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),或通過連接(焊接)做出所需要的幾何體。在生產(chǎn)醫(yī)療器械中焊接也是經(jīng)常遇見的一種制作工藝。隨著科技的發(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(jī)器人,焊接機(jī)器人的出現(xiàn)讓醫(yī)療設(shè)備更加的安全精密。
現(xiàn)代焊接的能量來源有很多種,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。無論在何處,焊接都可能給操作者帶來危險(xiǎn),所以在進(jìn)行焊接時(shí)必須采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)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、紫外線照射過度等。為了提高工作效率和工作的精準(zhǔn)程度,鄭州市樂康醫(yī)療器械有限公司引進(jìn)日資的焊接機(jī)器人。
焊接機(jī)器人:機(jī)器人焊接是使用機(jī)械化可編程工具(機(jī)器人),通過執(zhí)行焊接和處理零件,完全自動(dòng)化焊接過程。
焊接機(jī)器人的基本工作原理是示教再現(xiàn),即由用戶導(dǎo)引機(jī)器人,一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍,機(jī)器人在導(dǎo)引過程中自動(dòng)記憶示教的每個(gè)動(dòng)作的位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、焊接參數(shù)等,并自動(dòng)生成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后,只需給機(jī)器人一個(gè)起動(dòng)命令,機(jī)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(xiàn)。焊接機(jī)器人分弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人兩大類。
焊接機(jī)器人分弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人兩大類。弧焊機(jī)器人可以應(yīng)用在所有電弧焊、切割技術(shù)及類似的工業(yè)方法中。最常用的范圍是結(jié)構(gòu)鋼和鉻鎳鋼的熔化極活性氣體保護(hù)焊(CO2焊、MAG焊)、鋁及特殊合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIC焊)、鉻鎳鋼和鋁的惰性氣體保護(hù)焊以及埋弧焊。
一套完整的弧焊機(jī)器人系統(tǒng),應(yīng)包括機(jī)器人機(jī)械手、控制系統(tǒng)、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(jī)器人工作范圍的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
弧焊機(jī)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(jī)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(dá)60m/min以上,其軌跡重復(fù)精度可達(dá)到±0.2mm。這種弧焊機(jī)器人應(yīng)具有直線的及環(huán)形內(nèi)插法擺動(dòng)的功能,共六種擺動(dòng)方式,以滿足焊接工藝要求,機(jī)器人的負(fù)荷為5kg。
點(diǎn)焊機(jī)器人使用最多的領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)屬汽車車身的自動(dòng)裝配車間。點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)幾部分組成,由于為了適應(yīng)靈活動(dòng)作的工作要求,通常電焊機(jī)器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人的基本設(shè)計(jì),一般具有六個(gè)自由度:腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。其驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)兩種。其中電氣驅(qū)動(dòng)具有保養(yǎng)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(yīng)用較為廣泛。點(diǎn)焊機(jī)器人按照示教程序規(guī)定的動(dòng)作、順序和參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)焊作業(yè),其過程是完全自動(dòng)化的,并且具有與外部設(shè)備通信的接口,可以通過這一接口接受上一級(jí)主控與管理計(jì)算機(jī)的控制命令進(jìn)行工作。
金屬的焊接,按其工藝過程的特點(diǎn)分有熔焊,壓焊和釬焊三大類.
在熔焊的過程中,如果大氣與高溫的熔池直接接觸的話,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(hù)方法。例如,氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,以保護(hù)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(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧,就可以保護(hù)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),是在焊接過程中施加壓力,而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法,如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程,因而沒有像熔焊那樣的,有益合金元素?zé)龘p和有害元素侵入焊縫的問題,從而簡(jiǎn)化了焊接過程,也改善了焊接安全衛(wèi)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(qū)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(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。
焊接時(shí)形成的,連接兩個(gè)被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)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(qū)域被稱作為熱影響區(qū)。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(diào)整焊接的條件,焊前對(duì)焊件接口處的預(yù)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程,焊接區(qū)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(yīng)力和變形。重要產(chǎn)品焊后都需要消除焊接應(yīng)力,矯正焊接變形。
現(xiàn)代焊接技術(shù)已能焊出無內(nèi)外缺陷的、機(jī)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為焊接接頭,接頭處的強(qiáng)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(duì)接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。
對(duì)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(yīng)考慮施焊方便,填充金屬量少,焊接變形小和坡口加工費(fèi)用低等因素。
厚度不同的兩塊鋼板對(duì)接時(shí),為避免截面急劇變化引起嚴(yán)重的應(yīng)力集中,常把較厚的板邊逐漸削薄,達(dá)到兩接邊處等厚。對(duì)接接頭的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)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(duì)接接頭的焊接。
搭接接頭的焊前準(zhǔn)備工作簡(jiǎn)單,裝配方便,焊接變形和殘余應(yīng)力較小,因而在工地安裝接頭和不重要的結(jié)構(gòu)上時(shí)常采用。一般來說,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(jié)構(gòu)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(dāng)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(yīng)力集中;焊透的角焊縫受力情況與對(duì)接接頭相似。
角接頭承載能力低,一般不單獨(dú)使用,只有在焊透時(shí),或在內(nèi)外均有角焊縫時(shí)才有所改善,多用于封閉形結(jié)構(gòu)的拐角處。焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕,對(duì)于交通運(yùn)輸工具來說可以減輕自重,節(jié)約能量。焊接的密封性好,適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝,使焊接與鍛造、鑄造相結(jié)合,可以制成大型、經(jīng)濟(jì)合理的鑄焊結(jié)構(gòu)和鍛焊結(jié)構(gòu),經(jīng)濟(jì)效益很高。采用焊接工藝能有效利用材料,焊接結(jié)構(gòu)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(zhǎng),達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。焊接已成為現(xiàn)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(jié)構(gòu)的重量約占鋼材產(chǎn)量的45%,鋁和鋁合金焊接結(jié)構(gòu)的比重也不斷增加。
未來的焊接工藝,一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)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(xiàn)有電弧、等離子弧、電子束、激光等焊接能源;運(yùn)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(jī)械化和自動(dòng)化水平,如焊機(jī)實(shí)現(xiàn)程序控制、數(shù)字控制;研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動(dòng)化的專用焊機(jī);在自動(dòng)焊接生產(chǎn)線上,推廣、擴(kuò)大數(shù)控的焊接機(jī)械手和焊接機(jī)器人,可以提高焊接生產(chǎn)水平,改善焊接衛(wèi)生安全條件。
焊接技術(shù)在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)發(fā)展的過程中,已經(jīng)被人們廣泛的應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中,這不僅有利于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建設(shè),還給人們的生活帶來了便利。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(yīng)用到了其中,從而有效的推動(dòng)我國(guó)制造行業(yè)的發(fā)展。