接工艺评定任务书）。n按照按照“焊接工艺评定任务书焊接工艺评定任务书”中设定的工艺模式，焊接试件，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。详细记录实际的焊接工艺参数。n按照技术标准进行外观检验和内部缺陷检验。按照技术标准进行外观检验和内部缺陷检验。n初期试焊不合格，分析原因，采取工艺改进措施，调整参数，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。再次或多次试焊；直到焊接出合格焊缝为止。n总结焊接过程的全部工艺参数，编写出总结焊接过程的全部工艺参数，编写出 “焊接工艺评定报
27、焊接工艺评定报告书告书”，“焊接工艺规程（焊接工艺规程（WPS)”，应用于实际生产焊接。，应用于实际生产焊接。 焊接工艺评定：n验证焊接工艺的正确性 ，合理性。n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。n焊接工艺评定方法：n抗裂性试验 n工艺评定任务委托技术书（材质，工艺，数量，周期）n模拟试件焊接，详细记录焊接工艺参数。n无损探伤（RT、UT等)，在无缺陷处切取试样。n试样进行物理.化学性能试验（拉伸、弯曲、冲击、断面金相宏观、微观检验等）n 工艺评定报告（PQR）n 焊接工艺规范 （WPS）n 焊接工艺作业指导书 其它重要焊接工艺内容：n母材组织与性能n焊前
28、工件予热n控制层间温度n控制焊接线能量 Q = U / V( J/CM ) n后热处理 - 消氢处理n焊后热处理 ( 改善组织、 消除应力 ) 其它焊接工艺要素 :n母材规格 （ 板厚 S 、管 S ）n坡口形式 （ I V Y X U X K 等）n接头类别：板状、管状、管板状、n接头形式：对接、角接、 T字接、搭接、n焊接位置：平焊、立焊、横焊、仰焊、 垂直固定 水平固定 45斜固定等 焊接工艺规范参数：n焊接层次n焊材直径（焊条焊丝钨极）n电流种类 极性n干伸长度n保护气体成分和流量n喷嘴直径n钨极伸出长度n焊枪倾角（行走角工作角）n清根要求n清洁宽度n焊接电流n电弧电压n焊接速度n送丝
29、速度n脉冲电流n基本电流n脉冲频率n脉冲宽度n起弧电流 收弧电流n上升时间 下降时间n点焊时间弧焊机器人的焊缝质量控弧焊机器人的焊缝质量控制制 焊接质量保证五环节焊接质量保证五环节：n 人 - 高超的焊工技能和实践经验n 机 - 高品质、高可靠性的焊机性能n 料 - 高质量的焊接材料（焊丝、气体）n 法 - 严格的工艺规范. 标准化作业n 环 - 良好的焊接作业环境 对焊接概念的深刻理解对焊接概念的深刻理解n 综合各种焊接电源参数定义，需要理解以下基本概念： 1、送丝速度（焊接电流） 6、跟踪偏移量 2、焊接电压和焊接电压的修正 7、气体流量 3、焊接速度 8、焊接脉冲电流 4、焊枪前倾角（焊
30、枪行走角） 9、焊接基值电流 5、干伸长度 10、脉冲频率n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。焊接试件是保证机器人焊接质量的重要环节焊接试件是保证机器人焊接质量的重要环节n 机器人焊接工艺规范不是推导出来的，而是试验出来的。n不同的材料、不同的焊接位置，工件的焊接规范是不同的。n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。n工作试件的选择一定要与实际工件具有相同的导热特性、
31、夹具特性、材料特性、环境特性、设备特性等等。 GMAWGMAW的焊接工艺参数：的焊接工艺参数：n影响影响GMAW焊缝熔深焊缝熔深，焊道，焊道几何形状几何形状和和焊接焊接质量质量的工艺参数：的工艺参数： 1. 1. 焊接电流（送丝速度）焊接电流（送丝速度） 8. 8. 焊枪工作角焊枪工作角 2. 2. 电弧电压电弧电压（熔化功率和弧长）（熔化功率和弧长） 9. 9. 焊枪行走角焊枪行走角 3. 3. 焊接速度焊接速度 （线能量）（线能量） 10. 10. 焊接接头位置焊接接头位置 4. 4. 焊丝伸出长度焊丝伸出长度 11.11.焊枪摆动轨迹焊枪摆动轨迹 5. 5. 极性（直流反接）极性（直流反
32、接） 12.12.摆枪宽度摆枪宽度 6. 6. 焊丝直径焊丝直径 13.13.摆枪频率摆枪频率 7. 7. 保护气体成分和流量保护气体成分和流量 14.14.两侧停留时间两侧停留时间 焊接工艺参数与焊缝成形的关系焊接工艺参数与焊缝成形的关系n熔深熔深(h) 电流越大，电流越大，H 越深。越深。 n熔宽（熔宽（B) 电压高，电压高，B增加。增加。 n熔池长度（熔池长度（L)焊速越快，焊速越快，L越长。越长。 n余高余高(e)-电流越大，电流越大，e越高。越高。 焊速越慢，焊速越慢， e越高。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
33、系焊接工艺规范与焊缝成形的关系n焊速越快，焊速越快，h越浅；越浅；B越窄。越窄。 电压高，电压高，h浅；同时浅；同时e越小。越小。n 下坡焊，熔深小；爬坡焊，熔深大。下坡焊，熔深小；爬坡焊，熔深大。n焊枪行走角越大焊枪行走角越大（如（如90120） 熔深越大。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余高e=0.52.0焊枪行走角焊接方向 焊枪角度及位置与焊缝成形的关系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 焊接检验 n外观检查（VT)n无损探伤(非破坏性检验） 射线探伤 （RT） 超声探伤 （UT） 渗透探伤 （PT
34、） 磁粉探伤 （MT）n水压强度试验n气密性试验 等等 焊接检验 n破坏性检验（机械性能试验）n试样拉伸试验 屈服强度、抗拉强度、延伸率、断面收缩率。n弯曲试验（检验塑性和拉伸面焊接缺陷） 面弯、背弯、侧弯n冲击试验（检验韧性） 常温冲击、低温冲击n断面金相试验（检验熔深和断面缺陷） 宏观金相、微观金相n硬度试验 焊接接头硬度用维氏硬度（HV)、堆焊表面硬度用洛氏硬度（RC)。n疲劳强度试验n化学腐蚀试验 应力腐蚀、点腐蚀、面腐蚀 等等。 焊接缺欠分类： n成型成型缺欠缺欠：咬边、焊瘤、余高、未焊透， 错边、焊脚尺寸不足、变形n结合结合缺欠缺欠：裂纹、气孔、未熔合n性能性能缺欠缺欠：硬化、软化
35、、脆化、 耐蚀性恶化、疲劳强度下降 合格焊缝的判据合格焊缝的判据用户的质量技术标准用户的质量技术标准n合格焊缝的必备条件n非合格焊缝的分析方法n常见焊接缺陷的原因分析及如何解决的工艺措施。n调试过程中传递信息的标准化，交流时的正确无误性。n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。1.施工环境：湿度、温度；风速、风向、作业场地；2.焊丝：内部含水量、表面状态、保存场所、保存时间、 操作过程；3.母材：种类、内部含水量、表面状态、保管、运输；4.焊接施工：焊枪配置、焊工技能、气体流量、收弧部位、 起弧部位、清根、焊接姿势（位置）、焊接条件；5.焊前准备：
36、坡口及坡口加工、母材焊前处理、装配点固、 焊前保管、焊机焊前检查；6.焊机：电源特性、送丝装置、焊枪、气体配管、保护气 体；MIG焊铝产生气孔的六大影响因素1.焊接变形种类： 纵向、横向的收缩变形、角变形、扭曲变形、 弯曲变形、波浪变形等2.防止和减少变形的工艺措施 合理的设计焊接接头形式 刚性固定法 反变形法 合理的焊接顺序 等焊接应力与变形各种金属材料（钢、不锈钢、铝） 焊接工艺要点及工程案例 黑色金属与有色金属的区分n黑色金属 碳钢 合金结构钢 耐热钢 不锈钢 铸钢 铸铁 等n有色金属 铝及铝合金 铜及铜合金 钛及钛合金 镍及镍合金 镁及镁合金 锆及锆合金 等67 碳钢. 低合金钢的焊接
37、：n低碳钢（C 0.30%）（0.150.30%称“软钢”）n中碳钢（0.300.60%）n高碳钢（C0.60%）n低碳低合金调质钢n中碳低合金调质钢 n低合金高强度钢n低合金低温用钢n低合金耐热钢n耐候钢及耐海水腐蚀用钢n低合金镀层钢（镀锌、镀锡、镀铅、渗铝钢等）碳钢. 低合金钢的焊接性：n随含碳量和合金元素的增加，产生冷裂纹的敏感性增加。n低熔点的硫. 磷化合物容易产生热裂纹。n氢. 氧. 氮有害气体增加气孔等缺陷。n再热裂纹n层状撕裂产生冷裂纹的三要素：n 焊接接头中产生淬硬的马氏体组织n 焊接接头中扩散氢HD 含量高n 焊接接头中有较高的残余应力 冷裂纹评定方法：n碳当量估算法n斜 Y
38、 抗裂性试验法 等n冷裂纹敏感指数估算法 （PC）低合金钢焊接防止冷裂纹的工艺措施n建立低氢的焊接环境n制定合理的焊接工艺和焊接顺序 焊接方法的选择 焊接热输入量的选定 焊接顺序的制定n焊前进行预热和控制层间温度（100150）n焊后立即作低温后热处理（150200*2h）n焊后立即进行消氢处理（300400*2h）n焊后消应热处理（600-650*2h） 不锈钢的焊接 ：n马氏体不锈钢 1Cr13 (410) 2Cr13 3Cr16 n铁素体不锈钢 1Cr17 (430) 1Cr17Mo 00Cr18Mo2n奥氏体不锈钢 0Cr19Ni9 (304) 0Cr18Ni8（308） 00Cr18
39、Ni12Mo2Ti (316L) 0Cr25Ni13（309） 0Cr25Ni20n奥氏体+铁素体双相不锈钢 0Cr26Ni5Mo2. 2203 n奥氏体不锈钢+低合金钢复合材料的焊接n奥氏体不锈钢与其它材料的异种钢焊接 不锈钢焊接性分析：n热敏感性较强，在 450850温度区内停留时间稍长，焊缝及热影响区耐腐蚀性能严重下降。n 晶间腐蚀n 点蚀及缝隙腐蚀n 应力腐蚀 断裂 （SCC）n容易发生热裂纹。n保护不良，高温氧化严重。n线膨胀系数大，产生较大的焊接变形。n依据母材的化学成分，严格选择焊接材料。 不锈钢的焊接工艺方法：nCO2焊-药芯不锈钢焊丝n脉冲MIG焊-实心不锈钢焊丝n 保护气体
40、 （ 98%Ar + 2%O2 ）n 脉冲电流 临界电流 . 实现熔滴射流（射滴）过渡n脉冲TIG焊n埋弧自动焊n焊条电弧焊n带极堆焊 奥氏体不锈钢焊接的工艺措施：n小电流. 快速焊接。小线能量. 减少热输入。n细直径焊丝.焊条，不摆动，多层多道焊。n焊缝及热影响区强制冷却，减少450850停留时间。n 铜垫板n 水冷却nTIG焊缝背面氩气保护。n与腐蚀介质接触的焊缝最后焊接。n焊缝及热影响区钝化处理。 异种钢焊接性l焊缝成分控制问题 熔合比=FBM /FWMl熔合区的增碳层与脱碳层l残余应力问题 消除残余应力处理无效l焊材的选择：焊丝（309L） 焊条（A312） 00Cr25Ni13系列
41、奥氏体不锈钢MIG焊接实例n保护气体：98%氩气+2%氧气n0.8实心焊丝短路过渡焊接薄板；其余丝径脉冲射滴（射流）过渡。n厚度2.0mm板对接 角接n直径 219mm管道对接 马鞍型角接n厚度4.0mm的板状开坡口对接n焊缝表面氧化发黑，需经过酸洗钝化处理。n药芯不锈钢焊丝+CO2气保护焊接的焊缝表面无氧化黑色 成型美观铝及铝合金的焊接 ：n常用铝及铝合金材料：n纯铝 （ L1L5 1060 1035 1200 ）（HS301）n铝铜合金 （ LY19 2219 2024 ）n铝锰合金 （ LF21 3003 3105 ） （HS321）n铝硅合金 （ LT1 4043 4047 ） （HS
42、311）n铝镁合金 （ LF2LF16 5052 5356 ） （HS331）n铝镁硅合金 （ LD2 LD31 6063 6070 ）n铝铜镁锌合金 （ 7005 7050 7475 ）n铝铜镁锂合金 （ 8090 ） 铝及铝合金的焊接性：n铝及铝合金的熔点低（纯铝 660），表面生成高熔点氧化膜（ AL2O3 2050），容易造成焊接不熔合。n低熔点共晶物和焊接应力，容易产生焊接热裂纹。n母材、焊材氧化膜吸附水分，焊缝容易产生气孔。n铝的导热性是钢的3倍，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成型的难度较大。焊接技术书籍和资料（一）n金属熔焊原理及工艺（上册） 论述焊接温度场. 热循环及熔池的形
43、成过程，焊接化学冶金过程， 焊缝结晶及热影响区的组织与性能的转变。n金属熔焊原理及工艺（下册） 金属的焊接性. 各种金属（黑色金属.有色金属）材料的焊接。n焊接方法及设备（电弧焊） 电弧的物理特性及产热产力机构. 熔滴过渡. 母材熔化与焊缝成型. 焊接过程参数的自动控制. 各种焊接方法（GMAW.GTAW. SAW.SMAW.等）的工艺特点。焊接技术书籍和资料（二）n焊接结构 论述焊接应力与变形. 焊接接头性能， 焊接结构的脆性断裂及疲劳强度，典型焊接结构的工艺实例。n弧焊电源 焊接电弧及其电特性.对弧焊电源的要求。 各种焊机（弧焊变压器.可控硅.脉冲电源等）的原理.结构.工艺特性。n焊接工艺设计 焊接生产工艺分析.设计及控制过程，焊接工艺评定.工艺方案论证，装焊胎具.自动焊接方案的设计及工艺特点。焊接技术书籍和资料（三）n焊接手册三卷 第一分册 焊接方法及设备 第二分册 材料的焊接 第三分册 焊接结构 中国机械工程学会焊接学会 主编 中国机械工业出版社 出版 2001年第二版（修订版） n陈伯蠡 编著 焊接工程缺欠分析与对策 中国机械工业出版社 出版 1998年版
