摄试验研究RevearchPaner
摆焊参数对焊缝成形的影响分析
侯仰强王天琪李亮玉李天旭刘晓辉
（天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室，天津300387）
摘要采用摆焊工艺对3mm厚的普通低碳钢进行了焊接，并对摆焊参数的改变对焊缝成形的影响进行了研究，在此基础上设计并实施了3组不同焊缝宽度的宽焊缝焊接试验。结果表明，摆动模式对焊缝形状的影响不明显，随着周期摆动长度的增大，焊缝在水平方向上的间隙逐渐增大，适当增大周期摆动宽度可增大焊缝宽度，摆动停顿距离应控制在4mm以内，否则会出现焊缝塌陷现象。所设计的3组宽焊缝焊接参数，其焊缝成形良好，未见焊缝塌陷、层间未熔合和咬边现象发生，满足宽焊缝焊接要求。
关键词：宽焊缝摆焊焊缝形状焊接参数中图分类号：TG444
0序言
随着交通运输、石油产业的迅猛发展，在一些汽车、石油管道的焊接加工中，存在着宽焊缝焊接的问题[1-2]。传统的解决方法是依靠焊工在进行焊接操作时，以一定的周期、一定的摆动轨迹进行摆动焊接，典型的摆动轨迹有月形、栗形、三角形等[3-4]。通过摆动操作，除了能够防止产生咬边、焊瘤、夹渣等焊缝缺陷外，还对进行横焊、立焊、仰焊及单面焊双面成形有良好的作用3-6]。目前，焊接摆动器可以实现摆焊的功能；另一方面弧焊机器人逐渐得到普及，特别是近十几年来由于世界范围内经济的高速发展，市场的激烈竞争使那些用于大中批量生产的焊接自动化专机已不能适应小规模、多品种的生产模式，逐渐被具有柔性的焊接机器人代替，焊接已成为工业机器人应用最大的领域之一[7-8]。因此，为了满足焊接工艺对焊缝宽度控制的要求，提高焊缝层间及表面的焊接质量，减少焊接缺陷的产生，保证焊接质量和提高焊接效率。要求焊接机器人除了能够直线焊接外，还应具有摆焊的功能19)。经过近几年的研发，一些著名的电焊机生产厂家，如福尼斯、威特力、东升焊机等，已经开发出了多种能够实现摆焊功能的电焊机及自动焊接设备，配合弧焊机器人末端执行器的摆动，能够实现宽焊缝摆焊的
焊接要求[10-。收稿日期：2016-12-21
基金项目：国家自然科学基金资助项目（U1333128）；天津市科技支撑计
划项目（14ZCDZGX00802，15ZCZDGX00300）。
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2017年第3期万方数据
针对弧焊机器人摆焊系统，影响焊缝形状的因素除了焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝倾角等参数[12-13],摆焊参数也对焊缝成形产生了重要的影响。文中采用经典的单一变量控制理论对普通低碳钢板进行焊接，在控制焊接电流、焊接电压等焊接参数一致的前提下，通过改变摆动模式、周期摆动长度、周期摆动宽度以及摆动停顿距离等，来观察焊缝形态的不同，以此探究摆焊参数对焊缝成形的影响。在此基础上设计并实施了3组不同焊缝宽度的宽焊缝焊接试验，观察其焊缝成形情况。
试验系统与方法 1.1试验系统
文中采用的摆焊试验系统示意图如图1所示，电焊机采用的是福尼斯的CMT4000R型焊机，机器人采
送丝机
综合管线
歌焊枪待焊工件
o： CMT
混合
福尼斯的 CMT焊机
ABB机器人控制柜
兄
9
机器人控制线
DeviceNet 数据线
ABB机器人本体
图1摆焊试验系统示意图
焊接工作台
夹具地线