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钛合金车架机器人钨极氩弧焊(TIG)自动化工作站项目经验分享
2019.08.04

钨极氩弧焊(TIG)具有电弧稳定、焊接质量好、无飞溅、焊缝成形美观等优点。在不锈钢、铝制品、钛合金产品生产加工过程中经常用到。目前传统的TIG焊接大多采用手工 TIG 焊,焊缝质量易受人为因素影响,焊工水平的高低直接影响焊缝质量,特别是近些年来伴随着国内人力成本的不断攀升,给工程、加工企业的人力成本控制带来巨大的压力。在这种情况下,机器人TIG焊接机器人应运而生,它具有故障率低、焊接质量稳定的特点;结合韦森贝格(天津)机器人自动化有限公司已实施的项目来看,目前焊接机器人自动化工作站在汽车加工(零部件、整车)、自行车加工、金属产品加工等行业内应用较广泛、应用较多,可有效降低工人劳动强度、提高生产效率、降低运营成本。

1. 设备总体设计

结合本公司(韦森贝格(天津)机器人自动化)已实施的钛合金车架项目,机器人 TIG 焊自动化工作站由机器人系统、弧焊电源系统、双轴变位机组成,机器人系统包括机器人本体和机器人控制柜,弧焊电源系统包括焊接电源、送丝系统、焊枪、水冷机.

1.1 设备选型:

工作站选用安川焊接机器人 MOTOMAN - MA1440,负载 6 kg,重复定位精度±0.08 mm,控制柜型号为 DX200;选择伏能士 (Fronius) 焊接电源 MW5000。工作站采用机器人作为中央控制系统,协调各组成部分的动作。焊接功能和焊接参数的调节是通过机器人弧焊基板与焊接电源通讯板 ROB5000 间的 I/O 通讯方式实现,系统原理如下


1.2 系统布局(示意)


2.焊接功能实现

 

工作站 TIG 焊是通过预先在焊接电源面板上设置焊接参数并储存在相应 JOB 号中,机器人运行轨迹时调用该 JOB 号完成焊接工作。因此,需要完成工艺参数的设置和调用、机器人焊接程序编写。

机器人焊接程序需要体现运行轨迹(焊缝形状)、焊接速度、起弧、熄弧、调用 JOB 号等,因此,机器人程序直接影响最终焊接效果,需结合具体工件、具体工艺参数编辑,在项目中主要用到如下2种焊接形式:

2.1 直焊:直线焊接

2.2 环焊:一般管道对焊时,机器人保持不动,转台带动工件旋转,实现环焊变直焊;

对于焊缝走位不规则的情况,为确保焊接质量,在程序中对机器人和变位机走位进行控制,确保焊枪与焊缝之间距离保持相对稳定(如下图1所示)。

 

借助自主研发生产的高精度双轴变位机WES-DWP-L系列产品(负载:500~2000Kg,回转半径400~600mm),可有效保证机器人焊接质量。


3.经验总结:

3.1 焊前准备:焊接母材拼接处打磨(正反20mm)、去毛刺,避免组装时错牙,同时,对焊

接管道内部进行充氩保护(纯度>99.9%),流量在15~20L/min,同时制作托罩保护, 避免焊缝氧化而导致脆化,焊缝为银白色为好,灰色说明氧化极为严重。

3.2 焊接中:结合过往的经验,焊接速度和焊接电流对于焊接质量影响较大,在该项目中,

电压可以在15~23V之间,电流在110A时,焊接速度290~330mm/min时 检验

测得的数据较好,母材抗拉伸强度895MPa,延伸率9.3%,母材显微硬度为310HV,满足客户产品特性要求。

 

 

4. 项目总结

   

2010.6~2019.7,该项目历时1个多月的时间,该项目总投资20多万(价格可调整,机器人本体、焊机),改善前每班3人,其中2名焊工,1名上下料,每天2班运转,经过改善,每班节省2名焊工,每天节省4人,粗略统计,半年可收回成本。

 

除了钛合金产品,我公司在机器人TIG焊接的尝试还涉及铝制品焊接、不锈钢焊接、碳钢焊接(氩弧焊打底)等领域,经过数个项目的磨练,已总结出机器人TIG焊接的相关经验。

 



数据提供:天助网    
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