摘要：我国科学技术的快速发展，使我国各行业发展非常迅速，很多先进技术运用到各行业，使其发展更为迅速。通过对100mm与120mm厚的板进行多层多道自动化焊接的工艺试验，获得了适合横焊和平焊的自动化焊接程序的路径以及工艺参数。对工艺评定件进行超声波探伤、拉伸、冲击、硬度测量以及弯曲等试验，结果均满足要求。
关键词：超厚板；自动化焊接及应用
近年来，我国工业建设非常迅速，为我国整体经济建设贡献了非常大的力量。在当前工业生产发展中，机械设备的要求越来越高，这一点在机械设备的应用方面同样也得到了较为理想的表现，为了更好地实现对于机械设备后续应用价值的有效保障，必然需要切实把握好对于焊接操作的优化控制，确保其焊接能够具备更高的准确性和强度，从焊接技术入手进行优化创新也就显得极为必要。
1自动化焊接技术概述
自动化焊接技术主要就是指将自动化技术和机械化技术有效应用到焊接操作过程中，确保焊接操作能够表现出更强的实际效益，相对于传统手动焊接操作，这种自动化焊接新技术的应用优势是比较明显的。在以往手动焊接操作中，其对于焊接人员的依赖性比较大，需要确保其相应焊接操作能够在前后左右移动中表现出更强的准确性，一旦焊接人员出现了较为明显的偏差失误，必然会严重影响到最终的焊接质量效果，导致焊缝无法符合相关标准要求，最终形成较为明显的隐患，在后续长期应用中带来明显威胁。结合这种自动化焊接新技术的有效应用，其能够较好地实现导轨床体、转动转台、转动机构以及气动尾顶滑台机构的灵活布置，促使其能够实现有序转动和前后左右移动，进而也就能够辅助焊接操作形成理想的焊接处理效果。当然，这种自动化焊接新技术对于相关控制指令的要求比较高，需要确保其能够较好实现对于相关焊接需求的有效满足，调节控制能够较为规范有序，避免可能在焊接处理过程中形成较为明显的操作失误。基于此，相应焊接操作必然也就需要确保数字化技术的引入较为协调，能够表现出更强的精确度，焊接的轨迹能够更为合理，尤其是对于一些相对复杂的焊接需求，更是需要进行详细处理，保障其能够表现出更强的流畅性，避免任何环节可能出现不当问题隐患。
2超厚板焊接特点
超厚板焊接时填充焊材熔敷金属量大，焊接时间长，热输入总量高，构件施焊时焊缝拘束度高、焊接残余应力大，焊后应力和变形大。焊接施焊过程中，易产生热裂纹与冷裂纹以及层状撕裂。厚板在焊接前，钢材的温度较低，焊接开始时电弧的温度高达1250~1300℃，厚板在板温度冷热骤变的情况下，温度分布不均匀，使得焊缝热影响区易产生淬硬--马氏体组织，焊缝金属变脆，产生冷裂纹的倾向增大。产生层状撕裂的主要原因是由于板材厚度方向上的焊接应力达到一定值后，在夹渣物间断产生缺口效应，造成应力集中，当它超过材料的变形能力后裂纹就沿着平面方向扩展，产生层状撕裂，整个过程发生的时间非常短，破坏突然。层状撕裂不同于通常发生在焊缝上的热裂纹和冷裂纹，它是发生在热影响区和靠近热影响区母材上的一种特殊裂纹。层状撕裂通常发生在T型接头、十字接头和角接接头等。
3机器人焊接技术优势
目前，机器人焊接技术的主要技术发展成果就是焊接机器人，作为自动化焊接技术的主要机械设备，具有很强的先进性，目前，工业生产中投入使用的焊接机器人数量已经超过40万台，且随着焊接机器人自动化和智能化操作功能、内部技术系统的进一步升级和完善，焊接机器人在工业生产领域应用更加广泛，在薄板成型的焊接中，工业机器人的应用也具有突出优势。总的来说，焊接机器人具有下列几点优势：1)质量的稳定性优点。在焊接过程中，焊接的电流、电压、焊接速度、干伸长量、焊接顺序等等，对于焊接质量都会产生一定的影响，人工进行焊接操作，很难做到对相关参数的有效控制，不同的焊接工人的技术水平也不一样，容易造成焊接质量不稳定的现象。而使用焊接机器人，就能对所有的薄板焊缝进行设定，保证所有焊缝的一致性，减少人力操作造成的不良影响，确保薄板焊接生产工艺的质量稳定性。2)具有良好的操作条件优势。利用焊接机器人进行薄板的焊接生产，操作十分简单，只需要对于焊接机器人进行组装调试，就可以投入应用，操作条件和性能较好。3)焊接机器人的劳动生产率优势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工人焊接需要休息，而采用焊接机器人，可以实现24小时的连续薄板生产，且可以同时启用多台焊接机器人进行批量性薄板生产，生产效率大大提升。4)具有缩短产品换代周期的优势。焊接机器人应用的一大优势在于它能够满足不同条件的工业生产。不同的薄板焊接技术要求下，可以对焊接机器人的内部技术系统和结构进行微调，适应不同焊接技术要求，从而缩短产品更新换代的周期，减少更新换代的成本。
4焊接应用浅析
4.1焊接材料及方法
焊接用的母材为1000mm×300mm×100mm、1000mm×300mm×120mm以及5m长100mm和120mm厚的Q345Ｒ板材，焊丝为大西洋250kg的桶装丝，直径为1.2mm，使用混合气体保护焊(Ar82%+CO218%)的焊接方式。
4.2焊接设备
机器人为FANUC的M-20iA型号的焊接用机器人，焊机为福尼斯TPS5000系列。
4.3焊接工艺参数
在焊接材料满足要求的情况下，焊接参数直接决定了焊缝的质量，经过大量的试验，最终获得了能够满足工艺要求的焊接工艺参数2.5焊接过程由于焊枪的位置可达性的限制以及加工组对的偏差影响，采用人工打底并清根/机器人填充盖面的方式进行焊接。焊接的工装定位采用人工组对，背部使用多块加强筋，以防止焊接过程中的变形，然后人工先进行打底，填充到焊枪能够达到焊缝底部为止。然后按照焊接工艺参数进行机器人的自动填充盖面，最后再进行人工背部清根，机器人填充盖面。在人机配合的情况下完成了5m长、100mm以及120mm厚的部分产品的焊接，探伤合格率达90%以上，同时完成直线加圆弧的多层多道自动化焊接。
4.4结果与分析
根据GB/T11345—1989《钢焊缝手工超声波探伤标准方法和探伤结果分级》的要求进行超声波探伤，结果满足I级探伤要求。按照GB/T228.1—2010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》，分别取3个拉伸试样进行拉伸试验。100mm厚板与120mm厚板各有两组断在母材处，且其中一组断在焊缝处的强度明显高于断在母材处的强度，其抗拉性能要求焊缝处抗拉强度≥480MPa，本结果满足其要求。
结语
获得了一套适用于不同板厚的自动化焊接程序及适用于厚板横焊以及平焊的焊接工艺参数。对100mm与120mm厚的Q345Ｒ板进行自动化焊接的工艺评定，获得的超声波探伤、拉伸、冲击、硬度以及弯曲等性能均满足要求。对5m长的产品工件进行自动化焊接，且一次性探伤合格率达90%以上。
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论文作者:霍惠勋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/13
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