工業(yè)生產(chǎn)中焊接是一種制作工藝和技術(shù),可以創(chuàng )造很多的工藝奇跡,通過(guò)焊接,把小的金屬材料連接成大的(按圖紙或需要的尺寸),或通過(guò)連接(焊接)做出所需要的幾何體。在生產(chǎn)醫療器械中焊接也是經(jīng)常遇見(jiàn)的一種制作工藝。隨著(zhù)科技的發(fā)展,制作工藝的智能化和網(wǎng)絡(luò )化,焊接也向智能化發(fā)展,焊接機器人,焊接機器人的出現讓醫療設備更加的安全精密。
現代焊接的能量來(lái)源有很多種,包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。除了在工廠(chǎng)中使用外,焊接還可以在多種環(huán)境下進(jìn)行,如野外、水下和太空。無(wú)論在何處,焊接都可能給操作者帶來(lái)危險,所以在進(jìn)行焊接時(shí)必須采取適當的防護措施。焊接給人體可能造成的傷害包括燒傷、觸電、視力損害、吸入有毒氣體、紫外線(xiàn)照射過(guò)度等。為了提高工作效率和工作的精準程度,鄭州市樂(lè )康醫療器械有限公司引進(jìn)日資的焊接機器人。
焊接機器人:機器人焊接是使用機械化可編程工具(機器人),通過(guò)執行焊接和處理零件,完全自動(dòng)化焊接過(guò)程。
焊接機器人的基本工作原理是示教再現,即由用戶(hù)導引機器人,一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍,機器人在導引過(guò)程中自動(dòng)記憶示教的每個(gè)動(dòng)作的位置、姿態(tài)、運動(dòng)參數、焊接參數等,并自動(dòng)生成一個(gè)連續執行全部操作的程序。完成示教后,只需給機器人一個(gè)起動(dòng)命令,機器人將精確地按示教動(dòng)作,一步步完成全部操作,實(shí)際示教與再現。焊接機器人分弧焊機器人和點(diǎn)焊機器人兩大類(lèi)。
焊接機器人分弧焊機器人和點(diǎn)焊機器人兩大類(lèi)?;『笝C器人可以應用在所有電弧焊、切割技術(shù)及類(lèi)似的工業(yè)方法中。最常用的范圍是結構鋼和鉻鎳鋼的熔化極活性氣體保護焊(CO2焊、MAG焊)、鋁及特殊合金熔化極惰性氣體保護焊(MIC焊)、鉻鎳鋼和鋁的惰性氣體保護焊以及埋弧焊。
一套完整的弧焊機器人系統,應包括機器人機械手、控制系統、焊接裝置、焊件夾持裝置。夾持裝置上有二組可以輪番進(jìn)入機器人工作范圍的旋轉工作臺。
弧焊機器人通常有五個(gè)自由度以上,具有六個(gè)自由度的弧焊機器人可以保證焊槍的任意空間軌跡和姿態(tài)。點(diǎn)至點(diǎn)方式移動(dòng)速度可達60m/min以上,其軌跡重復精度可達到±0.2mm。這種弧焊機器人應具有直線(xiàn)的及環(huán)形內插法擺動(dòng)的功能,共六種擺動(dòng)方式,以滿(mǎn)足焊接工藝要求,機器人的負荷為5kg。
點(diǎn)焊機器人使用最多的領(lǐng)域應當屬汽車(chē)車(chē)身的自動(dòng)裝配車(chē)間。點(diǎn)焊機器人由機器人本體、計算機控制系統、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統幾部分組成,由于為了適應靈活動(dòng)作的工作要求,通常電焊機器人選用關(guān)節式工業(yè)機器人的基本設計,一般具有六個(gè)自由度:腰轉、大臂轉、小臂轉、腕轉、腕擺及腕捻。其驅動(dòng)方式有液壓驅動(dòng)和電氣驅動(dòng)兩種。其中電氣驅動(dòng)具有保養維修簡(jiǎn)便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn),因此應用較為廣泛。點(diǎn)焊機器人按照示教程序規定的動(dòng)作、順序和參數進(jìn)行點(diǎn)焊作業(yè),其過(guò)程是完全自動(dòng)化的,并且具有與外部設備通信的接口,可以通過(guò)這一接口接受上一級主控與管理計算機的控制命令進(jìn)行工作。
金屬的焊接,按其工藝過(guò)程的特點(diǎn)分有熔焊,壓焊和釬焊三大類(lèi).
在熔焊的過(guò)程中,如果大氣與高溫的熔池直接接觸的話(huà),大氣中的氧就會(huì )氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池,還會(huì )在隨后冷卻過(guò)程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,惡化焊縫的質(zhì)量和性能。
為了提高焊接質(zhì)量,人們研究出了各種保護方法。例如,氣體保護電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,以保護焊接時(shí)的電弧和熔池率;又如鋼材焊接時(shí),在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧,就可以保護焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池,冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。
各種壓焊方法的共同特點(diǎn),是在焊接過(guò)程中施加壓力,而不加填充材料。多數壓焊方法,如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒(méi)有熔化過(guò)程,因而沒(méi)有像熔焊那樣的,有益合金元素燒損和有害元素侵入焊縫的問(wèn)題,從而簡(jiǎn)化了焊接過(guò)程,也改善了焊接安全衛生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短,因而熱影響區小。許多難以用熔化焊焊接的材料,往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優(yōu)質(zhì)接頭。
焊接時(shí)形成的,連接兩個(gè)被連接體的接縫稱(chēng)為焊縫。焊縫的兩側在焊接時(shí),會(huì )受到焊接熱作用,而發(fā)生了組織和性能變化,這一區域被稱(chēng)作為熱影響區。焊接時(shí)因工件材料焊接材料、焊接電流等方面的不同。惡化焊接性這就需要調整焊接的條件,焊前對焊件接口處的預熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理,可以改善焊件的焊接質(zhì)量。
另外,焊接是一個(gè)局部的迅速加熱和冷卻過(guò)程,焊接區由于受到四周工件本體的拘束而不能自由膨脹和收縮,冷卻后在焊件中便產(chǎn)生焊接應力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應力,矯正焊接變形。
現代焊接技術(shù)已能焊出無(wú)內外缺陷的、機械性能等于甚至高于被連接體的焊縫。被焊接體在空間的相互位置稱(chēng)為焊接接頭,接頭處的強度除受焊縫質(zhì)量影響外,還與其幾何形狀、尺寸、受力情況和工作條件等有關(guān)。接頭的基本形式有對接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。
對接接頭焊縫的橫截面形狀,決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時(shí),為了焊透而在接邊處開(kāi)出各種形狀的坡口,以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時(shí),除保證焊透外還應考慮施焊方便,填充金屬量少,焊接變形小和坡口加工費用低等因素。
厚度不同的兩塊鋼板對接時(shí),為避免截面急劇變化引起嚴重的應力集中,常把較厚的板邊逐漸削薄,達到兩接邊處等厚。對接接頭的靜強度和疲勞強度比其他接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯(lián)接,常優(yōu)先采用對接接頭的焊接。
搭接接頭的焊前準備工作簡(jiǎn)單,裝配方便,焊接變形和殘余應力較小,因而在工地安裝接頭和不重要的結構上時(shí)常采用。一般來(lái)說(shuō),搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質(zhì)、高溫或低溫等條件下工作。
采用丁字接頭和角接頭通常是由于結構上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作特點(diǎn)與搭接接頭的角焊縫相似。當焊縫與外力方向垂直時(shí)便成為正面角焊縫,這時(shí)焊縫表面形狀會(huì )引起不同程度的應力集中;焊透的角焊縫受力情況與對接接頭相似。
角接頭承載能力低,一般不單獨使用,只有在焊透時(shí),或在內外均有角焊縫時(shí)才有所改善,多用于封閉形結構的拐角處。焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕,對于交通運輸工具來(lái)說(shuō)可以減輕自重,節約能量。焊接的密封性好,適于制造各類(lèi)容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝,使焊接與鍛造、鑄造相結合,可以制成大型、經(jīng)濟合理的鑄焊結構和鍛焊結構,經(jīng)濟效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料,焊接結構可以在不同部位采用不同性能的材料,充分發(fā)揮各種材料的特長(cháng),達到經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現代工業(yè)中一種不可缺少,而且日益重要的加工工藝方法。
在近代的金屬加工中,焊接比鑄造、鍛壓工藝發(fā)展較晚,但發(fā)展速度很快。焊接結構的重量約占鋼材產(chǎn)量的45%,鋁和鋁合金焊接結構的比重也不斷增加。
未來(lái)的焊接工藝,一方面要研制新的焊接方法、焊接設備和焊接材料,以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性,如改進(jìn)現有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源;運用電子技術(shù)和控制技術(shù),改善電弧的工藝性能,研制可靠輕巧的電弧跟蹤方法。
另一方面要提高焊接機械化和自動(dòng)化水平,如焊機實(shí)現程序控制、數字控制;研制從準備工序、焊接到質(zhì)量監控全部過(guò)程自動(dòng)化的專(zhuān)用焊機;在自動(dòng)焊接生產(chǎn)線(xiàn)上,推廣、擴大數控的焊接機械手和焊接機器人,可以提高焊接生產(chǎn)水平,改善焊接衛生安全條件。
焊接技術(shù)在當前我國社會(huì )發(fā)展的過(guò)程中,已經(jīng)被人們廣泛的應用到了各個(gè)領(lǐng)域當中,這不僅有利于我國社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展建設,還給人們的生活帶來(lái)了便利。而且為了提高焊接加工工藝的水平和工作效率,人們也將許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和理念應用到了其中,從而有效的推動(dòng)我國制造行業(yè)的發(fā)展。