CN103949756B - 一种hg785d钢板机器人立焊法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种HG785D钢板机器人立焊法，属于载重车辆底盘车车架、吊机起落臂等焊接技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种HG785D钢板机器人立焊法，提高了产品的焊接质量，提高了焊接生产效率，减轻了工人劳动强度，提升了企业先进制造水平；解决该技术问题采用的技术方案为：从实现单面焊双面成型的关键所在及实际作业入手，通过工艺试验确定了立焊用焊接电流、焊接速度、摆幅、摆长等工艺参数，运用确定的参数实施焊接，解决了机器人立焊问题；本发明可广泛应用在机器人立焊上。

Description

一种HG785D钢板机器人立焊法
技术领域
本发明一种HG785D钢板机器人立焊法，属于载重车辆底盘车车架、吊机起落臂等焊接技术领域。
背景技术
HG785D板是国内自主研制的一种焊接结构用高强度低合金钢板，该材料机械性能优越，品种规格多，焊接性能优良，适合使用在高强度焊接结构件中，常用于载重车辆底盘车车架、吊机起落臂等高强度承力件。目前常用的焊接方法焊条电弧焊、手工气保焊等。
传统上基于工艺、设备的限制，为了保证产品焊接质量，普遍采用将产品进行变位，使焊缝处于平焊位置的焊接方法，随着产品大型化、型面复杂化的发展，很多焊缝焊接不适宜作过多的变位，一些结构只能采用立焊的方法，这对焊接参数、焊工的操作技能要求都很严格，而且焊缝成型质量差，合格率较低。
随着制造业的高速发展，极大地推动了焊接技术的发展，焊接机器人因具有焊接质量稳定、焊接速度调整方便、运条方式多样化、改善工人劳动条件等特点，显示出了极强的生命力，并作为先进制造也中不可替代的重要装备和手段，成为衡量一个国家、一个企业制造水平和科技水平的重要标志之一。
立焊时由于铁水因自重下坠，当熔池温度过高时，就会下流形成焊瘤、咬边；过低时，易产生焊透情况，但焊缝成型不良；T型接头焊缝根部易产生未焊透、两边易产生咬边，
目前机器人焊接应用，主要用于普板的焊接，其接头形式主要为角焊缝，焊接位置为平焊。对于高强度钢板的焊接尚缺乏研究，尤其是对立焊法的研究。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种HG785D钢板机器人立焊法，提高了产品的焊接质量，提高了焊接生产效率，减轻了工人劳动强度，提升了企业先进制造水平。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种HG785D钢板机器人立焊法，按以下步骤进行操作，
第一步：选择焊接设备；
选择功率匹配的机器人、焊接电源和变位机；
第二步：初选工艺参数；
为了托住铁水，将焊枪与工件之间的夹角控制在后倾10°～30°之间，采用之字形运条法、立向上焊接，选择立焊用焊接电流、焊接速度、摆幅和摆长为焊接工艺参数；
第三步：进行工艺验证并确定最佳焊接工艺参数值；
选择厚度为M的T型接头对焊接工艺参数进行工艺试验，根据实验结果确定最佳焊接工艺参数值；
第四步：焊接；
按所述第三步确定的焊接工艺参数进行焊接；
第五步：校形。
所述机器人的主要参数为：自由度为6，重复定位精度±0.05mm，活动半径1725mm，活动范围：第1轴为：-180°～+150°、第2轴为：-125°～+30°、第3轴为：-120°～+150°、第4轴为：±180°、第5轴为：±123°、第6轴为±360°，最大负载6kg；
所述焊接电源的主要参数：型号PHOENIX500，采用MAG焊时电流5～500A、电压14.2～39.0V范围内连续可调，电流为390A时暂载率可达100%；
所述变位机的主要参数为：直径800mm，翻转角度115°、旋转角度370°，最大承载1.1t。
所述第四步焊接时的焊丝选用80kg级。
所述第四步焊接时保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，其配比为：80%Ar+20%CO2。
所述第四步焊接的前后均不进行热处理。
所述第三步中的M=8mm时，焊接的最佳参数：焊接电流为130～140A、电弧电压为19～20V，焊接速度为0.36m/min，摆幅为3mm，摆长为3.5mm。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明可以完成HG785D钢结构件的立焊，提高焊缝成型质量，提高焊接合格率。同时明确焊接电流、焊接速度、摆幅、摆长是影响立焊质量的几个主要因素，工艺试验是确定焊接参数的有效途径。
具体实施方式
本发明一种HG785D钢板机器人立焊法，按以下步骤进行操作，
第一步：选择焊接设备；
选择功率匹配的机器人、焊接电源和变位机；
第二步：初选工艺参数；
为了托住铁水，将焊枪与工件之间的夹角控制在后倾10°～30°之间，采用之字形运条法、立向上焊接，选择立焊用焊接电流、焊接速度、摆幅和摆长为焊接工艺参数；
第三步：进行工艺验证并确定最佳焊接工艺参数值；
选择厚度为M的T型接头对焊接工艺参数进行工艺试验，根据实验结果确定最佳焊接工艺参数值；
第四步：焊接；
按所述第三步确定的焊接工艺参数进行焊接；
第五步：校形。
本发明的焊接设备选择：
试验用设备由REIS机器人、EWM焊接电源、REIS变位机等组成，变位机的旋转和翻转受控于机器人，作为机器人的外部控制轴，通过机器人控制器可实现机器人与变位机的联动。设备主要参数如下：
机器人本体：自由度为6，重复定位精度±0.05mm，活动半径1725mm，活动范围：第1轴为：-180°～+150°、第2轴为：-125°～+30°、第3轴为：-120°～+150°、第4轴为：±180°、第5轴为：±123°、第6轴为：±360°，最大负载6kg。
变位机：直径800mm，翻转角度115°、旋转角度370°，最大承载1.1t。
焊接电源：型号PHOENIX500，采用MAG焊时电流5～500A、电压14.2～39.0V范围内连续可调，电流为390A时暂载率可达100%。
本发明中焊接材料选择及热处理要求
HG785D钢化学成分、机械性能见表1、2。
表1HG785钢化学成分
表2HG785钢机械性能
根据化学成分计算HG785D钢的冷、热裂纹敏感指数如下：
a、冷裂敏感性指数Pcm：
Pcm（%）=w（C）+w（Si）/30+w（Mn+Cu+Cr）/20+w（Ni）/60+w（Mo）/15+w（V）/10+5w(B)=0.363；
b、热裂纹敏感指数HCS：
HCS=w（C）×[w（S）+w（Si）/25+w（Ni）/100]/[3w（Mn）+w（Cr）+w（Mo）+w（V）]×103=0.647；
从计算结果可知：
a、该钢冷裂纹敏感指数Pcm小于0.4，且对冷裂影响较大的合金元素S、P含量均很低，说明该钢的冷裂敏感性很小；
b、热裂纹敏感指数HCS远小于2，而且焊接当中一般认为当Mn/S＞25时，不会产生热裂纹。该钢的Mn/S比为512，远大于25，说明该钢的热裂敏感性很小。
根据结构等强匹配原则及HG785D机械性能指标，焊接时焊丝选用80Kg级，为武汉铁锚船厂生产的焊丝WH80-G直径1.2mm。
保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，其配比为：80%Ar+20%CO2。
根据钢的冷、热裂纹敏感指数计算结果，焊接前后不进行热处理。
本发明中焊枪倾角及运条方式确定：
立焊时为了托住铁水，焊枪与工件之间须有合适的夹角，控制在后倾10°-30°之间。
立焊时常用的运条方式有之字形、三角形、月牙形等，试验采用之字形运条法、立向上焊接。
本发明为了摸索出焊接电流、焊接速度及摆幅、摆长的合理匹配范围，以焊接质量为最终保证目的，根据手工焊接经验及机器人专家系统推荐，初步选定厚度为8mm的T型接头焊接工艺参数进行工艺试验。焊接工艺参数见表3。
表3焊接工艺参数及试验数据
焊后对表面质量符合要求的试板进行截面剖切宏观检查，焊缝根部及焊缝热影响区熔透、熔合及情况见表4。
表4焊缝截面宏观检查结果
根据试验结果，认为厚度为8mm的T型接头试板，采用焊接电流为130-140A、电弧电压为19-20V，焊接速度为0.36m/min，摆幅为3mm，摆长为3.5mm的工艺参数实现立焊为最佳参数。
为了工艺试验结论进行了验证试验，焊缝外观美观，鱼鳞纹均匀一致，截面宏观检查结果见表5。
表5验证试验焊缝截面宏观检查结果统计
由表中可以看出，各试板均达到Ⅰ级要求，因而工艺试验结论有效。
上面对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种HG785D钢板机器人立焊法，其特征在于：按以下步骤进行操作，
第一步：选择焊接设备；
选择功率匹配的机器人、焊接电源和变位机；
第二步：初选工艺参数；
为了托住铁水，将焊枪与工件之间的夹角控制在后倾10°～30°之间，采用之字形运条法、立向上焊接，选择立焊用焊接电流、焊接速度、摆幅和摆长为焊接工艺参数；
第三步：进行工艺验证并确定最佳焊接工艺参数值；
选择厚度为M的T型接头对焊接工艺参数进行工艺试验，根据实验结果确定最佳焊接工艺参数值；所述M=8mm时，焊接的最佳参数：焊接电流为130～140A、电弧电压为19～20V，焊接速度为0.36m/min，摆幅为3mm，摆长为3.5mm；
第四步：焊接；
按所述第三步确定的焊接工艺参数进行焊接；
第五步：校形。
2.根据权利要求1所述的一种HG785D钢板机器人立焊法，其特征在于，所述机器人的主要参数为：自由度为6，重复定位精度±0.05mm，活动半径1725mm，活动范围：第1轴为：-180°～+150°、第2轴为：-125°～+30°、第3轴为：-120°～+150°、第4轴为：±180°、第5轴为：±123°、第6轴为±360°，最大负载6kg；
所述焊接电源的主要参数：型号PHOENIX500，采用MAG焊时电流5～500A、电压14.2～39.0V范围内连续可调，电流为390A时暂载率可达100%；
所述变位机的主要参数为：直径800mm，翻转角度115°、旋转角度370°，最大承载1.1t。
3.根据权利要求1所述的一种HG785D钢板机器人立焊法，其特征在于，所述第四步焊接时的焊丝选用80kg级。
4.根据权利要求1所述的一种HG785D钢板机器人立焊法，其特征在于，所述第四步焊接时保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，其配比为：80%Ar+20%CO2。
5.根据权利要求1所述的一种HG785D钢板机器人立焊法，其特征在于，所述第四步焊接的前后均不进行热处理。
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