焊接机器人在清渣抓斗焊接中的应用

王 欢， 赵宏明

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110005)

焊接机器人在清渣抓斗焊接中的应用

王 欢， 赵宏明

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110005)

电解铝多功能机组是铝厂预焙阳极铝电解生产专用的机械化操作设备,其中清渣抓斗是多功能机组工具小车装置中重要部件，国内清渣抓斗的焊接多以人工焊接为主，焊接效率低、工人劳动强度大，且焊接质量稳定性不好，严重制约清渣抓斗的生产制造。本文介绍了焊接机器人在抓斗焊接中的应用。

抓斗； 焊接； 工艺参数

0 前言

电解铝多功能机组是铝厂预焙阳极铝电解生产专用的机械化操作设备。它一般包大车部、出铝小车、工具小车及气动系统等。其中清渣抓斗是多功能机组工具小车装置中重要部件，随着电解铝多功能机组自动程度的提高，清渣抓斗得到了广泛的推广使用。据目前不完全统计，国内清渣抓斗的焊接多采用焊条电弧焊和CO2气体保护焊，主要以人工焊接操作为主，该生产工艺焊接效率低、工人的劳动强度大，且焊接质量稳定性不好，严重制约清渣抓斗的生产制造[1-3]。本文主要对焊接机器人在电解铝多功能机组清渣抓斗焊接中的应用作以叙述。

1 焊接机器人在清渣抓斗焊接中的应用

清渣抓斗模型如图1所示，主要以材质为0Cr25Ni20的耐热不锈钢板料为主。

图1 清渣抓斗模型1.弯板 2.端板 3.筋板 4.挡板 5.顶部板

1.1 工作站的建立

图2 焊接机器人工作站

焊接机器人工作站的组成如图2所示。具体如下：

(1) 焊接机器人1台。包括FANUCM- 20iA型号机器人本体1个(见图3)，System R- 30iA型号机器人控制器1个(见图4)，购于日本FANUC公司。

(2) 焊接电源一套，包括Power455 MR型号焊机1台，送丝机构、冷却系统和预热装置等，购于上海LINCOLN合资公司。

(3) 自动变位机1台，购于成都焊研威达。

(4) 固定夹具1套。

(5) 自制操作平台1个及自制安全围栏1套。

1.2 焊接工艺的制定

焊接机器人选用的工作站如图2所示，焊材选用已经在人工CO2气体保护焊所成功应用的Φ1.2 mmER310焊丝，焊接试板为δ=20 mm的0Cr25Ni20钢板。

试板坡口机械加工而成，坡口形式(见图5)：

图3 焊接机器人本体

抓斗本体母材和焊丝的化学成分组成见表1，所选择的焊接参数见表2。

对焊接试板，进行100%RT检测，结果符合JB/T4730.2—2005《承压设备无损检测》中I级合格；

将试样进行加工，在电子显微镜下观察。仪器型号：Axiovert40 MAT YX- L- 038，试验标准：GB/T 13298—1991《金属显微组织检验方法》，焊缝组织：奥氏体(见图6)。

图4 焊接机器人控制器

图5 坡口形式

表1 化学成分

表2 焊接工艺参数

图6 金相相片

按NB/T47014—2011《承压设备焊接工艺评定》进行侧向弯曲试验，试样完好无缺陷(见图7)：

图7 弯曲试样

结合以上实验结果，确认所选定的工艺参数可在机器人焊接清渣抓斗应用。

1.3 焊接机器人的应用

操作者首先对焊枪定位及基准点设置，然后通过编程器完成焊接编程，焊接机器人则按照操作人员编制的程序完成焊接动作轨迹[4]；工件翻转机构(变位机)换位工作是由机器人控制器内的交流伺服单元来驱动和控制的。

使用焊接机器人完成的清渣抓斗工件，焊道表面质量优良，成型美观，稳定性强(见图8)；在焊接质量得到提升的同时，生产效率也大大提高，是人工效率的2～3倍。

图8 焊接及焊缝图

2 结论

机器人焊接技术在汽车、工程机械等行业已取得广泛应用，并取得了良好的经济效益。随着电解铝多功能机组自动程度的提高，对清渣抓斗的需求量大大提升，采用焊接机器人进行清渣抓斗的焊接，不但保证了焊接过程的稳定和产品的一致性，并且提高了焊接效率和焊接质量，对快速响应市场需求，提升产品核心竞争力有重要意义[4-6]。

[1] 刘红枫.铝电解多功能机组技术发展浅析[J].有色设备，2015，(1)：8-10

[2] 高忠江.新型铝电解多功能机组的大车结构设计[J].起重运输机械，2010，(5)：13-16

[3] 张世军.新型通用型铝电解多功能机组的设计研发[J].有色矿冶，2012，40(6)：54-56.

[4] 方少勇.焊接机器人在汽车座椅骨架焊接中的应用[J].焊接技术，2008，37(1)：62-64.

[5] 孟令德，杜望.机器人焊接工作在推土机后桥箱焊接中的应用[J].电焊机，2009，39(5)：186-188.

[6] 李登坤，高林等.焊接机器人工作站在脱料流筒焊接中的应用[J].农业工程，2015，5(2)：65-68.

Application of Welding Robot in Grab Welding

WANG Huan， ZHAO Hong-ming

Pot tending machine(PTM) is the special mechanical equipment in a large prebaked anode electrolytic plant, grab is the most important parts of pot tending machine, the grab welding is usually by manual welding, the welding efficiency is low, the labor intensity of the workers is heavy, and the welding quality stability is not good, which seriously restrict production of grab. This paper introduces the application of welding robot in grab.

grab；welding；process parameters

2015-09-15

王欢(1982-)，男，辽宁大连人，高级工程师，硕士，主要从事金属材料焊接研究。

TP242

B

1003-8884(2015)06-0019-03