焊接机器人培训

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1、SGM 焊接机器人培训教程 李永刚 2008年5月 SGM 焊接基础知识 （熔化极气体保护焊） 白焊的种类 SGM 、焊接的原理 nd SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 白焊的种类 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 白焊的种类 SGM 保护气由喷嘴喷出将特焊接区域的空气排开，焊丝与母材 间发生直流电弧，电弧热使焊丝与母材熔化，焊丝头部的 熔融金属向母材过渡形成焊缝。 送丝辗(ROLL) 焊丝(WELDING WIRE) 导电嘴

2、(CONTACT TIP) 喷嘴(NOZZLE) 保护气(SHIELDING GAS) _T- I L,_ He. Ar+He I 使用惰性气体(Ar. He)保护的MIG溶接法(MIG WELDING)， 使用C02气体保护的C02气保焊接法(CO2 WELDING).以及使 用两者的混合气体保护的MAG溶接法(MAG WELDING )都称为 熔化极气体保护焊。 实榕丝 _i-惰皆体借腭 (SOLID WIRE) (MiG MELDING) -混站体俗朋 (MAG WELDING) r- Ar+Qz+fCOz) I— Ar+COz 气体借去 ■ (GAS SHIED

3、ING ME1AL ARC WELDING) C02气体俯瞬 (MIG WELDING) 斗严 I— CO2+02 保护气 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 5 白焊的种类 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 白焊的种类 SGM r CO2 I 丄 COz+Ar 丝 (FLUXCORHJVWRE) Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 6 护焊的特点 SGM 通过送丝车昆连续地将焊丝从焊枪的导电嘴中送出，导电嘴向 焊

4、丝供电，这样，电机与母材间就产生电弧。在电弧及熔池 周围由于保护气的存在而使C02为主的混合型的大气被隔开， 从而，电弧得以产生。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 7 护焊的特点 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 护焊的特点 SGM 焊丝的作用 有两个 填充 金属 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 8 '的主要设备及功能 Shougan

5、g Motoman Robot Co., Ltd. 9 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # 提供焊接所需 要的热源 焊接电源 焊枪 motoweld! 焊丝输出的尾端，保 证焊接电弧的稳定性。 连续、稳定地输送焊 接时所需要的焊丝。 工 -: 送丝机构 焊枪电缆 输送焊接时所需要的 焊丝、保护气或冷却 水等。 Shougang Motoman Robot Co.,

6、Ltd. # Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 10 a）焊枪姿态……焊枪目标角和行进角 行进角（推进角） 一般地，使用前 进法焊接时，行 进角度较大时， 熔融金属被吹向 电弧的前方，熔 深较浅，飞溅较 大。 行进角（后退角） 使用前进法焊接时，熔融金属被吹向 电弧的后方，直接与母材产生电弧， 熔深较深，焊缝余高易形成。 在开坡口、易产生熔融金属被吹向前 方的场合采用后退法焊接。 焊接方向

7、 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 11 的位置。 焊实施的关键点 b）焊枪姿态……焊枪目标位置 焊枪目标位置是指为了达到焊丝的尖端点在焊缝上的所指向 一般地，根据立板的 熔深情况，对偏移量a 进行调整。 c)焊丝的牌号及直径 焊接时所选择的焊丝及其直径是决定焊接质量的比较关键的因素。 一般地，焊丝的选择是与所要焊接的母材的成分和力学性能所决定的， 建议焊接生产单位一定要向焊丝生产厂家咨询焊丝的成分及焊丝的适用对 象，以免造成焊接

8、接头的性能不能达到要求。 焊丝直径在熔化极气保焊中通常与所使用的焊接电流的大小相关，也 与焊缝的形状相关。 焊丝种类 焊丝直径(mm) 适用的电流范围(A) 实芯焊丝 0.6 40-90 0.8 50-120 0.9 60-150 1.0 70-180 1.2 80-350 1.6 300-500 药芯焊丝 1.2 80-350 1.6 200-450 焊丝直径与适用电流间的关系 焊接电流对焊丝的送给速度有 较大的影响。焊机的最大送丝 速度通常在15mm/min,细径焊 丝可使用的最大电流有上限要 求。如果坚持使用大电流，熔 池中金属不足，焊

9、缝外观比较 难看，由于熔融较深，导致焊 接裂纹发生。 d）焊接电流与焊接电压（1） 这两个参数是焊接规范的主要参数，它们之间的匹配性直接影响着电 弧的稳定性，从而也就影响着焊接质量。 电弧热能不仅熔化母材，还要熔化焊丝，还有热能损耗。 J=I2Rt {I…焊接电流；R…电弧的电阻；t…焊接持续的时间} ＞对焊接控制的过程其实就是对热量进行控制的过程，对热量的控 制就是对焊接电流的控制。 ＞焊接电压与电弧长度相对应，电弧的长度的恒定确保了电弧的稳 定性。电弧的长度决定电弧的电阻。不难看出，焊接电压越高， 电弧热量越高。在焊接电流一定的情况下，电压越高，填充的金 属就越多，焊

10、缝就显得比较饱满；但同时也可能会带来过热。 A所以，不难得出以下的结论： 焊接电流越高.焊接电压越高、焊接速度越慢（焊接持续 时间越长），焊接过程的热输入量就越高，如何使用这些 参数，就必须首先了解所要焊接的对象。 e)焊接电流与焊接电压(2) 计算式： ① 焊接电压(V) = 0.04 x焊接电流(A) + 16±2 (短路过渡) ② 焊接电压(V) = 0.04 x焊接电流(A) + 20 + 2 (熔滴＜globular＞过渡) 例) 1.0mm 时设定电压=0.04 x 90 + 16 ± 2 = 19.6 ±2 = 17.6 〜21.6 ( V) 6.0 mm

11、时设定电压=0.04 x 310 + 20 + 2 = 32.4 ±2 = 30.4 〜34.4 ( V ) ［以上数值仅作为一般性参考,在实际焊接中需做进一步确认］ 板厚 (mm) 焊丝电流 (A) 焊接电压 (V) 焊接速度 (cm/min) 目标角 (deg) 行进角 (deg) 目标位置 a(mm) 焊缝宽度 (mm) 1.0 90 19 50 45 25 0 4 1.6 160 18 70 45 25 0.5 5 2.3 230 22.5 70 45 25 1.0 5 3.2 270 22.5

12、70 45 25 2.0 7 6.0 310 32 70 45 25 3.0 8 ［条件］•焊丝：实芯焊丝4)1. 2mm •焊丝干伸长：15mm 保护气：C02 接口形状：角接 f) 焊丝干伸长 焊丝干伸长是指从焊枪导电嘴的前端到 焊丝尖端的长度。 •:•适用的焊丝干伸长因焊丝直径而异。 采用如下所示的电流进行焊接时, 8 ~ 15 mm < 250A 焊丝直径 (mm) 焊丝干伸长 (mm) 备注 00.9 10 一般为焊丝直 径的10〜15倍 01.0 13 01.2 15 01.6 20 •:•焊丝直径与焊接电流

13、的变 化关系 使用的保护气 焊接电流变化量 (A/mm) CO2 (100%) 3〜4 Ar(80%) +CO2 (20%) 5〜6 Ar(98%) +02 (2%) 7〜8 15 ~ 25mm > 250A Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 17 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # SGM g) 喷嘴直径 焊枪喷嘴的直径的选择要与焊接电流及焊接电压相匹配。 适合的喷嘴直径(mm) > 焊接电流⑷ 20 >120 h) 焊接保护气 保护气流量

14、应随接头形状及焊接电流来调整增减，一般情况下按: 【合适的气体流量(L/min)=焊丝直径(mm) +0~5】 进行调整。 保护气与焊丝的搭配: 在混合气体保护使用C02焊丝焊接时，保护气的C02气体量减少，导致焊丝中Mn、 Si在焊接金属中残留过多，收缩应力过大是产生焊接裂纹的原因。另外，与 C02焊接相比，焊缝表面熔渣量少，外形美观。焊丝与保护气的恰当匹配很重 要。(可向焊材的制造商咨询有关焊丝与保护气体的匹配问题) i）焊接保护气的特性 二氧化碳气体（C02）在电弧电压升高时，电弧的吹力增大，易使熔滴颗粒变大，从 而产生较大的飞溅。但是提高热输入量可得到宽、深的焊缝。 氮气

15、（Ar）由于电离的潜能小, 活性气体可避免氧化物的产生, 电弧易集中，得到窄深的焊缝。 又易电离，可以保证起弧并维持其稳定性。并且，非 可以得到优良机械性能的焊缝。但是在高电流密度下, 氨气（He）作为添加气体使用。电离的潜能、热传导性都比较大，可以取得高的热输 入量，并改善熔合效果，可实现高速度焊接。另外，与氮气相比，电弧较宽，可得到 平整的焊缝。 氧气（02）少量添加可提高电弧的稳定性。电磁收缩的作用使得焊丝前端的熔滴呈小 颗粒过渡。同时降低熔池金属的表面张力，改善熔池的润湿性，从而得到比较美观的 焊缝。 氢气（H2）的热传导性好，少量加入可提高热输入量，改善熔合效果，提高焊接速度。

16、 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 20 SGM 焊接机器人知识 （熔化极气体保护焊） (20) Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 22 ^7 \|7 A7 x)z ^7 ^7 \|7 \|7 ^7 0 1 2 3 4 12345678911111 r\ /V x(- rv zv -/(\

17、r\ r\ ，(- r\ 机器人本体 防碰撞传感器 焊枪把持器 焊枪 焊枪电缆 送丝机构 送丝管 焊接电源 功率电缆（+ ） 送丝机构［空扁电缆 保护气软管 保护气流量调节器 送丝盘架 保护气瓶 冷却水冷水管 冷却水回水管 水流开关 冷却水箱 碰撞传感器电缆 功率电缆(-) 焊机供电一次电缆 机器人控制柜NX 100 机器人示教盒(PP) 焊接指令电缆(I/F) 机器人供电电缆 机器人控制电缆 夹具及工作台 用于焊接机器人的焊接电源须具备以下几个特点： ❖电源功率须满足机器人自动化焊接所要求的高输出、高稳定性。 焊接电源的负载持续率是衡量其功率输出的重要参数。通常以

18、lOmin 为测定周期，对连续工作时间进行标定。 基本计算原则是功率输出的持续率与焊接电流的平方成反比关系，通 过以下公式可以算出连续焊接时的最大电流1100%： ❖具有机器人控制的接口，以满足机器人柔性自动化焊接的需要。 ❖具备应对各种焊接辅助功能的能力。比如：始端检出功能、焊接方 法的选择等，以满足焊接工件对焊接自动化的要求。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 SGM Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot

19、 Co., Ltd. 18 I—W 用于焊接机器人的焊枪的特点： ❖机器人焊枪须满足机器人自动化焊接所要求的高承载能力。对于焊枪而 言，与焊接电源类似，也有其使用的负载持续率衡量其工作能力。 在选择焊接电流时一定要结合连续工作的具体情况考虑焊枪的负载能力 ❖由于通常机器人焊接的速度比较高，焊枪的优 劣决定着焊接时电弧的稳定性，从而对焊接质 量产生相应的影响。 ❖机器人焊接时要求焊枪的TCP点（焊丝的尖端 点）具有比较好的稳定性，以保证焊接时电弧 位置的精确度。 ❖同一型号的焊枪的TCP点的精度必须有足够的 保证，在更换焊枪时，才可以保证焊枪的TCP 与更换掉的焊枪的T

20、CP点相一致，这样，系统 的待机时间才可以尽可能地缩短，提高工作效 率。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 •••- 01.6 用于01.2焊丝的沟槽 焊丝爪紧力 与机器人联接位置 焊丝压紧力控制 焊丝矫直调节 用于00.9/1.0焊丝的沟槽 （或用于①1.4焊丝的沟槽） 根据焊丝直径将压紧 螺柱的顶端调到相应 位置 00.9/01.0 01.2 01.4 送丝辗沟榊选择 -H刻度 X 焊幺幺直径 0 8/0.9/1.0 1.2 1.6(1.4) 矫直位置 2.5~3 2-2.5 1.5 〜2

21、 焊丝矫直调节杆 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 '人到焊接电源的途径 SGM 焊接电流与焊接电压是通过机器人弧焊基板的模拟量输出端口向焊接电源传送的，机器人 向焊机送出的电流、电压命令分别称为焊接电流命令值、焊接电压命令值。命令值在0〜14V （根 据焊机不同，有的为0〜・14V）的范围内。对于不同的焊机，焊机的焊接电流及焊接电压输出值与 机器人控制柜给出的命令值

22、都有着不同的对应关系。这些对应关系称为电流或电压输出特性。 为了保证在作业文件编制时的焊接电流与电压设定值与焊机的输出值有较好的一致性，对 输出特性进行测量与修正是非常必要的。 下图反映的是焊接电流与电压通过不同的设定方法向焊接电源传递的途径。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 焊接电流输出 焊接电压输出 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18

23、 电源的通讯 NX1OO 卄 卄 1F NOM 山 X6OZ<「 2r.DC MAMA pjR+5Y 匚二 山 CC |—11 JL5A 冷；I•② DA-14V i2W 号玛 IS头 针号 名 » 馆号 :NOE 2300 :N0$・2 ♦CASOF (WKXW» M :NOJ-3 •GASOF (wwinw» ■ 2301 :N03-4 *-WRCUT （切斷那丝» M :NOW •WRCUT (切) M 2303 :NOM -jSfiCACT (引5M6认) N :N0：

24、-7 •ARCACT （引SMS认） M :NOX :NOH CHS （扩展用） OUT :N0M0 CH LG （扩贋用＞ OUT :N0M1 :N0M2 2302 :N03-13 -PRCOFF (Wi» » M :NOJ-H •ARCOFF （斯弧» N 3301 :N0M5 朋CON (引it )A OUT :NOHS 朋CON 匚）B OUT 3302 :N03-17 VURMCH （点动进红）A OUT :N0MI VURMCH （戍动进役）B

25、OUT 3303 :NOMS VURWCH （心动退仪）a OUT :N03-20 VURMCH （点动"）B OUT 3304 :N03-21 OUT1A （将来扩廉用） OUT :N0J-22 0UT1B （将來扩初） OUT :N03-23 :N03-24 :N0J-25 2304 :N03-2S STKK (» M CN03-27 •STICK () M :N03-2I :N0$・29 -24W :N0J-30 O.mW :N03-J1

26、 CHI （电压命令） OUT :N03-32 CH1.G OUT :N05-33 CH2 （电at命令） OUT :N05-34 CH2.G OUT :N02-1 -2 B (辽 ： OUT :N02：$ O.mW MS按插头j i i j -© i i i i i i i j i i i i "t i i i i i I i i i VtfGO (2$M05Q26・

27、A0) URP-3W01氾缘协 MRP-M112 融+ RP-34 外必 焊 MS3406A20-29P MS310GA20-29S 焊机反馈的信号输入 机器人对焊机的输出控制 机器人对焊机的模拟量输出 （焊接电流/焊接电压） Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 SGM 焊接缺陷 （熔化极气体保护焊） 焊接熔合线母材熔化，熔敷金属又不足以填充，形成

28、的凹口部分。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 焊接条件的设定 对策 焊接施工条件的设定 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 【咬边发生在焊高过高时】 •降低焊接电流。 •在同等条件下，加长焊丝干 •降低对接速度。 【咬边发生在焊高过

29、低时】 •降低电弧电压。 【发生在平板一侧时】 •将焊枪角度向立板方向抬起。 【发生在立板一侧时】 •将焊枪角度向平板一侧倾斜O Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 填充金属没有和母材熔合，形成瘤状的部分。 焊瘤处 A/ 平板 —V 多发生在角焊缝的熔合线， 焊接行进方向 焊接条件的设定 对策 焊接施工条件的设定 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 【发生在平板和立板两侧 时】

30、•电弧电压低，与焊接 电流不匹配，建议提 高电压。 •提高焊接速度。 【发生在平板时】 •将焊枪角度向立板一侧抬起。 •将焊丝前端向外侧移动1至2毫米。 •将焊枪行进角度抬高。（防止熔 合金属被吹向前方） •将焊丝干伸长适当调整。（干伸 长过长时易发生） 【发生在立板时】 •将焊枪角度向平板一侧倾斜。 •将焊丝位置调到立板一侧。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 脚长 ◄——► 尺寸 ◄ 脚长 ◄—► —► \ 脚长］ 1 . h A 脚长 V - 与焊脚长度相匹

31、配的焊接电流和焊接速度(焊丝直径4)1・2mm) （m/ 分） 焊接电流(A) 对|焊接条件的设定 策 焊接施工条件的设定 水平填角焊、单道焊缝的最大 焊脚长度为8mm左右。 焊接金属在平板和立板两侧的焊脚尺寸不足或在其中的一侧尺寸不足。 【两侧全部尺寸不足时】 •提高焊接电流、电弧电压。 •调长焊丝的干伸长度。 【其中一侧尺寸不足时】 •向焊脚尺寸不足的相反方 向调整焊枪角度。 焊高过高，与焊缝宽度不匹配。多发生在立焊时的向上焊接或倾斜焊缝 的上坡焊时。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Sh

32、ougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 对 焊接条件的设定 策 焊接施工条件的设定 •调低焊接电流，减少单位熔敷量。 •调短焊丝的干伸长。 •提高电弧电压。 •尽量减少上行焊接，选择下行焊接。焊缝表面凹陷，造成有效厚度减少。多在立面下行焊接或倾斜下行焊接 时发生。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman R

33、obot Co., Ltd. 18 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 对 焊接条件的设定 策 焊接施工条件的设定 •降低焊接电流，减少单位熔敷量。 •调短焊丝的干伸长。 •降低电弧电压。 •缩小焊枪向前移动的角度。 •调整焊接速度。 •熔敷金属先行=提高焊接速度。 •熔敷金属迟行=降低焊接速度。 焊缝形状不整齐 表现为焊缝宽度、焊缝形状不整齐。 焊缝宽度 焊缝宽度不均匀 送丝系统需要 重点检查 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18

34、 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 对 焊接条件的设定 策 焊接施工条件的设定 •通过示教消除高度位置的上下变化。 •导电嘴的孔磨耗过大，更换。 •确认焊丝能否顺利输送。 •确认焊丝有无伤痕。 •确认输送轴、加压轴、焊丝导向装置有无伤 痕、磨损状况。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 18 （总称气孔） 焊接条件的设定 u 焊接施工条件的设定 熔化金属遇到高温，吸收大量的氧气、氮气、氢气等气体，没有浮到表 面、留在内部的气体形成内部气孔，留在表面上的

35、气体形成外部气孔。 •将保护气体流量调整到导电嘴直径+5〜 10L/分 •当风速达到2m/分以上时，要采取防风措施。 • （ 2m/分可使香烟的烟柱横向飘动） •彻底清除导电嘴内沉积的飞溅物。 •将焊枪的行进角度调整在90度以下、60度 以上的范围。 •使用CO2气体时，将喷油嘴的高度控制在 25mm以内，混合气体控制在20mm以内。 •清除油、涂漆、锈、水分。 •使用Si、Mn、Ti等富含脱氧物质的焊丝。 •选择适当的焊丝和保护气体使用。 表现为收弧时弧坑产生的微小气孔，发生在电流过高时。 对策I焊接条件和焊接施工条件的设定 •在处理填弧坑时，将电流调

36、到标准电流的70%以下，提高焊接金属的收缩速度。 •使用Si、Mn、Ti等富含脱氧物质的焊丝。 •缩短电弧长度。（缩短导电嘴与母材之间的距离） •在填弧坑未冷却状态下，重复焊接。（主焊接完成一气体切断-焊接） Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 42 表现为焊接熔合部未熔合。 对策 焊接条件和焊接施工条件的设定 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. 43 熔合不好 •纠正所要进行的焊接可能产生的误差。 •焊接焊丝打弯要大。（4）500mm以上） •导电嘴的孔磨损后，容易发生。所以要保证导 电嘴的质量。 •改变焊枪的角度。 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. # CO?气体保护时 •使用合适的保护气体: MAG气体保护时 酒杯状 焊枪目标 位置正常 LjJ o 焊枪目标 位置不好 Shougang Motoman Robot Co., Ltd. #