薄板焊接的极限——CMT冷金属过渡焊接技术

有 效 热功率 和 稳定 性示 意如 图 ６所示 ， 由于离 焊缝 最 近 处 温 差最 大 ， 也是 散 热 最 快 的部 分 ， 以减 小 所
散 热最 有效 的 就是 打磨 焊 缝 正下 方 的夹头 ， 其不 使
参 与散 热 。
夹 头
图 ４
上 夹 头 调 整 消 除 翻 边 角 度 对 稳 定 性 的 影 响 图 ６ 减 小 夹 头 散 热 示 意
在导 电嘴 中 间隙是 否过 大 ， 果 是则更 换 导 电嘴 。 如
这 对于 弥补 不稳 定 的假焊 非 常适用 。
（） ２保护 气 、 头 清洁 。 枪 如果 焊接 质量 发 生 突 变（ 多 气孑 群 加 焊穿 现 很 Ｌ
象 ， 且 表 面 不 平 整 ） 且 焊 接 时 声 音 不 柔 顺 伴 有 并 并
图 １ Ｃｎ Ｔ 系 统
冲 击 力 ， 焊 丝 在 两 个 送 丝 系 统 之 间 提 供 了一 个 缓 为 冲 空 间 。 装 置 可 以 悬 挂 在 一 个 平 衡 器 上 或 固 定 在 该 机器人 手臂 的第三 节上 。
（）Ｐ ３ ０ ／０ ０５ ０ Ｃ １ Ｓ ２ ０４ ０ ／０ ０ ＭＴ电源 。 Ｔ 全数 字化 微 电
Ｃ Ｔ的 送 丝 速 度 和 焊 接 电 流 存 在 固定 函数 关 系 ， Ｍ
用 户 无 法 更 改 。 就 是 说 增 大 送 丝 速 度 的 同 时 也 会 也 增 大 焊 接 电 流 和热 量 输 入 ， 终 造 成 宽 而 平 的 焊 缝 ， 最
陷 ， 时就 需 自动运 行机 器 人 到维修 位 置检 查 焊丝 此
３ Ｃ Ｔ 工 艺 焊 接 长 度 超 过 ５ ０Ｉｎ Ｍ ０ ｌ ｎ 焊 缝 时 的 主 要 问 题 及 优 化
３１ 不 稳 定 性 ．
（ 零件及 匹配 。 １ ）
更好 。
备 注 ： 案 差 价 约 合 ７ ０万 人 民币 ，ＭＴ钎 焊 工 艺 的经 济 性 方 ２ Ｃ
外 板 翻 边 长 度 和 翻 边 角 度 是 冲 压 件 较 难 精 确
效消 除 翻边角 度 的波动 。 是 这样 的调 整也 是有 极 但 限 的 ， 为夹 头 离 开 焊接 点 过 近 会造 成 夹 头 烧 损 ， 因
通过 现场试 验 ， 目前 最 理 想 的距 离 为 夹 头 离 开 翻 边 边 缘 ２ｍ 焊 接 位 置 离 开 翻 边 边 缘 １ ｍ。 ｍ， ｍ
４个 工 位 扫 描器
２ 个机器人换枪盘ｏ 枪 枪） ２个 机 器 人 换枪 盘 （ 枪／ ） （ ｘ Ｃ枪
１个 电极 修 磨 器 １ 电 极修 磨 器 个
Ｃ Ｔ钎 焊设 备 Ｍ
２个 二 极 管 激光 器 （ ｌ台备 用） 有
激光 镜组＋２ ｍ Ｕ 激光光缆 ， ０ 激 光室 及 监 控 激 光 室 排风
且 对 夹 头 设 计 和 零 件 匹 配 要 求 很 高 。 信 随 着 工 艺 相
过多 飞溅 ， 这就是 由于保 护 气体 缺乏 引起 的。此 时
可在维 修位 置检 查保 护气 枪 头是 否被 飞溅 阻塞 。 虽 然 有 自动 清 洁 装 置 ， 是 对 于 深 层 阻 塞 还 是 需 要 人 但
焊 工 接艺
雹晖俄
第 １ ４卷
（） 器 人控 制 箱 。 ４机 适用 于所 有 型号 的机 器人 ，
无论 机 器人是 通过 数字 信号 、 拟信 号或 ｆ ｌ－ ｕ 模 ｉｄ ｂ ｓ ｅ
方式进 行数 据传输 。
（） Ｒ ０ ０ ＭＴ送丝 机 。 ５Ｖ ７ ０ Ｃ 数字 化控 制 的送 丝机 ，
当然 零 件 与 夹 头 间 的 缝 隙 会 造 成 不 稳 定 ， 属 这
于调 整缺 陷不 算入 优化 范 围 内。 但有 时尺寸要 求 调 整有 间 隙 ， 这就 只 能牺牲 Ｃ ＭＴ的稳 定性 。
焊 接 角 度 对 于 提 高 翻 边 长 度 容 忍 能 够 覆 盖 更 广 的 距 离 （ 中 偏 图
焊 接 技 术 ，０ ９３ （ ：－ ２ ２ ０ ，８３ ９ １． ） 【 李 ６ 】 见． 料科学基础【】 京 ： 材 Ｍ． 北 冶金 工 业 出版 社 ，０ ６ ２０
Ｐ ｇ １ ａｅ７
重 会 影 响焊 枪 头 的 角 度 。 以除 了尽 量 所
（） 器 人 轨 迹 校 正 。 １机 零 件 更 改 或 者 夹 具 调 整 需 要 校 正 机 器 人 轨 迹 时 ， 意 焊接位 置 离开 翻边 边缘 ｌ 和 焊接 角度 。 注 ｍｍ （） 数 校 正 。 ２参
ｌ ＃
２ ３ ＃、 ＃
４ 、＃ ＃ ５
无 打 麝 无 防 腐
打 磨 无防腐
打 磨 防 腐
图 ２ ＣＭＴ 钎 焊后 试 样 处 理
（） １试样 处 理 后 进行 ９ ０周 期 盐 雾 试 验（ 试 防 测 腐性 能）所有试 样均未 发生 面漆 剥落 、 蚀等现 象 。 。 腐 （ Ｃ Ｔ钎焊 后截取焊 缝 。 自焊缝不 同断 面的 ２ Ｍ ） 取 金 相试样 （ 图 ３， 见 ）分析结 果均 为合格 。 （）ＭＴ钎 焊 １ 艺 和激光 钎 焊 工艺 的 经济 性 比 ３Ｃ ＝ 较。 以某 车型侧 围落 水槽 钎 焊 为 例（ 个机 器 人进 一
艺对 零件 和 匹配不 稳定 的容 忍性 。 上 夹 头 调 整 消 除 翻 边 角 度 对 稳 定 性 的 影 响 如
图 ４所 示 ， 短 上 夹 头 离 开 翻 边 边 缘 的 距 离 可 以 有 缩
Ｐ输 为 常 数 ， 适 当 减 小 夹 具 散 热 可 以 提 高 热 人 则 输 出 并 且 降 低 不 稳 定 性 。 定 了 理 论 方 向 后 ， 际 确 实 操 作 就 是 减 小 夹 头 散 热 面 积 。 小 夹 头 散 热 以 提 高 减
比 较
以 侧 围一 水 槽 焊 接 为 例 ： 侧 焊 缝 采 用 激 光 钎 落 左 焊 ， 侧 焊缝采 用 Ｃ 右 ＭＴ钎 焊 。 ＭＴ钎 焊 后 试 样 处 理 Ｃ
如 图 ２所 示 。
（）Ｋ ０ ０ ３ ４ ０ Ｒ冷 却系统。 同可靠 ， Ｆ 坚 确保 了对 机器 人 焊枪 的最佳 冷却效 果 。
适用 于所有 普通 的送丝 管 。
（） Ｍ ｏ ａｔ ６Ｃ Ｔ Ｒ ｂ ｃ ａ焊枪 。全数字 化控制 的机器 人 用焊枪 。 无传 动装置 ， 安装有高效 的双 向动力 学传 动 马达 ， 用 于精 确 的送丝 和恒定 的接 触压力 。 适
（） 丝 缓 冲 器 。 弱 了 两 个 送 丝 系 统 对 焊 丝 的 ７焊 削
焊接工艺
朱 宇 虹 等 ： 板 焊 接 的 极 限 —— Ｃ 薄 ＭＴ冷 金 属 过 渡 焊 接 技 术
第 ４期
图 ５
焊接 角 度对 提 鬲长 度 容 忍性 示 惹
相对 稳定 散热 ； 夹具 可 以通 过将 散 热 面打磨 均匀 来
达 到 稳 定 散 热 ）不 稳 定 性 Ｓ即 定 义 为 在 不 增 加 热 输 。 入 的 情 况 下 （ 大 热 输 入 将 增 大 能 源 消 耗 即 单 车 成 增
４ 结 论
Ｃ ＭＴ工艺 属于 新 型焊接 技术 ， 投资较 激 光钎 其 焊更 加 经济 。 由于 弧焊 的特 性 ， 用在 表 面要求 高 、 应 连续 焊接 长度超 过 ５ ０ｔＴ 又 属于 薄板焊接 的 车身 ０ ＴＩ Ｉ、 Ｉ 二 区 时 ， 以替 代 激 光 钎 焊还 存 在 很 大 的难 度 ， 用 并
散 热 （ 件 可 以 通 过 清 洁 表 面 脱 模 油 和 污 垢 来 达 到 零
偶 尔 的飞溅 堆积 在夹 头上 也会 影 响散热 和精 度 。 鉴 于 以上两 点 ， 建议 每百 台侧 围需要 用抹 布清洁 夹头 ，
用 锉刀 清除 夹头 上 的飞溅 。
３２ ．． 焊丝 更换 注意 事项 ２
行 钎 焊 ， 个 机 器 人 进 行 尾 灯 板 点 焊 ）大 致 方 案 如 一 ，
表 １所 示 。
表 １ 某 车 型侧 围落 水 槽 钎 焊 大致 方 案
４个 工人 ／ 个 机 器 人 ２ １／Ｒ钎 焊 夹 具 Ｌ１
４个 工位 扫 描 器
４个 工 人／ ２个机 器 人 １ ／ 钎 焊夹 具 Ｌ１ Ｒ
小 ， 长 越 大 电压 越 大 ， 是 焊 缝 存 在 不 稳 定 性 。 弧 但
导 电嘴属 于易损 件 ， 目前 Ｃ Ｔ的冷 参数 来说 以 Ｍ
可 以 焊 接 １０个 侧 围 ， 还 要 根 据 实 际 情 况 判 断 是 ５ 但
否 有 必 要 更 换 如 果 发 现 焊 缝 随 机 出 现 不 稳 定 的 缺
图 ３ ＣＭＴ 焊 缝 不 同截 面 的 金 相 试样
本 ， 且容 易 造 成零 件 表 面缺 陷）大气 散 热 与热 输 并 ，
出 的 比值 为
ｓ＝ ×１ ０ ＝ Ｐ Ｐ 输入一 大气一 零件一 夹具 ×１ ０ Ｐ 尸 尸 Ｏ ％
控 制的 ， 却 对 Ｃ 但 ＭＴ的稳 定性 尤其 重要 。 外尽 量 此 做 到稳定 机器 人 焊接 角度 和 夹具 调整 ， 以提 高该 工
工清洁 ， 般每 １ ０ 一 ０个 侧 围需要 清 洁一 次 。 ０
３２ ．４ 参 数 和 轨 迹 的 校 正 ．
因 焊 丝 为 人 丁 更 换 ， 人 用 力 过 工
毒 矽 一
Ｐ ｇ ５ ａ ｅ７
‘７１ ‘
焊接工艺
朱 政 强 等 ： 声 波 焊 接 制 备 功 能 梯 度 材 料 超
第 ４期
图 ５ ３０ ０ ３和 Ｔｉ 接 接 头 能 谱 线 扫 描 位 置 与 谱 线 图 焊
（） 传 递 ２热
间不清 除会 影 响散热 （ 白色 氧化 物 为热 的不 良导 体）
和 夹具 精 密 度 。 时 由于 Ｃ 同 ＭＴ虽 然 少 飞 溅 ， 是 但