弧焊機器人金屬快速成形研究.pdf

1、近年來，弧焊金屬快速成形技術(shù)已經(jīng)成為材料加工與先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一。弧焊金屬成形具有成本低，效率高等優(yōu)點，但是由于弧焊過程中可調(diào)參數(shù)多、焊接熔池形狀可控性較差、熱循環(huán)復(fù)雜等因素的存在，使弧焊金屬成形在成形精度及性能方面尚存在不足。本文從系統(tǒng)組成、過程控制及成形工藝等方面進(jìn)行了弧焊金屬成形應(yīng)用基礎(chǔ)研究，該研究對于金屬弧焊快速成形的應(yīng)用具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。
　　 本文以MOTOMAN HP6弧焊機器人為主體建

2、立一個弧焊快速成形系統(tǒng)，結(jié)合MIG焊鋁合金加工成形工藝，主要開展了以下研究：
　　 1)本文開展了弧焊機器人金屬快速成形系統(tǒng)方面的研究，以系統(tǒng)組成、過程控制及離線編程為重點，在弧焊機器人金屬成形系統(tǒng)的軟、硬件方面進(jìn)行了設(shè)計；建立了機器人MIG焊金屬成形系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由機器人、MIG焊機以及紅外線點測溫傳感監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成；根據(jù)弧焊金屬成形特點，提出了層間、道間焊縫路徑規(guī)劃方案；設(shè)計并初步實現(xiàn)了機器人弧焊成形加工的離線編程，解決了離

3、線規(guī)劃數(shù)據(jù)與MOTOMAN機器人作業(yè)程序的轉(zhuǎn)換問題；
　　 2)進(jìn)行了弧焊金屬成形過程中溫度監(jiān)測分析研究?；『附饘倏焖俪尚问峭ㄟ^疊層堆焊進(jìn)行的，熱循環(huán)過程比一般焊接過程復(fù)雜得多。因此，為了提高金屬弧焊成形尺寸的精度，選用Optris CT20紅外測溫儀建立了紅外線點測溫掃描溫度監(jiān)測系統(tǒng)；通過回歸(擬合)預(yù)測方法在線預(yù)測工件初始溫度(即層間、道間溫度)在空冷條件的變化；
　　 3)以熱輸入及工件初始溫度為主要的變量，就其對

4、成形特征尺寸的影響采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行擬合分析。由焊縫成形特征尺寸熔寬B、熔深H、余高h(yuǎn)的E-T0擬合曲面可見，B、H及h均隨E的增加而增加，而對于工件預(yù)熱溫度T0則表現(xiàn)不同趨勢，B、H隨T0的增加而增加，h隨T0的增加而減小。熱輸入及工件預(yù)熱溫度是影響鋁合金電弧成形特征尺寸的重要因素；
　　 4)對鋁合金MIG焊成形過程中熔滴過渡形式、熱輸入及工件初始溫度是影響弧焊金屬成形影響規(guī)律進(jìn)行研究，提出了短路過渡形式與噴射過

5、渡形式相結(jié)合的鋁合金弧焊組合熔滴過渡成形工藝；該工藝發(fā)揮了短路熔滴過渡及噴射熔滴過渡各自的特點，將兩種過渡形式有機地結(jié)合起來，與單一的噴射過渡相比，既提高了弧焊金屬成型焊道尺寸的穩(wěn)定性，又降低了成形焊道的平均熱輸入；
　　 5)本研究對于機器人鋁合金弧焊成形試樣進(jìn)行了接頭組織分析、維氏硬度及表面應(yīng)力等性能測試。研究結(jié)果表明，焊縫中心的平均硬度均大于熔合線部位的硬度；在相同熱輸入的情況，短路過渡形式的Mg含量較高，隨著成形工藝熱輸