T型钢机器人焊接立向焊接工艺研究

图1 大梁工件
表1 Q235成分C Mn 测量值7127
2019年 第4期热加工
I
工业自动化专题
ndustry
Automatic Topic
15
根据碳当量经验公式求出碳当量为0.28%。

由表1可以看出，Q235碳钢焊接性良好，焊接冷裂纹倾向不大，焊后不易得到到淬硬的组织，且非特定条件下无需预热。

3. 焊前准备
本研究中选用的机器人为FANUC LR-Mate200iD ，焊枪选用TBI 且有防碰撞功能，焊枪长度型号和机器人型号的选择基于大梁结构特征需要采用机器人焊接而作出的。

采用的气体为CO 2，药芯焊丝直径为1.2mm ，牌号为三英SQJ501L 。

焊机选用德国进口的lorchS8，该焊机可提供多种焊接模式，针对T 型钢立向上焊接，本焊机采用的模式为Speed up ，属于直流脉冲，该模式下能够方便快速地进行向上立焊，可以提高熔敷效率，焊机里面的电弧长度补偿/焊丝补偿会随着电流的大小不同更改电弧长度。

Lorch S8 焊机额定焊接电流为500A ，暂载率为60%，采用直流反接方式。

针对本研究，需要事先进行机器人焊枪的位置TCP 点标定，保证机器人法兰盘的中心位置偏移到焊丝位置处。

4. 焊接工艺
（1）焊接方法 采用C O 2
气体MAG 焊接，焊前必须将T 型钢工件进行点焊，一般保证点焊位置的焊点大小为4mm 。

在生产过程中，整个大梁安装装配完成之后，大梁各个组成构件由于自重产生的整体的变形或者旁弯，导致构件之间在装配时在立焊焊缝位置处有不等间隙；因此，为了保证此工作站能够适应不等
间隙的立焊焊缝的焊接，必须在试验时研究构件安装中存在最大的间隙值来适应生产的需求。

针对现场的立焊位置的装配间隙测量得知，最大的装配间隙可达到4mm ，为了保证工件组对为不同间隙，在试验时可以用1个或者2个1.2m m 焊丝放在工件间隙里面，保证整个焊缝位置间隙的大小不等，如图2所示。

（2）焊接坡口 采用角焊，无坡口，如图3所示。

（3）焊接参数 当焊接参数固化之后，焊枪的位置、机器人摆动参数、焊接速度对焊接质量都有很大的影响。

焊丝的干伸长为10~15mm ，T 型钢工件角焊缝为立焊位置，为了确保角焊缝的左右两边的焊脚大小一致，需要将焊丝垂直立焊焊缝，且要保证焊丝到T 型钢两边的工件位置相等，焊枪的姿态如图4所示。

焊接起始位置从T 型钢下部位置开始，向上焊接。

5. 结果与分析
（1）焊缝成形 在试验研发阶段，由于参数的调整不当，会出现焊缝鼓起，甚至铁液往下流等明显的缺陷。

这是由于试验过程中出现了焊接电流和热输入过大，熔池金属体积大，造成焊缝中间鼓起，当焊接电流过大的时候，焊缝受重力严重造成下淌。

通过大量试验，改变焊接参数，如电流和电压，焊机模式，以及机器人摆动参数来获得一组成形较好的工艺参数。

工艺参数如表2所示，焊缝成形如图5所示。

由图5可知，立焊焊缝成形美观，无任何咬边现象，没有呈现焊缝偏移，整体呈现鱼鳞状，焊脚大小合适，符合标准技术要求。

（2）焊缝组织硬度试验结果 焊缝组织由于热温度的影
图2 不等间隙组对位置
图3 T 型钢角焊缝
图4 焊枪的姿态
的大梁机器人焊接工作站进行的产品立焊焊缝成形。

从图7可以看出，立焊焊缝成形比较美观，不存在任何焊瘤或者咬边缺陷，焊脚大小也符合生产要求。

7. 结语
T 型钢机器人焊接立向焊接工艺的研发成功以及生产应用，为大梁结构件和类似于此种焊接位置的其他产品推广使用机器人图5 焊缝成形图6 T 型接头硬度测试位置
表3 焊缝硬度值
平均值焊缝区/HV 热影响区/HV 母材区/HV 上部分区域260.5271191206下部分区域
258
275
210.5
215
图7 生产中立焊焊缝成形
参考文献：
[1] 宗小彦，何建萍，王付鑫.
薄板焊接的特殊问题的研究现状[J].焊接技术，2015，2（44）： 1-4.
[2] 宋娓娓，汪建利，汪洪峰. 薄
板焊接变形分析[J].热加工工艺，2013，42（15）：164-165.。