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工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术

作者: 李震田

  摘 要:弧焊加工属于工业机器人的主要工作范围,此项工艺和传统的手工焊与焊接机焊接技术对比,生产效率更高、焊接质量更好且柔性化特点更强。随着工程机械产业的不断发展,弧焊机器人的应用前景也越发广阔。文中简单介绍了弧焊机器人的关键控制技术与工程机械结构部件的焊接特点,并对弧焊机器人的焊接技术进行了重点论述。
  关键词:弧焊机械;机器人焊接;研究技术
  引言
  工业装备的过程中,工程机械占据的地位十分重要,而工程机械产品当中的焊接结构部件较多,占整个机器重量的50%至70%,因此焊接结构部件的质量优劣直接影响着产品的质量、操作性能以及使用的可靠性。当下我国一些相对知名的工程机械制造单位,豆浆焊接结构部件设计作与制造能力当成主要的竞争热点,而不管哪一种企业,要想提升自我产品的市场竞争力,提升生产有效性,确保整个焊接过程的稳定性与焊接质量,降低工人的工作强度,优化工作环境,使用弧焊机器人是必然选择[1]。
  1.弧焊机器人的关键控制技术
  弧焊节气人和一般的工业机器人不同,弧焊机器人在焊枪摆动功能方面有一些特殊功能要求,且在机器人和变位机协同运动功能等方面,也有弧焊机器人的特殊要求。
  1.1焊枪摆动控制
  弧焊机器人的摆动功能是通过轨迹的叠加方式得以实现的,也就是在原有估计的插补点上叠加上原地摆动的轨迹插补点。弧焊机器人摆动控制过程中使用到的参数有摆动样式、摆动频率、摆动幅度、左右点极点停顿时间、左右摆动平面家教和摆动半径等参数。
  1.2焊接变位机的协同运动
  携带有变位机的焊接工作站,机器人轨迹的规划方式与摆动的控制方式与上一种一样[2]。中间插补点的点位姿可以用 表示,但是因为工作坐标系{W}固定在一个变位机的底端,因此变换矩阵 并不是一个固定的矩阵,而是会随着机位的运动而发生变化。
  2.工程机械结构件的焊接特点
  2.1材料使用
  当下我国的工程机械结构组成部件多使用的材料为碳素结构钢、低合金结构钢等等,一些零件的使用会选择铸钢件,因为材料本身就具有较好的焊接功能,因此不易产生冷、热裂纹,在对母材焊接之前不需要进行事前预热,焊接之后也不需要进行特殊的保温动作。
  2.2结构特征
  工程机械构件有较多的角焊缝存在,一般情况下只需要对焊缝的外观质量进行检查,需要特别使用磁粉探伤与超声波探伤的只有一些重要的受力结构部件,检验的内容分别在表面裂纹与焊缝的内部不足。
  2.3焊接方式
  我国工程机械焊接结构的生产过程中,一般使用概率较高的板材为Q235、Q345、Q390,板材的厚度选择一般为6毫米以上的中板件[3]。当下使用频率较高的焊接技术是埋弧自动焊以及CO2/MAG气体保护焊。前面一种焊接方式的特点为熔深大、速度快和无弧光烟尘。另外气体保护焊技术与埋弧自动焊相似,具有的特点都是电流密度大、熔深大,但是此项技术在焊接速度方面稍稍沉溺在不足,此项技术的焊接速度相比手工电弧焊,要快出两倍左右。气体保护焊技术需要的辅助时间更短,特别是使用Ar混合气体,产生的熔渣数量不多,这就大大的缩减了后期需要耗费的清理时间,从整体层面分析,整个工作的有效性还是十分突出的。.
  3.弧焊机器人的焊接技术
  3.1传感技术
  现代化技术不断发展的过程中,传感器技术也得到了相应的发展,已经不再是单纯的用信号变换元件的方式存在,当下大量的传感器内容都有特定处理信号的功能。特别是在制造业之中,弧焊机器人所具有的智能传感技术更是表现出了特定的作用。因为电弧传感技术是依托焊接电弧直接掌握焊接位置中存在的偏差信号,所以具有更高的实效性特点,另外其不用在焊枪上另外附带任何的辅助装备,焊枪具有较高的灵活性特点,尤其适合使用在一些中小企业中,因为此项技术对自动化的成本要求不高。
  3.2跟踪技术
  建立在传统模糊控制技术的基础上,当下已经研究制定了多种高性能的模糊控制器。而伴随着模糊数学以及神经网络的出现,这项技术也被使用到了焊接这个非线性系统当中,使得焊接跟踪技术能够朝着全新的时代迈进,进入到了智能焊缝跟踪时代。焊接技术是一项对整体性要求较高的复杂性系统,不管是弧光、电压波动、操作技术或者是工作变形状态都会对技术的实施造成影响,造成传统控制技术不能够实现准确的焊缝。但是人工神经网络却能够帮助机器人完成一连串的学习、记忆和联想功能,因为人工的神经网络使用的处理方式是并行方式,对信息的存储使用的分布式的方式,因此具有较大的信息储备粮和强大的容错性优点,单从自动化的层面分析,尤其适合焊缝跟踪过程中的视觉模式辨别以及跟踪的智能控制。
  4.结语
  未来的机械发展必然遵循的是可持续性发展原则,现有的各种工程机械产品也将被更新换代,工程机械结构部件的焊接工艺水平必然不断提升。但是当下我国的工程机械行业使用的焊接方式还是人工式,不仅劳动强度大,且产品质量得不到保证。所以机器人焊接技术的使用,大大的提升了产品质量与生产效率,此项技术的出现为我国工业装备制造水平的提升打下了良好基础。
  参考文献:
  [1]陈城洋.工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术研究[J].企业导报,2014,19:114+109.
  [2]熊烁.弧焊机器人控制技术的研究与实现[D].华中科技大学,2012.
  [3]辛海波.焊接机器人在转向架构架焊接中的应用研究[D].上海交通大学,2010.
论文来源:《中国机械》 2015年6期
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