工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术的探讨

陈玉球+吴玉洁

摘 要：将具备适当焊接技术的机器人应用于相应的焊接产品生产过程中，不仅可以明显的提升焊接的质量和效率，而且可以有效的减少焊接人员在恶劣的工作环境下的劳动强度，所以近年来焊接机器人的相关研究受到人们的高度关注。在此背景下，本文针对工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术展开研究，为此类优化机器人的焊接效果提供参考。

关键词：工程机械典型接头；弧焊机器人；焊接技术

中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0092-01

通常情况下，工程装备中需要焊接的结构重量达到整体重量的50%至70%，焊接结构的重量对工程机械接头的焊接质量提出了较高的要求，如果焊接的质量不合格，将直接影响焊接结构的稳定性、牢固性和整体性能，甚至对工程机械的使用寿命也会产生直接的影响，所以在选用弧焊机器人完成工程机械典型接头焊接任务的过程中，必须结合工程机械典型接头的特征，对弧焊机器人的焊接技术进行探究。

1 工程机械典型接头的特征分析

碳素、低合金和铸钢材料的板厚在2至4毫米之间、7至21毫米之间、20毫米以上的板件是目前工程机械中应用最为广泛的机械材料，这些机械材料虽然具有较理想的焊接性能，在焊接的过程中出现冷裂纹或热裂纹的可能性较小，焊前、焊后对温度的依赖性较小，但在拼焊的过程中，受焊接结构复杂的影响，焊缝布局较为紧密，要保证焊接的质量，除对焊缝进行外观检测外，在受力结构中必须要进行超声波或磁粉探伤[1]。目前，我国在进行工程机械典型接头焊接的过程中，以CO2/MAG气体保护焊和埋弧自动焊两种方式为主，主要是考虑两种焊接技术在应用的过程中，在电流密度、熔深、速度均超出传统的手工电弧焊，而且前者在应用的过程中清理的难度较小，后者在应用的过程中，不仅可以较好的保证产品的外观，而且在焊接质量、焊接环境等方面也较理想。结合两种焊接方式的性能，目前后者主要在中厚板材的直焊或环焊缝中应用，而前者在其他情况应用。

可见，现阶段如果在不应用弧焊机器人的情况下，我国工程机械典型接头焊接也具有较成熟的工艺，也可较好的保证工程机械典型接头的焊接质量。

2 工程机械典型接头的弧焊机器人所应具备的焊接技术分析

焊接机器人主要由焊接功能系统和机器人系统构成，前者主要包括焊接电源、焊枪、夹具、工作台、送丝机等结构构成，而后者主要包括机器人外形、控制柜、变压器、示教器等结构构成，结合目前工程机械典型接头特征分析，笔者认为工程机械典型接头的弧焊机器人要保证焊接的质量和效率，必须具备以下技术[2]。

2.1 机器人焊枪实现从焊缝起始点出发

通常情况下弧焊机器人结构中存在一个寻位装置，该装置在与工件接触的过程中，会因内部存在较小的电压而形成瞬间的短路，通过对短路现象的记忆和判断，机器人可以较准确的判断焊缝的三维坐标，并结合坐标上相关点的计算，进一步优化焊枪的位置，多次往复的焊枪位置判断和纠正可以在机器人的存储记忆中形成数据矩阵，进而较准确的判断工程机械典型接头的焊缝起始点，为焊接工作的实现创造条件。需要注意的是，在进行焊缝起始点判断前，机器人应先自动对焊枪内部进行清洁，并对焊丝的长度进行修正，因为在起始点判断后，再进行相关操作，可能会使焊缝起始点位置发生偏移。

2.2 电弧传感技术

电弧传感技术的应用，可以在舍去在焊枪上设置传感器的同时，保证焊接的整体质量，其主要原理是，结合焊炬和工件间距的变化获得具体的焊接参数，然后结合参数对焊炬的具体情况进行实时监测，目前摆动式、并列双丝式、旋转扫描式的电弧传感器均较好的应用了电弧传感技术，但考虑到其中旋转式在应用中灵敏性和可控性相对更加理想，所以在弧焊机器人中应尽可能选择旋转电弧传感器。

2.3 弧焊智能跟踪技术

在模糊数学、神经网络等技术不断发展和完善的推动下，近年来自动弧焊技术中应用的跟踪技术已经从模糊跟踪逐渐转变为智能跟踪，极大的缩减了弧焊技術应用过程中，对工件形态产生的影响。因为在智能跟踪技术的作用下，机器人可以结合跟踪过程中产生的数据，进行记忆、学习和联想，并结合视觉模糊识别进行更加准确的判断，极大的提升了焊接的质量。在进行智能跟踪判断的过程中，需要结合具体的焊接形状确定跟踪点的数量和位置，例如，在进行直线焊接的过程中，只要合理的选择两个跟踪点即可，而在进行圆弧形状焊接的过程中，需要选择3个或3个以上的跟踪点，在进行圆弧摆动焊接的过程中，至少需要5个或5个以上的动态跟踪点。

在工程机械典型接头焊接的过程中，弧焊机器人具备以上技术就基本可以满足焊接的实际需要，但需要注意的是，在具体焊接的过程中，对接、搭接、角接、T型接等多样的接头形式，不同工件的结构和厚度等，对具体的焊接参数要求也存在差异，需要结合实际情况，对机器人的具体焊接参数进行设置。

3 结语

通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到利用弧焊机器人完成工程机械典型接头焊接任务对提升工程机械焊接效率和质量等方面的积极作用，并在实践中有意识的结合工程机械典型接头的特征，对弧焊机器人所应具备的焊接技术展开研究，这是工业领域应用自动化、智能化技术的体现，也是安全人机工程学理论在工程机械焊接工艺中的体现，应积极的优化和推广。

参考文献

[1]陈华斌，黄红雨，林涛，等.机器人焊接智能化技术与研究现状[J].电焊机，2013（4）：8-15.

[2]张随丹.影响弧焊机器人焊接质量的关键因素[J].上海交通大学学报，2016（S1）：47-50.