焊接机器人出现气孔的排查方法及解决措施
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由于焊接机器人具有焊接质量高、降低工人的劳 动强度、提高生产效率、产品周期明确易控制产量、 柔性化程度高、焊接质量稳定、生产效率高等诸多优 点，因此在改善产品结构件的质量、提高生产效率、 减轻工人劳动轻度等方面具有显著的意义。
1 焊接机器人简介及出现气孔样式
本文涉及的是 11 轴联动焊接机器人系统，主要 用于推土机结构件的焊接。
6 现象
体流量恒定
关闭通风设施，保证焊接环境无
7 焊接环境有风 气流，焊接过程不能有太大的气
流
保 护 套 的 直 径 选择合适直径的保护套，保证保
8 不合适
护套的直径合适
枪 体 送 丝 管 不 更换送丝管，保证送丝过程畅通
9 通畅
顺利
10 气塞不适用
更换气塞样式和类型，保证气体 保护过程均匀一致
编 程 的 程 序 局 调整编程程序，保证焊接角度及
致，没有焊接缺陷。
图 3 气塞第一次更换
图 7 整改后的焊缝外观图
4.2 注意事项
活性混合气体保护焊，熔池保护方式比较单 一，容易受到各种因素的影响从而产生气孔。它 产生的气孔大致为两类：
(1) 气体保护不好产生的氮气孔，该气孔的特征为 密集分布或成蜂窝状； (2) 工件或焊丝表面的水、油、锈等未清理干净产 生的氢气孔，它的特征是断面为螺钉状，内壁光滑， 上大小小呈喇叭口状。
2
压不合适
左右，保证气压的恒定合适
管 路 破 损 不 密 更换漏气部位的管路，保证管路
3 封，有漏气的问 不能漏气
题
保 护 气 体 纯 度 更换保护气体，保证气体纯度达
Байду номын сангаас
4 不达标
到 99%
气 体 流 量 不 合 调整为合适气体流量，保证体流
5 适
量合适
气 体 有 紊 流 的 调整气体流量的恒定性，保证气
象
3 气路是否破损
气压不足
4 气体纯度是否达到了要求 气体不纯保护效果较差
气体流量是否合适，不能出现 气体流量过大或过小，对
5 大或过小的现象
护效果都差
6 气体是否有紊流的现象
紊流保护效果较差
7 焊接环境气流是否过大
焊接环境气流大，侵入熔 池产生气孔
8 保护套的直径过大或过小
保护套过大或过小保护 果较差
图 2 焊缝气孔样式 该型焊接机器人系统在使用过程中发现焊缝出现了内部 气孔缺陷。从焊缝外观来看，焊缝表面颜色暗淡，且焊缝中 间有明显的外鼓现象。使用碳刨机将焊缝沿纵向抛开后，内 部出现了大量的蜂窝状气孔，如图 2 所示。下面对出现这种 蜂窝状气孔的原因进行分析，找出相应的解决措施。
2 焊接过程出现气孔的排查方法
关键词：焊接机器人、气孔、 解决方法、质量
0 前言
焊接机器人是工业机器人的基础上发展起来的 先进焊接设备，是专门从事焊接的机器人生产单元。
为了保证焊接产品质量的稳定性和提高劳动生 产效率，改善焊接工人的工作条件，人们不断的寻找 提高焊接自动化水平的方法，最主要的内容之一是发 展焊接机器人技术。焊接机器人是一项多学科交叉技 术，包括电子技术、计算机、焊接、结构、材料、流 体、光学、电磁等学科。焊接机器人不仅大大降低了 对工件加工精度和拼装精度的要求，而且降低了焊接 准备时间，显著提高了生产效率。
图 1 焊接机器人图片
1.1 焊接机器人简介
(1) 焊接机器人的主要组成
表 1 焊接机器人组成
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
名称 焊接机器人 焊接电源 2 轴变位机 3 轴移动装置 送丝装置 单丝加长焊枪 清枪、剪丝装置 冷却水循环器 夹紧夹具
护栏 降压变压器
规格
非标 非标
非标 非标
2.1 焊缝出现气孔的原因
工件焊接时，由于保护不好，周围的空气进入熔 池，空气中的 H2O、N2 等有害气体在高温下分解产生 H 原子、O 原子、N 原子，熔池冷却时，这些原子来不 及析出，在焊缝内部互相结合，形成氢气孔、一氧化 碳气孔和氮气孔。另外，焊接是焊缝周围清理不干净， 存在水、油污、锈等等，也容易在焊缝内部产生氢气 孔合一氧化碳气孔。产生气孔的原因有设备的因素， 也有焊接参数不合理，以及焊接操作不当的因素。
对于焊接机器人来说，焊接参数和操作程序的输 入都是严格按照工艺的要求，并经过批量验证的。在 查找原因之前，对焊接工艺参数和操作程序进行了检
查核对，符合工艺要求。那么焊缝产生气孔的原因 有可能与设备以及焊缝的清洁度有关。由于设备的 问题造成保护气体压力、流量不够，保护效果差。 设备和工件清洁度导致焊缝出现气孔主要由以下因 素造成： (1) 保护气压力不足 (2) 气体流量不稳定 (3) 保护气体不够干燥 (4) 焊缝周围的底漆未除去 (5) 焊缝周围存在油污、水分和铁锈
2.2 出现气孔的排查方法
针对焊接机器人出现蜂窝状气孔的问题，对
设备的各个部位及焊接的全部过程进行排查，最 终能找到问题的原因所在，具体的排查内容见表 4。
表 4 排查内容
序号
排查的内容
影响的事项
焊枪是否良好，是否有漏气气
1
影响保护气气压
问题
压力的偏高、偏低都可能
2 保护气体的气压是否合适 熔池保护出现不稳量的
4 高度 空气介质
5
海拔在 1000mm 以下 无腐蚀性介质，无粉尘， 通风良好
6 振动
4.9m/s2(0.5G)以下
7 工作场所
室内
(3) 焊接机器人对工件组队的要求以及适用条件
表 3 工件组队要求及机器人适用条件
序号
项目名称
参数规格
点焊位置要求固定，定位焊
焊脚高度小于 3mm
1
工件组对情况 组对间隙小于 2mm，当间隙
第一种气体保护不好的原因很多，总结有以下 几个方面： (1) 气体纯度达不到要求。杂质气体如 H2O、空气 等都会产生气孔。在正式焊接之前应先在清理干净 的铁板上试焊，如出现气孔则需更换气体。 (2) 气流量过大，或过小。气流量的大小应根据保 护套的大小来调节，控制在 18～22L/min。一般保 护套越大，气流量越大。 (3) 气体紊流。当喷嘴内有飞溅物，或套筒严重变 形时易造成气体紊乱。 (4) 气管破损。当气管破损时，在焊接起弧或起弧 不久就会出现气孔，之后又会恢复到正常。 (5) 环境气流过大。一般当风速达到 3m/s 以上时， 空气易侵入熔池。 (6) 焊丝的伸出长度。一般为焊丝直径的 10～15 倍，不要超过 22 mm。焊丝伸长过长，气体挺度有 限，无法对熔池进行保护。
法。其中第八项和第十项进行了多次调整：气塞和 保护套更换了两次配件，最终才彻底解决了焊缝出 现蜂窝状气孔的问题。具体的解决措施如图 3~图 6 所示。
表 5 排查内容
序 排查出来的问
号
题
调整的内容
焊 枪 有 漏 气 的 更换焊枪，保证焊枪的密封性 1
问题
压 缩 空 气 的 气 调整合适的气压，气压调整 3MP
第二种很好解决，只要做好焊前的清理工作， 就可以避免。
5 焊接机器人的应用及发展
焊接机器人的应用，提高了产品的生产效率和 质量稳定性，减轻了工人劳动强度，实现了柔性化 管理，生产便于控制，实现了切实的效益。
目前焊接机器人在国内工程机械行业被广泛 的推广和应用，越来越多的焊接机器人出现在生产 现场。同时也应看到，国内企业对于焊接机器人的 理解同国外企业相比还存在很大差距，盲目应用的 同时，对于焊接机器人设备和工艺的深入研究却相 对滞后。从目前国内焊接机器人的应用来看，仅停 留在程序化上，即代替人工完成焊接作业，而机器 人的智能化、多元化、集成化等优点并没有充分的 发挥出来。从这一点来说，国内焊接机器人的应用 水平还有待进一步提高。
焊接机器人出现气孔的排查方法及解决措施
侯建伟 武亚鹏 （天津柳工机械有限公司，天津 300300）
摘要：本文主要介绍了焊接机器人的广泛应用提高了工作效率，提高了焊接质量、降低了工人劳动强度等。虽然焊接机器人 在工业领域中突飞猛进飞跃式的发展，但是对于焊缝的成形质量的保证也是非常的重要。本文主要针对焊接机器人焊 接过程中出现的蜂窝状气孔缺陷，对设备的各个环节进行排查，查找问题，并且对发现的问题进行一一解决。文章中 主要把焊接过程出现气孔的排查方法和解决措施进行了详细的介绍，文章最后展望了焊接机器人将来的发展方向。
11 部不合理
焊接姿势合适
枪 体 的 干 身 长 选择合适的干身长度（20mm），
12
度不合理
保证气体保护良好
工 件 表 面 不 清 增强工件表面的清洁处理，保证
13 洁
工件表面的清洁度
图 4 气塞第二次更换
图 5 保护套第一次更换
图 6 保护套第二次更换
4 整改后的效果及注意事项
4.1 焊缝效果 整改后焊接的焊缝，表面光滑，成形均匀一
非标 非标
数量 1台 1台 1台 1台 1套 1把 1套 1套 1套 1套 1台
(2) 焊接机器人的工作环境要求
表 2 焊接机器人工作环境
序号
项目名称
参数规格
供电电源 1
380V±10％，50/60Hz±1 ％,3 相
2 工作环境温度 0～+45℃
20 ～ 90% 不 结 露 范 围
工作环境湿度
3
(使用时·保存时)
大于 2mm 时焊接前应该手
工补焊，补焊焊缝要均匀一
2 焊缝坡口形式
致 满足各类坡口形式
3
焊接方法
熔化极气体保护电弧焊接
4
保护气体
5
焊接姿势
Ar(80%)+CO2 (20%) 平焊，角焊，船形焊
6
焊丝
φ1.2mm，实芯焊丝
7 焊丝伸出长度
20mm
8
工作噪音
≤80dB(A)
1.2 焊接后出现的气孔样式
9 枪体送丝管是否通畅
枪体送丝管不通畅，熔池 稳定
10 气塞是否适用
气塞不合适保护效果较 差
焊接程序出现气孔的部位是 编程的角度及姿势不合
11 合理
适，保护效果较差
12 干伸长度是否合理
伸长度不合适保护效果 差
13 工件是否清洁
工件表面不清洁容易出 气孔
3 解决措施
表 5 列举了各个排查项存在的问题和解决办
1 焊接机器人简介及出现气孔样式
本文涉及的是 11 轴联动焊接机器人系统，主要 用于推土机结构件的焊接。
6 现象
体流量恒定
关闭通风设施，保证焊接环境无
7 焊接环境有风 气流，焊接过程不能有太大的气
流
保 护 套 的 直 径 选择合适直径的保护套，保证保
8 不合适
护套的直径合适
枪 体 送 丝 管 不 更换送丝管，保证送丝过程畅通
9 通畅
顺利
10 气塞不适用
更换气塞样式和类型，保证气体 保护过程均匀一致
编 程 的 程 序 局 调整编程程序，保证焊接角度及
致，没有焊接缺陷。
图 3 气塞第一次更换
图 7 整改后的焊缝外观图
4.2 注意事项
活性混合气体保护焊，熔池保护方式比较单 一，容易受到各种因素的影响从而产生气孔。它 产生的气孔大致为两类：
(1) 气体保护不好产生的氮气孔，该气孔的特征为 密集分布或成蜂窝状； (2) 工件或焊丝表面的水、油、锈等未清理干净产 生的氢气孔，它的特征是断面为螺钉状，内壁光滑， 上大小小呈喇叭口状。
2
压不合适
左右，保证气压的恒定合适
管 路 破 损 不 密 更换漏气部位的管路，保证管路
3 封，有漏气的问 不能漏气
题
保 护 气 体 纯 度 更换保护气体，保证气体纯度达
Байду номын сангаас
4 不达标
到 99%
气 体 流 量 不 合 调整为合适气体流量，保证体流
5 适
量合适
气 体 有 紊 流 的 调整气体流量的恒定性，保证气
象
3 气路是否破损
气压不足
4 气体纯度是否达到了要求 气体不纯保护效果较差
气体流量是否合适，不能出现 气体流量过大或过小，对
5 大或过小的现象
护效果都差
6 气体是否有紊流的现象
紊流保护效果较差
7 焊接环境气流是否过大
焊接环境气流大，侵入熔 池产生气孔
8 保护套的直径过大或过小
保护套过大或过小保护 果较差
图 2 焊缝气孔样式 该型焊接机器人系统在使用过程中发现焊缝出现了内部 气孔缺陷。从焊缝外观来看，焊缝表面颜色暗淡，且焊缝中 间有明显的外鼓现象。使用碳刨机将焊缝沿纵向抛开后，内 部出现了大量的蜂窝状气孔，如图 2 所示。下面对出现这种 蜂窝状气孔的原因进行分析，找出相应的解决措施。
2 焊接过程出现气孔的排查方法
关键词：焊接机器人、气孔、 解决方法、质量
0 前言
焊接机器人是工业机器人的基础上发展起来的 先进焊接设备，是专门从事焊接的机器人生产单元。
为了保证焊接产品质量的稳定性和提高劳动生 产效率，改善焊接工人的工作条件，人们不断的寻找 提高焊接自动化水平的方法，最主要的内容之一是发 展焊接机器人技术。焊接机器人是一项多学科交叉技 术，包括电子技术、计算机、焊接、结构、材料、流 体、光学、电磁等学科。焊接机器人不仅大大降低了 对工件加工精度和拼装精度的要求，而且降低了焊接 准备时间，显著提高了生产效率。
图 1 焊接机器人图片
1.1 焊接机器人简介
(1) 焊接机器人的主要组成
表 1 焊接机器人组成
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
名称 焊接机器人 焊接电源 2 轴变位机 3 轴移动装置 送丝装置 单丝加长焊枪 清枪、剪丝装置 冷却水循环器 夹紧夹具
护栏 降压变压器
规格
非标 非标
非标 非标
2.1 焊缝出现气孔的原因
工件焊接时，由于保护不好，周围的空气进入熔 池，空气中的 H2O、N2 等有害气体在高温下分解产生 H 原子、O 原子、N 原子，熔池冷却时，这些原子来不 及析出，在焊缝内部互相结合，形成氢气孔、一氧化 碳气孔和氮气孔。另外，焊接是焊缝周围清理不干净， 存在水、油污、锈等等，也容易在焊缝内部产生氢气 孔合一氧化碳气孔。产生气孔的原因有设备的因素， 也有焊接参数不合理，以及焊接操作不当的因素。
对于焊接机器人来说，焊接参数和操作程序的输 入都是严格按照工艺的要求，并经过批量验证的。在 查找原因之前，对焊接工艺参数和操作程序进行了检
查核对，符合工艺要求。那么焊缝产生气孔的原因 有可能与设备以及焊缝的清洁度有关。由于设备的 问题造成保护气体压力、流量不够，保护效果差。 设备和工件清洁度导致焊缝出现气孔主要由以下因 素造成： (1) 保护气压力不足 (2) 气体流量不稳定 (3) 保护气体不够干燥 (4) 焊缝周围的底漆未除去 (5) 焊缝周围存在油污、水分和铁锈
2.2 出现气孔的排查方法
针对焊接机器人出现蜂窝状气孔的问题，对
设备的各个部位及焊接的全部过程进行排查，最 终能找到问题的原因所在，具体的排查内容见表 4。
表 4 排查内容
序号
排查的内容
影响的事项
焊枪是否良好，是否有漏气气
1
影响保护气气压
问题
压力的偏高、偏低都可能
2 保护气体的气压是否合适 熔池保护出现不稳量的
4 高度 空气介质
5
海拔在 1000mm 以下 无腐蚀性介质，无粉尘， 通风良好
6 振动
4.9m/s2(0.5G)以下
7 工作场所
室内
(3) 焊接机器人对工件组队的要求以及适用条件
表 3 工件组队要求及机器人适用条件
序号
项目名称
参数规格
点焊位置要求固定，定位焊
焊脚高度小于 3mm
1
工件组对情况 组对间隙小于 2mm，当间隙
第一种气体保护不好的原因很多，总结有以下 几个方面： (1) 气体纯度达不到要求。杂质气体如 H2O、空气 等都会产生气孔。在正式焊接之前应先在清理干净 的铁板上试焊，如出现气孔则需更换气体。 (2) 气流量过大，或过小。气流量的大小应根据保 护套的大小来调节，控制在 18～22L/min。一般保 护套越大，气流量越大。 (3) 气体紊流。当喷嘴内有飞溅物，或套筒严重变 形时易造成气体紊乱。 (4) 气管破损。当气管破损时，在焊接起弧或起弧 不久就会出现气孔，之后又会恢复到正常。 (5) 环境气流过大。一般当风速达到 3m/s 以上时， 空气易侵入熔池。 (6) 焊丝的伸出长度。一般为焊丝直径的 10～15 倍，不要超过 22 mm。焊丝伸长过长，气体挺度有 限，无法对熔池进行保护。
法。其中第八项和第十项进行了多次调整：气塞和 保护套更换了两次配件，最终才彻底解决了焊缝出 现蜂窝状气孔的问题。具体的解决措施如图 3~图 6 所示。
表 5 排查内容
序 排查出来的问
号
题
调整的内容
焊 枪 有 漏 气 的 更换焊枪，保证焊枪的密封性 1
问题
压 缩 空 气 的 气 调整合适的气压，气压调整 3MP
第二种很好解决，只要做好焊前的清理工作， 就可以避免。
5 焊接机器人的应用及发展
焊接机器人的应用，提高了产品的生产效率和 质量稳定性，减轻了工人劳动强度，实现了柔性化 管理，生产便于控制，实现了切实的效益。
目前焊接机器人在国内工程机械行业被广泛 的推广和应用，越来越多的焊接机器人出现在生产 现场。同时也应看到，国内企业对于焊接机器人的 理解同国外企业相比还存在很大差距，盲目应用的 同时，对于焊接机器人设备和工艺的深入研究却相 对滞后。从目前国内焊接机器人的应用来看，仅停 留在程序化上，即代替人工完成焊接作业，而机器 人的智能化、多元化、集成化等优点并没有充分的 发挥出来。从这一点来说，国内焊接机器人的应用 水平还有待进一步提高。
焊接机器人出现气孔的排查方法及解决措施
侯建伟 武亚鹏 （天津柳工机械有限公司，天津 300300）
摘要：本文主要介绍了焊接机器人的广泛应用提高了工作效率，提高了焊接质量、降低了工人劳动强度等。虽然焊接机器人 在工业领域中突飞猛进飞跃式的发展，但是对于焊缝的成形质量的保证也是非常的重要。本文主要针对焊接机器人焊 接过程中出现的蜂窝状气孔缺陷，对设备的各个环节进行排查，查找问题，并且对发现的问题进行一一解决。文章中 主要把焊接过程出现气孔的排查方法和解决措施进行了详细的介绍，文章最后展望了焊接机器人将来的发展方向。
11 部不合理
焊接姿势合适
枪 体 的 干 身 长 选择合适的干身长度（20mm），
12
度不合理
保证气体保护良好
工 件 表 面 不 清 增强工件表面的清洁处理，保证
13 洁
工件表面的清洁度
图 4 气塞第二次更换
图 5 保护套第一次更换
图 6 保护套第二次更换
4 整改后的效果及注意事项
4.1 焊缝效果 整改后焊接的焊缝，表面光滑，成形均匀一
非标 非标
数量 1台 1台 1台 1台 1套 1把 1套 1套 1套 1套 1台
(2) 焊接机器人的工作环境要求
表 2 焊接机器人工作环境
序号
项目名称
参数规格
供电电源 1
380V±10％，50/60Hz±1 ％,3 相
2 工作环境温度 0～+45℃
20 ～ 90% 不 结 露 范 围
工作环境湿度
3
(使用时·保存时)
大于 2mm 时焊接前应该手
工补焊，补焊焊缝要均匀一
2 焊缝坡口形式
致 满足各类坡口形式
3
焊接方法
熔化极气体保护电弧焊接
4
保护气体
5
焊接姿势
Ar(80%)+CO2 (20%) 平焊，角焊，船形焊
6
焊丝
φ1.2mm，实芯焊丝
7 焊丝伸出长度
20mm
8
工作噪音
≤80dB(A)
1.2 焊接后出现的气孔样式
9 枪体送丝管是否通畅
枪体送丝管不通畅，熔池 稳定
10 气塞是否适用
气塞不合适保护效果较 差
焊接程序出现气孔的部位是 编程的角度及姿势不合
11 合理
适，保护效果较差
12 干伸长度是否合理
伸长度不合适保护效果 差
13 工件是否清洁
工件表面不清洁容易出 气孔
3 解决措施
表 5 列举了各个排查项存在的问题和解决办