焊接系统

焊接系统（精选十篇）

焊接系统篇1

焊接技术是近代先进制造方法之一,在国民经济建设中占有举足轻重的地位。焊接过程中产生大量的颗粒污染物和气体污染物,颗粒污染物包括铁的氧化物、氧化铝、氧化锰、氟化物、钡化物、六价铬化物、氧化镍、氧化铬,还有铜、铝、和锌等,这些颗粒的粒径主要为0.01~1μm,它们悬浮于空气中,为可吸入粒子。气体污染物包括一氧化碳、臭氧、氧化氮、光气及金属氧化物[1],这些污染物常常弥漫整个车间并积聚悬浮在车间上部空间,导致工作条件和卫生条件很差,对工人的健康和生产效率带来极大的影响。人体短期吸入高浓度粉尘或长期吸入一般质量浓度(10 mg/m3以上)的焊接粉尘,可引起焊接尘肺=吸入可溶性化合物,可引起肺炎和血液系统疾病,目前尚无特效治疗方法[2]。

2 焊接厂房常用的通风方案及存在的问题

目前,国内外对焊接烟尘的处理主要采用全面通风和局部通风两种传统的通风方式,但是这两种通风方式在风量、气流组织、风速上存在一定问题。

局部通风是目前各种类型通风措施中效果较好、方便灵活、费用较低的措施。局部通风可有效阻止无组织气流带动污染物扩散,消耗空气量较少。在针对北方地区设计的局部通风方案中,通常是把局部位置的有害气体收集起来,经过高效过滤系统,再回排入室内。一般焊接车间的特点是厂房比较高大、焊接件大小不定、焊接地点不固定、焊接方式较多。当工件较大且焊点不固定或工件位置不固定或工位上方因工艺干涉等原因不能设局部排风罩时,往往采用全面通风方式[3]。全面通风是一种稀释通风,其通风效果的好坏取决于是否有足够的通风量和气流组织是否合理。

现在很多使用中的焊接厂房,通风量大,通风效果不好,焊接烟尘悬浮于空气中,难以排除,并消耗大量能量,尤其是在严寒地区,通风热损失很大。另外,通风量大,造成焊接工位风速过大,保证不了焊接质量,一般焊接工位的风速应小于0.3 m/s。

3 通风量的计算

通风量的确定是一个通风系统设计的核心问题,它直接影响车间的空气质量,还影响通风系统的能耗、设备的投资及运行费用。在我国现有的设计规范中,并没有焊接厂房关于烟尘通风量的具体规定。影响通风量设计的因素有:车间内污染物允许限值及污染物产生量。

3.1 污染物的允许限值

焊接烟尘中含有害物几十种,比较有代表性的是颗粒污染物和气体污染物两大类,颗粒污染物以焊接总尘为代表,气体污染物以CO、NOX、O3为代表。

在《工作场所有害因素职业接触限值(GBZ2-2002)》[4]中采用时间加权平均允许浓度,规定焊接烟尘(总尘)8 h限值为4 mg/m3,CO的8 h允许限值为20 mg/m3,NO2的8 h允许限值为5 mg/m3,O3的最高允许限值为0.3 mg/m3。

3.2 污染物产生量

表1[5]为某厂焊接车间的烟尘浓度,由于气体污染物的产生量难以确定,但从表1可以看出在工位呼吸带,污染最严重的是焊接烟尘污染,所以当采用全面通风时,应以排除焊尘污染为主。如果焊尘浓度小于4 mg/m3,则其它污染物也能满足国家规定的允许限值。

mg/m3

焊尘产生量的计算方法有两种,一种是根据焊接材料的用量来确定;另一种是根据不同焊接方法的施尘量来确定,此方法需确定设备同时使用系数。表2为不同的焊接工艺所产生的粉尘量[6]。

3.3 全面通风换气量计算

在容积为V的房间内,污染源单位时间内散发的污染物量为M,通风系统开动前空气中污染物的浓度为C1,如果采用全面通风稀释室内空气中的污染物,那么,根据质量守恒定律,可建立室内污染物进出平衡方程。在任何一个微小的时间间隔dτ内,室内得到的污染物量(即污染源散发的污染物和送风空气带入的污染物)与从室内排除的污染物量之差应等于整个房间内增加(减少)的污染物量,即:

式中:G——全面通风量,m3/s

C0——送风空气中污染物的浓度,g/m3

C——在某一时刻室内空气中污染物浓度,g/m3

M——室内污染物散发量,g/s

V——房间容积,m3

dτ——某一段无限小的时间间隔,s

dC——在dτ时间内房间内污染物浓度增量,g/m3。

如果在τ秒钟内,室内空气中污染物浓度从C1变化到C2,可求出:

当τ→∞时,exp(-τG/V)→0,室内污染物浓度C2趋于稳定,可得出室内污染物浓度处于稳定状态时所需的全面通风换气量:

4 应用举例

项目一为长春轨道客车股份有限公司第二车体厂铝合金焊接烟尘治理工程,厂房为钢结构门式钢架,厂房规格:长200 m,共二跨各宽30 m,总宽60m,厂房高12 m(屋檐处)。总建筑面积:12 000 m2。项目二为长春轨道客车股份有限公司转向架焊接新厂房碳钢焊接烟尘治理工程,厂房为钢结构门式钢架,厂房规格:长174 m,宽24 m为3跨;长174 m,宽18 m为1跨;长78 m、宽18 m为2跨;厂房高12 m(屋檐处);总建筑面积:18 000 m2。

车体二厂厂房内现有污染源工艺设备:MIG(融化极)/TIG(非融化极)铝合金焊机100余台;焊接机械手4套;等离子切割机约25台。

转向架焊接厂房内现有污染源工艺设备:MAG(二氧化碳气体保护焊机),200台;焊接机械手约30台;手工电弧焊机20台。

4.1 通风换气量计算

车间内的焊接烟尘允许浓度为C,取4 mg/m3,送风的烟尘浓度C0取为0,产尘量为M参考表3得出,再根据公式(3)可得出两个项目的产尘量,见表2,其中局部排尘量为现有局部排风所处理的粉尘,在计算全面通风时,产尘量不重复计算。

根据推导出的通风稀释方程可计算全面通风量:G=M/C-C0,分别计算出两个车间的通风量为:419 760 m3/h、682 200 m3/h。

换气次数由n=G/V分别算得为:2.915 h-1、3.16 h-1。

4.2 新风量的确定

根据《工业企业设计卫生标准GBZ1-2002》,工作场所每名工人所占容积小于20 m3的车间,应保证每人每小时不少于30 m3的新鲜空气量;如所占容积为20~40 m3时,应保证每人每小时不少于20m3的新鲜空气量;所占容积超过40 m3时允许由门窗渗入的空气来换气。本工程的两个项目单位工作人员所占空间远大于40 m3,不需特意考虑新风量。

4.3 通风耗热量计算

室内采暖设计温度取18℃,室外通风计算温度取-17℃,两个车间的通风热损失分别为5 060 kW、8 224 kW,相当于热指标分别为:421 W/m2、456 W/m2。由此可见,冬季通风热损失巨大。为了节能,应采用循环处理方式排除焊接烟尘。

4.4 净化除尘方案

在厂房原有局部通风基础上,设全面通风系统+循环过滤系统;气流组织为置换通风;过滤器采用初效、高效过滤器,附加碳吸附方法。为了节能,不同季节调整新风量,在夏季可全新风运行。

初效过滤器用于处理新风与回风中的粉尘颗粒,主要处理大于5μm的颗粒。过滤器材料可采用纤维类。

高效过滤器采用聚四氟乙烯覆膜滤料,该材料具有高的化学稳定性、表面极其光滑、极低的摩擦系数、耐高低温、防老化、持久耐用,保持多孔性和透气性,超强的抗拉强度及较低的基重,可提高加工性能,加快折叠速度;具有大容尘量以延长过滤器的使用寿命;具有低压力损失、大气流量和好的过滤效率。过滤器利用压缩空气进行脉冲反风自动清灰。

活性炭用于吸附空气中的气体污染物,在本方案中主要用于处理气体污染物CO、NOX、O3,空气中的N2、O2、CO2。活性炭的微孔面积大,约700~2 000m2/g,可通过再生重复使用。

5 焊接厂房的气流组织模拟

根据第二车体厂铝合金焊接厂房的条件,总通风量419 760 m3/h,总产尘量为466.4 mg/s(去掉局部排风部分),取一个30 m跨度,长为30 m的一段建立模型,除屋顶与地面外,其它面均为对称面。送风温差为-2℃,工位产热量弥补新风热负荷。

分别采用三种通风形式:上送下排方式;下(侧)送上排方式;置换通风方式。采用AIRPAK软件进行计算。图1、图2、图3分别为三种通风方式在z=15 m断面处(中间送排风口断面)的速度矢量图。

可以看出,图1的工作区气流速度最低,图3的工作区的气流速度基本能够满足工艺要求,而图2的气流速度在工作区远大于0.3 m/s的要求。图4为距地面1.2 m高处的工作区焊接烟尘浓度曲线,横坐表为工作区水平位置,纵坐标为焊尘体积份数浓度,3×10-6体积浓度相当于3.6 mg/m3,从图中可以看出,三种通风方式均能满足排出焊接粉尘的要求,但置换通风形式的污染物浓度最低,通风效果最好。

实践证明,焊接烟尘随热气流升腾,并卷吸周围空气,最终会弥漫并悬浮在6~9 m高度的这一空间层,不会再上升,过去采用的屋顶风机无法将焊接烟尘排除,其他常用的混合通风方法的效果也不好。另外焊接厂房跨度大,最小为24 m,最大为30 m,送风距离长,而焊接工艺却要求焊接工位风速不能大于0.3 m/s。

置换通风特点为“三低一高”,即低位送风、低送风速、低送风温差,高位排(回)风,虽然图2也为下送上排方式,但该方式工作区风速过大,影响焊接工艺质量。对于置换通风,新鲜空气以较低的流速从风口流出,向车间内补充少量的新风量,使温度低于室温2~4℃,送风的密度大于室内空气的密度。在重力作用下送风下沉到地面并蔓延到全室,地面上形成一薄薄的冷空气层称其为空气湖。空气湖中的新鲜空气受热源上升气流的卷吸作用,后续新风的推动作用及排风口的抽吸作用而缓慢上升,形成类似活塞流的向上单向流动,因此室内热浊的空气被后续的新鲜车间内的热源(人员、电源、焊接及切割)在置换流的上方形成向上的热烟羽,置换通风形成了热力分层现象:靠近地面处为置换流区(空气的质量近于送风),上方为混合流区。置换通风的通风效率通常大于1。

6 结论

6.1 焊接厂房通风量计算应以控制焊尘为主,需根据《工作厂所有害因素职业接触限值(GBZ2-2002)》中有害物允许限值,结合实际产尘量进行详细计算。

6.2 对于严寒地区,由于通风热损失大,为了节能,通风系统运行应结合循环净化处理方法。

6.3 在焊接厂房通风应用中,置换通风是最佳的气流组织型式。

参考文献

[1]徐文汉,叶明强.焊接烟尘的净化技术及设备的最新研发动态和发展趋势[J].机械工人,2006(8):23-29.

[2]张家珍.焊接车间烟尘特性及治理措施[J].工业安全与环保,2006,32(3):9-11.

[3]牛爱明,李振江,乔莺.高大工业厂房控制焊烟的通风方案比较[J].节能,2006(8):55-57.

[4]《工作厂所有害因素职业接触限值(GBZ2-2002)》[S].

[5]唐伯钢.焊接职业危害与保护[J].机械工人·热加工,2006(8):12-16.

光通信器件激光焊接实训系统篇2

实验内容：

1.光器件生产产线认知与生产制度学习；

2.LD的P、I、V曲线的测量；

3.LD品质质量筛选、探测器参数测量；

4.耦合光纤制备（光纤跳线制作）；

5.耦合光纤质量检测；

6.LD发射组件结构认知与结构组装；

7.光纤耦合LD发射组件激光焊接制备；

8.光纤耦合探测器组件耦合激光焊接； 9.组件老化实验（B型配置）；

10.组件高低温冲击与检测实验（B型配置）

实验简介：

本实训系统是应用激光焊接制备技术，制备光通讯设备中使用的光纤耦合激光光源与光纤耦合探测器部件。本实训系统是按照光通讯器件工厂的实际情况设计，包含：光纤制备与检测工艺段、光纤耦合工艺段、激光焊接工艺段、器件老化工艺段、器件检测工艺段。实训中生产的器件可供实际设备使用。

随本实训系统硬件设备，RealLight®公司还提供一套完整的实训讲义、器件生产工艺、产线管理制度供学校使用，是工科院校培养工程师工程实践能力的理想平台。适合大中专学校开始工程实践课程使用。实验效果图：

激光焊机工艺段

激光焊接生产监测

光纤研磨与制备

光纤耦合工装设备

器件老化工装

器件高低温测试设备

主要设备参数：

1.光纤耦合工装光通讯有源夹具、配件一台，三维调整，调整精度0.5微米。行程13mm。内置组件电源接口。2.LD激光器检测工装（电源、功率计等）3.激光功率计:测量波长范围200nm～1100nm，测量功率范围200～2000mW，探头口径Φ10mm，测量精度0.1mw，采用220V/50Hz电源，SMA905 FC光纤接口，使用便捷，稳定性高。

4.光电探测器测量工装标准光纤耦合光源，光纤4μm，功率1.5mW，单模。探测器响应度检测工装，电压测量精度1mV，准确度0.2% 5.光纤制备工装：光纤研磨机，光纤插针制备工装

光纤研磨机：插入损耗（IL）：≤0.2dB（单模）≤0.15dB（多模）

回波损耗（RL）：≥50dB（PC）≥60dB（APC）曲率半径（R）：10－25mm(Φ2.5mm)，５－15mm(Φ1.25mm)突点偏移（offset）：≤50μm 凹陷／凸出（offset）：≤50nm重复损耗（repeatability）：≤0.1 dB 互换损耗（interchangeability）：≤0.2 dB 6.光纤检测工装光纤端面检测工装：仪器放大倍数：400×，适用所有的陶瓷插芯的检验,Φ2.5mm、Φ1.25mm、MPO、MT、MTRJ插芯型和成品型，内置照明，功能：检查光纤芯端面，含显示器 7.光纤手工研磨工装光纤研磨纸，收工研磨卡具

8.三维焊接机：激光工作物质：

Nd:YAG晶体；激光波长： 1.06μm ；氙灯单灯泵浦；激光单脉冲能量：≥50J ；能量不稳定度：≤±2％；激光脉冲宽度：0.1-20ms分级可调；脉冲频率1-100HZ 分级可调；连续工作时间：≥ 24h 9.激光电源:本电源主要技术指标为：输入电源：

380v±5％

电源额定功率： 6Kw；脉冲工作电流：

100－300A；电源不稳定度：

≤±2.5％；电源连续工作时间:≥20h 10.分光系统:光束之间能量偏差 ≤2%；光纤芯径：0.4mm；光纤长度：5m；光纤类型：SI或GI；聚焦系统:采用多组复合聚焦筒聚焦激光。11.聚焦焦距：f=120mm；单光路输出能量：≥8J 12.光纤展示箱：内含光纤垫、下垫、挡纤板，铝合金箱外尺寸：360mm×245mm×108mm，内尺寸：348mm×230mm×58mm/348mm×230mm×30mm，FC/PC-FC/PC 1m光纤，ST-ST 1m光纤，LC-LC 1m光纤，SC-SC 1m光纤，MTRJ-MTRJ 1m光纤，FC/APC-FC/APC1m光纤，FC耦合器，ST耦合器，SC耦合器，MTRJ耦合器，ST-SC耦合器，ST-FC耦合器，FC衰减器。

13.激光器物料一批；LD激光器若干；探测器物料一批；探测器若干，光纤零件一批。B型配置：

14.高低温冲击试验箱：350×350×400mm；温度范围：-20℃～+100℃，温度波动：≤±1℃（空载）；温度均匀度：≤±2℃（空载）；升温速度：3～5℃/min（空载）；噪音（dB）：≤65；供电电源：220V±10%；

焊接参数设计的系统研究篇3

关键词：焊接参数材料属性 DT 焊接脉冲

中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0032-02

车身车间的车身外观，很大程度上和焊接质量的好坏关联起来的，而焊接质量的好坏，取决于焊接参数的设置和调整，点焊的焊接参数选择主要取决于金属材料的性质和所用的设备。该文针对某合资企业车身车间介绍点焊焊接参数选定方法，逐一介绍选型过程。

1 选型过程

（1）首先确定好同一把手工焊枪所焊接的所有焊点的信息，包括：焊接的板数，板厚及板材信息。

（2）根据焊接参数及板厚选择DT。

①如果为两层板焊接，一般DT为薄板的板厚，比如两层板厚分别为1.4 mm和1.2 mm，那么DT就为1.2。

②如果为三层板焊接，就按照图1选择DT。

（3）从客户提供的数模信息中查找板材信息。

①首先找到板材编号，用UG打开工件。

②选中板材编号，点击鼠标右键，选择属性，如图2所示。打开属性后，点击P_MAT找到信息如GMW2M-ST-S_CR3 HD60G60G U TO GMW8，如图3所示。根据信息GMW2M-ST-S_CR3 HD60G60G U TO GMW8从板材信息表中查的板材信息为G，如图4所示。

2 确定焊接参数

知道了DT和板材信息之后根据表1，表2，表3，表4，表5，表6确定焊接参数。一般来说焊接压力越低，焊接电流越高，预压时间一般为15-25CY，如果DT>2.1，预压时间为30CY，如果焊接时间为14CY时，一般选择双脉冲焊接。对于中频焊接，焊接电流要按照下列表格中对应的电流500～800A。

根据以上所述可以把每一个焊点的焊接参数确定下来。对于手工焊枪来说，一把焊枪只能选择两种焊接参数，也就是需要把这把焊枪所焊接的所有焊点的焊接参数列出来，然后进行合并，最终选择出两个比较合适的焊接参数。在合并焊接参数时，一般先考虑电流，然后考虑焊接时间，最后是焊接压力，尽量把焊接电流相同的程序并到一个程序里。

机器人焊枪有多段程序可供选择，先让通用确定下来多少程序段，然后对应各个程序段来选择程序，对应程序从表1-12 DY车间焊接参数标准-Global（update）中查询。

3 实例说明

焊枪NOC-C0894共焊接五个焊点，焊点编号及板材信息如下表。

先把每个焊点的焊接参数确定下来。001点是G-B焊接，DT为1.2，查表3由于是XG-B是高强板与裸板的焊接，电流就高；002点是B-N焊接，DT为1.1，查表2；003点是G-G焊接，DT为0.7，查表6；004点是B-G焊接，DT为0.7，查表3；005点是三层焊，N-G焊接，DT为1.1，查表5。

现在一把枪的五个焊点出现了5个程序，需要把相似的程序合并在一起。其中焊点001，003和005焊接电流相同都为10，所以可以把001，003和005合并在一起，焊接压力取670，焊接时间取中间值12，编为1号程序。002和004合并在一起，焊接压力取670，编为2号程序。合并后的程序如表9。

4 结语

根据上述方法确定的焊接参数，只是一个理论值，所以焊接参数选定之后还需要在实际操作时进行评估，如果焊接飞溅比较大，需要相应的降低焊接电流，如果焊接质量不好，可以适当提高焊接电压，在生产中，可根据实际情况，焊接参数的上下限允许有±10%的浮动范围。对于焊接时间，考虑到现场的实际情况，故只要求总时间在规定范围内，对焊接的脉冲数、每脉冲的焊接时间及相邻脉冲之间的冷却时间，可由焊接工程师根据实际情况自行设定。当总材料厚度超过GMT板厚度的2.5倍时，可考虑将焊接时间需要提高0～2个等级，或提高焊接电流0～1000A。

参考文献

[1]刘翠荣，王成文.焊接方法及焊接规范参数[J].化学工业出版社，2012：12-35.

[2]韩凤武.多层板点焊工艺研究[J].冷热工艺，2004：19-20.

筒体焊接辅助定位系统的研制篇4

1 筒体结构特征及技术要求

1. 1 筒体结构

筒体包括多个依次连接且同轴设置的筒节和两端封头,两端封头与多个筒节中的位于最端部的筒节连接,各筒节之间通过焊接的方式连接,具体结构如图1 所示。

1. 2 筒体技术要求

( 1) 单筒节同一断面最大与最小内径之差应不大于该断面内径的1% ; ( 2) 两筒节间组对错边量不大于1 /4 筒体板厚; ( 3) 筒体直线度允差不大于筒体长度的1‰,对于双层筒体要求更加严格。

2 筒体制造工艺

2. 1 工艺流程

筒体制造的工艺流程可以概括为: 单筒节组焊→筒节间组对→环缝焊接→直线度、椭圆度检查→筒体组焊→前、后封头组焊。

2. 2 制造工艺

( 1) 单筒节组焊完成后,吊至罐体组装生产线。

( 2) 利用生产线两侧筒体焊接辅助定位系统的机械卡环与两单筒节进行有效安装,筒节与卡环接触部位设有挤压缓冲层,在不伤及母材的前提下有效控制了单筒节的圆度。

( 3) 在保证两单筒节圆度的基础上,利用筒体焊接辅助定位系统的销孔、销舌结合生产线滚轮架调整筒节间组对间隙并进行点固焊。

( 4) 组对完成的两单筒节在环缝焊接的过程中,利用筒体焊接辅助定位系统采集筒体翻转与专机焊接机头干涉区域的反馈信号,利用通、断电来控制电磁销孔及电磁销舌的自动分合,保证环缝焊接整个过程中始终有7 点电磁销孔及电磁销舌是闭合的,以此实现焊接过程中筒体直线度的保持。

( 5) 重复以上工艺流程直至所有筒节焊接完成,然后组焊前、后封头,完成整个筒体的组焊。

3 筒体焊接辅助定位系统组成及工作原理

3. 1 机械系统组成

机械系统由机械卡环A、B和电磁锁销机构三部分组成,如图2 所示。

( 1) 机械卡环A、B为类箱型结构。根据不同产品筒体的厚度、材质选用不同规格的隔板、套管、立板等件组焊而成,并配以对应强度的螺栓把合,以保证能够完全满足强度和刚度的要求; 同时卡环内侧与产品接触部分直径尺寸按产品尺寸仿形设计,内侧表面设置有挤压缓冲层,以确保卡环与产品外表面完全密贴。

( 2) 电磁锁销机构由销舌管组成、旋转止挡机构、叶片式摆动气缸、销舌离合风缸、安装座等部件组成( 见图3) 。其中叶片式摆动风缸以及销舌离合风缸均隐藏在销舌管组成内部,能完全避免焊接飞溅对风缸及管路系统的破坏; 旋转止挡机构利用齿轮传动与销舌管组成的缺口相配合,同时在管组成端部利用螺纹端盖封堵,不但能够保护止挡而且便于维修、性能稳定可靠,具体结构如图4 所示。

3. 2 控制系统组成

( 1) 风控系统包括16 个气缸,2 个气缸组成1个气动模块集成单元,共8 个单元。通过PU管将气源处三联件与电磁阀连接、电磁阀与并联管路连接,并联管路与气缸连接( 见图5) 。其中每个气动模块集成单元的构成完全相同,便于该装置的安装以及相关配件的采购。

( 2) 电控系统包括手动控制面板、电磁阀、时间继继电器、接近开关等部件,通过手动按钮控制电磁阀档档位变换实现风控系统的整体动作,通过接近开关采采集信号自动控制单个气动模块动作,实现环缝焊接接分阶段全过程自动离合,电气原理图如图6 所示。

3. 3 工作原理

( 1) 将置于罐体生产线上的2 个单筒节,从两侧沿滑道推送瓣式机械卡环A、B至安装位置,调整两卡环间圆周相对位置后进行端部紧固,完成卡环与筒节的安装。

( 2) 手动按钮驱动电磁阀V1、V2 得电,V1 控制销舌离合风缸直线动作,V2 控制摆动风缸保持初始态。直线动作风缸行至机械止挡位置后,时间继电器得电延时2 s。驱动V2 变换电磁档位,摆动风缸驱动旋转止挡至机械死点后,时间继电器得电延时2 s。驱动V1 变换电磁阀档位,直线动作风缸反方向动作至旋转止挡。8 点销舌管组成同时动作,实现机械卡环A、B间的有效连接。

( 3) 机械卡环A、B组合后随筒体沿圆周方向回转,筒节顶部专机焊接机头两侧300 mm范围内设置接近开关,采集信号驱动单个气动模块实现全自动离合。

( 4) 手动按钮控制电磁阀V1 变换档位,直线动作风缸行至机械止挡位置后,时间继电器得电延时2 s。电磁阀V2 变换档位,摆动风缸驱动旋转档返回初始态,时间继电器得电延时2 s。电磁阀V1 变换档位控制直线动作风缸返回初始位。8 点销舌管组成同时动作,实现机械卡环A、B间的断开。

4 应用效果及结构创新

( 1) 该装置不仅能够有效控制单筒节圆度,而且能够调整筒节间环缝焊接距离,同时能够保证整个筒体的圆柱度和直线度。

( 2) 该装置结构新颖,叶片式摆动风缸以及销舌离合风缸等管路系统均隐藏在销舌管组成内部,使用安全可靠; 旋转止挡的齿轮机构转位准确; 电磁阀控制模块化风控系统。

2焊接设计_焊接技术教程篇5

。fu是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，同时fu 高可以增加结构的安全保障。2）较高的塑性和韧性塑性和韧性好，结构在静载和动载作用下有足够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏的倾向，又能通过较大的塑性变形调整局部应力，同时又具有较好的抵抗交变荷载作用的能力。3）良好的工艺性能良好的工艺性能不但能保证通过冷加工、热加工和焊接加工成各种形式结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不良影响。此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境能力。按以上要求，钢结构设计规范具体规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；焊接结构尚应具有冷弯试验的合格保证；对某些承受动力荷载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。2.1.1.2 钢结构用钢的分类 [5]在钢结构中采用的钢材主要有两种：碳素结构钢（或称普通碳素钢）和低合金结构钢。1）碳素结构钢根据国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）的规定，将碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等五种牌号，钢的牌号有屈服强度字母（Q）、屈服强度值、质量等级符号（A、B、C和D）、脱氧方法符号等四部分顺序组成。常见用钢具体参数见表2-1-1。2）低合金钢根据《低合金高强度结构钢》（GB1591-94）的规定，低合金高强度结构钢分为Q295、Q345、Q390、Q420和Q460等五种，其中Q345、Q390为钢结构常用钢种，Q420已在九江长江大桥中成功使用。具体参数见表2-1-1。2.1.1.2 钢结构用钢选用原则[5] [6]钢材的选用在钢结构设计中是重要的一环，选择的目的是既要保证结构的安全，又要做到可靠和经济合理。选择钢材时应考虑以下几点。1）结构的重要性对重型工业建筑钢结构、大跨度钢结构、压力容器、高层或超高层民用建筑或构筑物等重要结构，应考虑选用质量好的钢材；其他按工作性质分别选用普通质量的钢材；另外，安全等级不同，要求的钢材质量也应不同。2）载荷情况一般承受静载荷的结构，应主要以满足强度要求来选取。直接承受交变载荷的结构，若属于低周疲劳，在保证一定强度要求下，着重考虑材料的塑性和韧性；若属于高周疲劳，这时强度队疲劳抗力起着主导作用，应选择强度高的材料。承受冲击载荷的结构，所选材料应具有足够的延性和韧性。按刚度条件设计的结构，其工作应力一般比较小，但其壁厚较厚，此时选材不应是高强度的，而应是塑性和韧性好的一般强度的材料。在厚度方向受到拉伸载荷，应选择层状夹杂少，厚度方向塑性好的材料，以防止产生层状撕裂。3）连接方法焊接结构对材质的要求应严格一些。例如，在化学成分方面必须严格控制碳、硫、磷的含量；非焊接结构对碳当量可放宽要求。4）结构所处的温度和环境在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。露天结构易产生时效，有害介质作用的钢材易腐蚀、疲劳和断裂，应区别地选择不同的材质，宜采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准GB/T4172《焊接结构有耐候钢》的规定。5）钢材厚度厚钢材辊轧次数少，轧制压缩比相对薄板小。所以厚度大的钢材不仅强度较小，而且塑性、冲击韧性和焊接性能也较差。因此，厚度大的焊接结构应采用材质好的钢材。推荐采用Z向钢，其材质应符合现行国家标准GB/T5313《厚度方向性能钢材》的规定。2焊接设计2.1 材料选用2.1.1母材材料选用2.1.1.1 钢结构对材料的要求[5]钢结构所用的钢必须符合下列要求：1）较高的抗拉强度fu 和屈服点fyfy是衡量结构承载能力的指标，fy高则可减轻结构自重、节约钢材和降低造价。fu是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，同时fu 高可以增加结构的安全保障。2）较高的塑性和韧性塑性和韧性好，结构在静载和动载作用下有足够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏的倾向，又能通过较大的塑性变形调整局部应力，同时又具有较好的抵抗交变荷载作用的能力。3）良好的工艺性能良好的工艺性能不但能保证通过冷加工、热加工和焊接加工成各种形式结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不良影响。此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境能力。按以上要求，钢结构设计规范具体规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；焊接结构尚应具有冷弯试验的合格保证；对某些承受动力荷载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。2.1.1.2 钢结构用钢的分类 [5]在钢结构中采用的钢材主要有两种：碳素结构钢（或称普通碳素钢）和低合金结构钢。1）碳素结构钢根据国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）的规定，将碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275等五种牌号，钢的牌号有屈服强度字母（Q）、屈服强度值、质量等级符号（A、B、C和D）、脱氧方法符号等四部分顺序组成。常见用钢具体参数见表2-1-1。2）低合金钢根据《低合金高强度结构钢》（GB1591-94）的规定，低合金高强度结构钢分为Q295、Q345、Q390、Q420和Q460等五种，其中Q345、Q390为钢结构常用钢种，Q420已在九江长江大桥中成功使用。具体参数见表2-1-1。2.1.1.2 钢结构用钢选用原则[5] [6]钢材的选用在钢结构设计中是重要的一环，选择的目的是既要保证结构的安全，又要做到可靠和经济合理。选择钢材时应考虑以下几点。1）结构的重要性对重型工业建筑钢结构、大跨度钢结构、压力容器、高层或超高层民用建筑或构筑物等重要结构，应考虑选用质量好的钢材；其他按工作性质分别选用普通质量的钢材；另外，安全等级不同，要求的钢材质量也应不同。2）载荷情况一般承受静载荷的结构，应主要以满足强度要求来选取。直接承受交变载荷的结构，若属于低周疲劳，在保证一定强度要求下，着重考虑材料的塑性和韧性；若属于高周疲劳，这时强度队疲劳抗力起着主导作用，应选择强度高的材料。承受冲击载荷的结构，所选材料应具有足够的延性和韧性。按刚度条件设计的结构，其工作应力一般比较小，但其壁厚较厚，此时选材不应是高强度的，而应是塑性和韧性好的一般强度的材料。在厚度方向受到拉伸载荷，应选择层状夹杂少，厚度方向塑性好的材料，以防止产生层状撕裂。3）连接方法焊接结构对材质的要求应严格一些。例如，在化学成分方面必须严格控制碳、硫、磷的含量；非焊接结构对碳当量可放宽要求。4）结构所处的温度和环境在低温条件下工作的结构，尤其是焊接结构，应选用具有良好抗低温脆断性能的镇静钢。露天结构易产生时效，有害介质作用的钢材易腐蚀、疲劳和断裂，应区别地选择不同的材质，宜采用耐候钢，其质量要求应符合现行国家标准GB/T4172《焊接结构有耐候钢》的规定。5）钢材厚度厚钢材辊轧次数少，轧制压缩比相对薄板小。所以厚度大的钢材不仅强度较小，而且塑性、冲击韧性和焊接性能也较差。因此，厚度大的焊接结构应采用材质好的钢材。推荐采用Z向钢，其材质应符合现行国家标准GB/T5313《厚度方向性能钢材》的规定。6）对于需要演算疲劳的焊接结构的钢材，应具用常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具用0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度不高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具用-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。吊车起重量不小于50t的中级工作制吊车梁，对钢材冲击韧性的要求应与需要演算疲劳的构件相同。表2-1-1 常见结构钢力学性能及匹配焊接材料表2-1-1续① 表中钢材力学性能的单值均为最小值。② 板厚δ>60～100mm时的Re值。③ 用于一般结构，其他用于重大结构。④ 由供需双方协议。⑤ 含Ar-CO2混合气体保护焊。⑥ 薄板I形坡口对接。⑦ 中、厚板坡口对接。7）下列情况的承重结构和构件不应采用Q235沸腾钢：①焊接结构。a．直接承受动力载荷或振动载荷且需要演算疲劳的结构。b．工作温度低于-20℃时的直接承受动力载荷或振动载荷但不需要演算疲劳的结构以及承受静力载荷的受弯及受拉德重要承重结构。c．工作温度等于或低于-30℃的所有承重结构。② 非焊接结构。工作温度等于或低于-20℃时的直接承受动力载荷且需要演算疲劳的结构。8）承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。对焊接结构还应具有碳含量的合格证。焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。2.1.2焊接材料匹配[3] [7] [8] [9] [10] [11]焊接不同类别钢材时，焊接材料的匹配应符合设计要求。常见结构钢材采用焊条电弧焊、CO2气体保护焊和埋弧焊进行焊接，焊接材料可按表2-1-1中的规定。2.2 焊接方法的选用[12]选择焊接方法时必须符合以下要求：能保证焊接产品的质量优良可靠；生产率高，生产费用低，工作条件好，能获得较好的经济效益。影响这两方面的因素很多，概括如下：㈠产品特点⑴ 产品结构类型本单位焊接的产品按结构特点大致可分为以下三大类。1）结构类如桥梁钢结构、起重机械等的钢结构；2）机械零件类如机械产品的零部件等；3）半成品类如工字梁、管子等。这些不同结构的产品由于焊缝的长短、形状、焊接位置等个不相同，因而适用的焊接方法也会不同。结构类产品中规则的的长焊缝和环缝宜采用埋弧焊；手弧焊用于打底焊和短焊缝焊接，机械类产品接头一般较短，根据其准确度要求，选用气体保护焊（一般厚度）、电渣焊（重型构件易于立焊的）；半成品类的产品的焊接接头往往是规则的，宜采用适于机械化的焊接方法，如埋弧焊和气体保护焊。表2-1-2焊接方法影响因素① ②栓钉的材料为ML15 和ML15Al。（GB/T6478- 《冷镦和冷挤压用钢》）；栓钉的规格有：M10、M13、M16、M19、M22、M25等（GB/T10433- 《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》）⑵ 工件厚度工件的厚度可在一定程度上决定所适用的焊接方法。每种焊接方法由于所用热源不同，都有一定的适用的材料厚度范围。对于熔焊而言，是以焊透而不烧穿为前提。可焊最小的厚度是指稳定状态下单面单道焊恰好焊透而不发生烧穿的厚度。显然，焊件越薄，越须注意烧穿问题；可焊最大厚度则决定于该焊接方法在最大热输入下单面单道焊的最大熔深。焊件越厚，越须注意焊透问题。如果该结构允许开坡口又能采用双面多层多道焊，则可焊的最大厚度在技术上不再有困难，此时焊接方法由生产率和经济因素决定。在推荐的厚度范围内焊接时较易控制焊接质量和保持合理的生产率。⑶ 接头形式和焊接位置焊接接头形式通常由产品结构形式、使用要求和母材的厚度等因素决定。对接、搭接、T形接和角接是最基本的形式，这些接头形式对大部分熔焊方法均适用。⑷ 焊接位置在不能变位的情况下焊接焊件上所有的焊缝，就会因焊缝处于不同空间位置而须采用平焊、立焊、横焊、或仰焊等四种不同的位置的焊接。一种焊接方法能进行这四种位置的焊接称可全位置焊的方法。就熔焊而言，埋弧焊只适用于平焊位置，电渣焊适用于立焊。其他如焊条电弧焊、各种气体保护电弧焊均能全位置焊。各种焊接方法中以平焊最容易操作，生产率高，焊接质量容易保证，而仰焊操作最难，极易产生焊接缺陷。因此有条件的应是焊件变位，让焊缝都处于平焊位置施焊。㈡母材特性母材的特性考虑的包括母材的物理性能、力学性能和冶金性能。由于焊接结构中最常用是普通碳钢和低合金钢，几乎所有焊接方法都能选用，但随着含碳量或合金含量的增加，其焊接性能变差。高碳钢或碳当量高的合金结构钢宜采用冷却速度慢的焊接方法，已减少热影响区开裂倾向。选择好焊接方法的影响因素还包括技术水平、设备和焊接用消耗材料等。所有的因素须综合考虑，选择最经济最适用的方法。表2-1-2提供了综合各种因素而适用的焊接方法，以供参考。2.3 焊接结构设计2.3.1焊接应力 [5] [12] [13]2.3.1.1 焊接应力的特点和分类⑴ 特点没有外力作用的情况下，平衡于物体内的应力称内应力。引起内应力的原因很多，由焊接引起的内应力称焊接应力。焊接应力也和其他原因引起的内应力一样，有一个基本特点，即在整个焊件内构成一个平衡力系，其内力与内力矩的总和都为零：因此，在焊件横截面上内应力的分布（图2-3-1），总是既有拉应力，又有压应力，是双值同时出现的。而且应力分布图上拉应力的面积（图中用表示的影线面积）等于压应力得面积（用表示的影线面积）。图2-3-1长板对接焊后横截面上的纵向应力的分布⑵ 分类（见表2-3-1）表2-3-1焊接应力分类2.3.1.2焊接残余应力对结构的影响熔化焊必然会带来焊接残余应力，焊接残余应力在钢结构中并非都是有害的。根据钢结构在工程中的受力情况、使用的材料、不同的结构设计等，正确选择焊接工艺，将不利的因素变为有利的因素。同时要做到具体情况具体分析。1）对静载强度的影响塑性良好的金属材料，焊接残余应力的存在并不影响焊接结构的静载强度。在塑性差的焊件上，因塑性变形困难，当残余应力峰值达到材料的抗拉强度时，局部首先发生开裂，最后导致钢结构整体破坏。由此可知，焊接残余应力的存在将明显降低脆性材料钢结构的静载强度。2）对构件加工尺寸精度的影响对尺寸精度要求高的焊接结构，焊后一般都采用切削加工来保证构件的技术条件和装配精度。通过切削加工把一部分材料从构件上去除，使截面积相应减小，同时也释放了部分残余应力，使构件中原有残余应力的平衡得到破坏，引起构件变形。图2-3-2带气割边及带盖板的焊接杆件的内应力3）对受压杆件稳定性的影响焊接后工字梁（H形）中的残余压应力和外载引起的压应力叠加之和达到材料的屈服点时，这部分截面就丧失进一步承受外载的能力，削弱了有效截面积。这种压力的存在，会使工字梁的稳定性明显下降，使局部或整体失稳，产生变形。焊接残余应力对杆件稳定性的影响大小，与内应力的分布有关，若能使有效截面远离压杆的中性轴，如图2-3-2所示的H形焊接杆件，可以改善其稳定性。图中a是用气割翼板外边缘，图中b是翼板上加盖板在边缘进行焊接，均使边缘存在较大拉内应力。这样的结构内应力状态其失稳临界应力比一般焊接的H形截面高。4）对应力腐蚀裂纹的影响金属材料在某些特定介质和拉应力的共同作用下发生的延迟开裂现象，称为应力腐蚀裂纹。应力腐蚀裂纹主要是由材质、腐蚀介质和拉应力共同作用的结果。采用熔化焊焊接的构件，焊接残余应力是不可避免的。焊件在特定的腐蚀介质中，尽管拉应力不一定很高都会产生应力腐蚀开裂。其中残余拉应力大小对腐蚀速度有很大的影响，当焊接残余应力与外载荷产生的拉应力叠加后的拉应力值越高，产生应力腐蚀裂纹的倾向就高，产生应力腐蚀开裂的时间就越短。所以，在腐蚀介质中服役的焊件，首先要选择抗介质腐蚀性能好的材料，此外对钢结构的焊缝及其周围处进行锤击，使焊缝延展开，消除焊接残余应力。对条件允许焊接加工的钢结构，在使用前进行消除应力退火等。2.3.1.3从设计方面调节和控制焊接残余应力（工艺措施见下章）焊接内应力是可以通过结构设计和焊接工艺措施等进行调节与控制。工艺措施将在下一章详细介绍。1）尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸。多一条焊缝就多一处内应力源；过大的焊缝尺寸，焊接时受热区加大。使引起残余应力与变形的压缩塑变区或变形量增大。2）避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够的距离。焊缝过分集中不仅使应力分布更不均匀，而且可能出现双向或三向复杂的应力状态。3）采用刚性较小的接头形式。2.3.2焊接变形 [5] [12] [13]2.3.2.1 焊接变形的特点和分类⑴ 特点焊件由于焊接而产生的变形称焊接变形。焊接变形与焊件形状尺寸、材料的热物理性能及加热条件等因素有关。如果是简单的金属杆件在自由状态下均匀的加热或冷却，该杆件将按热膨冷缩的基本规律在长度上产生伸长或缩短的变形，焊接时不均匀加热过程，热源只集中在焊接部位，且以一定速度向前移动。局部受热金属的膨胀能引起整个焊件发生平面内或平面外的各种形态的变形。变形是从焊接时便产生，并随焊接热源的移动和焊件上温度分布的变化而变化。一般情况下一条焊缝在施焊处受热发生膨胀变形，后面开始在凝固和冷却处发生收缩。膨胀和收缩在这条焊缝上不同部位分别产生，直至焊接结束并冷至室温，变形才停止。⑵分类焊接过程中随时间而变的变形称焊接瞬时变形，它对焊接施工过程发生影响。焊完冷后，焊件上残留下来的变形称焊接残余变形，它对结构质量和使用性能发生影响。我们关心最多的是焊接残余变形，因为它直接影响结构的使用性能。所以在没有特别说明情况下，一般所说的焊接变形，多是指焊接残余变形。按变形后的形态分，焊接残余变形可归纳成表2-3-2所示的几种类型。它们与焊件的形态、尺寸、焊缝在焊件上的位置、焊缝坡口的几何形状等因素有关。表2-3-2焊接残余变形分类多层焊的纵向收缩量，将上式中的塑性变形区面积AH改为一层焊缝金属的截面积，并将所计算的结果再与系数k2相乘。k2=1+85n=σsME式中 n——层数。因双面角焊缝焊接热输入量有一部分重叠，所以，估算T形接头纵向收缩量时可按单面焊再乘一个系数进行，即△LT=（1.15～1.40）△L单（式中AH是指一条焊缝的截面积）。2）横向收缩对接接头的横向收缩大小与焊接线能量、坡口形式、焊缝截面积以及焊接工艺有关。对接接头的横向收缩量△B的估算可按下式进行：△B=0.2AMδ+ 0.05b式中 △B——对接接头的横向变形量，mm；A——焊缝的截面积，mm2；δ——板厚，mm；b——对接间隙，mm。2.3.2.3从设计方面控制焊接残余变形（工艺方面见下章）1）合理选择构件截面提高构件的抗变形能力设计结构时要尽量使构件稳定、截面对称，薄壁箱形构建的内板布置要合理，特别是两端的内隔板要尽量向端部布置；构件的悬出部分不易过长；构件放置或吊起时，支承部位应具有足够的刚度等。较容易变形或不易被矫正的结构形式要避免采用。可采用各种型钢、弯曲件和冲压件(如工字梁、槽钢和角钢)代替焊接结构，对焊接变形大的结构尽量采用铆接和螺栓连接。对一些易变形的细长杆件或结构可采用临时工艺筋板、冲压加强筋、增加板厚等形式提高板件的刚度。如从控制变形的角度考虑，钢桥结构的箱形薄壁结构的板材不宜太薄，如起重20t、跨度28m的箱形双梁式起重机，主体箱形梁长度达45m、断面为宽800mm、高1666mm、内侧腹板厚度为8mm，外侧腹板6mm，焊成箱形后，无论整体变形还是局部变形都比较大，而且矫正困难。因此，箱形钢结构的强度不但要考虑板厚、刚度和稳定性，而且制造和安装过程中的变形也是很重要的。2）合理选择焊缝尺寸和布置焊缝的位置焊缝尺寸过大不但增加了焊接工作量，对焊件输入的热量也多，而且也增加了焊接变形。所以，在满足强度和工艺要求的前提下，尽可能的减少焊缝长度尺寸和焊缝数量，对联系焊缝在保证工件不相互窜动的前提下，可采用局部点固焊缝；对无密封要求的焊缝，尽可能采用断续焊缝。但对易淬火钢要防止焊缝尺寸过小产生淬硬组织等。设计焊缝时，尽量设计在构件截面中心轴的附近和对称于中性轴的位置，使产生的焊接变形尽可能的相互抵消。如工字梁其截面是对称的，焊缝也对称与工字梁截面的中性轴。焊接时只要焊接顺序选用合理，焊接变形就可以得到有效的控制，特别是挠曲变形可以得到有效的控制。3）合理选择焊缝的截面和坡口形式要做到在保证焊缝承载能力的前提下，设计时应尽量采用焊缝截面尺寸小的焊缝。但要防止因焊缝尺寸过小，热量输入少，焊缝冷却速度快易造成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。因此，应根据板厚、焊接方法、焊接工艺等合理的选择焊缝尺寸。此外，要根据钢结构的形状、尺寸大小等选择坡口形式。如平板对接焊缝，一般选用对称的坡口，对于直径和板厚都较大的圆形对接筒体，可采用非对称坡口形式控制变形。在选择坡口形式时还应考虑坡口加工的难易、焊接材料用量、焊接时工件是否能够翻转及焊工的操作方便等问题。如直径比较小的筒体，由于在内部操作困难，所以纵焊缝或环焊缝可开单面V或U形坡口。具体坡口形状和尺寸见下节内容。4）尽量减少不必要的焊缝焊缝数量与填充金属量成正比，所以，在保证强度的前提下，钢结构中应尽量减少焊缝数量，避免不必要的焊缝。为防止薄板产生波浪变形，可适当采用筋板增加钢结构的刚度，用型钢和冲压件代替焊件。2.3.3焊接接头构造的设计与选择（主要是熔焊接头）2.3.3.1焊接接头的基本类型[12]焊接结构上的接头，按被连接构件之间的相对位置及其组成的几何形状，可归纳为图2-3-3所示的五种类型：a为对接接头；b为角接接头；c为T形接头；d为搭接接头；e为卷边接头。图2-3-3熔焊接头的基本类型2.3.3.2常用焊接接头的工作特性 [12] [6]1）对接接头将两焊件的表面构成135°～180°夹角的接头均称对接接头。优点:传力效率最高，应力集中较低,并易保证焊透和排除工艺缺陷，具有较好的综合性能，使重要零件和结构连接的首选接头。缺点：焊前准备工作量大，组装费工时，而且焊接变形也较大。对接接头应力分布均匀，应力集中产生在焊趾处。如果在焊趾处加工成过渡圆弧半径或削平焊缝余高h，均能使应力集中减小或消失，提高接头的疲劳强度。当两块被连接板的厚度相差较大时，按GB/T985、GB/T986，须将厚板削薄至薄板厚度相同时再焊接见图2-3-4。为了防止因板厚不同引起作用力偏心传递，两块板的中心线应尽可能重合，见图2-3-4b。直接承受动力载荷且需要进行疲劳计算的结构，斜角坡度不应大于1：4，其它结构坡度不能大于1：2.5。图2-3-4不同板厚钢板对接接头设计（L≥3δ-δ1）2）搭接接头搭接接头时两平板部分地相互搭置，用角焊缝进行连接的接头。优点：焊前准备工作量较小，装配较容易，对焊工技术水平要求较对接接头低，且横向收缩量也较小，可用于工作环境良好，不重要的结构中。缺点：母材和焊接材料消耗大，接头动载强度低，搭接面有间隙，若外漏易发生腐蚀，若封闭泽不能在高温工作。能采用对接接头的尽量不采用搭接接头。图2-3-5正面搭接接头的弯曲变形搭接接头受轴向力时，以焊趾和焊根处的应力集中最大，增加根部熔深可降低。只有正面角焊缝的搭接接头，强度低，应在背面加焊一条焊缝。当背面无法焊时，可采用锯齿状焊缝。搭接接头承受拉力时，正向角焊缝与作用力偏心，接头上产生附加弯曲应力，使应力集中加剧。为了减少弯曲应力，两条正面角焊缝之间的距离不应小于其板厚的4倍，但也不宜大于40K（动载时）或60K(静载时)，否则应力集中大，K为侧面角焊缝的焊脚尺寸。见图2-3-5。3） T形接头和十字接头T形接头是将一件端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头。三件相交组成“十”字形的接头叫十字接头。优点：能承受各种方向外力和力矩。缺点：接头在外力作用下力线扭曲很大，造成极不均匀的应力分布。在外力作用下，应力集中点在根部和过渡处。立板开坡口并焊透的接头，应力集中可大为降低。对重要构件，尤其是在动载下工作的T形和十字接头应开坡口并焊透。该类型接头应尽量避免在其板厚方向承受高拉应力，因轧制的钢板常有夹层缺陷，尤其是厚板更易产生层状撕裂，所以应将工作焊缝转化为联系焊缝。如两个方向都受力，则宜采用圆形、方形或特殊形状的轧钢、锻钢插入件。4)角接接头两焊件端部夹角在30°～135°范围内的接头。角接接头独立使用的承载能力很低，一般都用它组成箱体结构、容器结构后期作用。2.3.3.3设计与选择焊接接头须考虑的因素 [12]焊接接头有图2-3-3所示的基本形式。须正确的设计和选择。合理的接头设计和选择不尽能保证结构的局部和整体强度，还可以简化生产工艺，节省制造成本；反之，则可能影响结构的安全使用，甚至无法施焊。下列为设计和选择焊接接头形式时须考虑的几个因素：① 产品结构形状、尺寸、材质及技术要求；② 焊接方法及接头的基本特性；③ 接头承受载荷的性质、大小，如拉伸、压缩、弯曲、交变载荷和冲击等；④ 接头的工作环境，如温度、腐蚀介质等；⑤ 焊接变形与控制，以及施焊的难易程度；⑥ 接头焊前的准备和焊接所需费用。2.3.3.4 坡口的设计与选择 [12] [13][14] [15]1）设计与选择坡口的原则对接、T形接和角接接头中为了保证焊透常在焊前对待焊边缘加工出各种形状的坡口，如何设计和选择坡口，主要取决被焊件的厚度、焊接方法、焊接位置和焊接工艺程序。（相关内容在下面的坡口焊缝设计中说明）。此外，还应尽量做到：① 填充材料应最少。例如，同样厚度平板对接，双面V形坡口比单面V形坡口节省一半的填充金属材料；② 具有号的可达性。例如，有些情况不便或不能两面施焊时，宜选择单面V形或U形坡口；③ 坡口容易加工，且费用低。④ 要有利于控制焊接变形。双面对称坡口角变形小。2）标准的坡口形状和尺寸国家标准GB/T985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口基本形式与尺寸》和GB/T986-88《埋弧焊焊缝坡口基本形式与尺寸》（见附录Ⅰ和附录Ⅱ）。因此，除有特殊要求的焊缝坡口需另行设计外，一般焊接结构的焊缝坡口陡可以直接从国家标准中选用。2.3.3.5 焊缝设计㈠.焊缝质量等级 [6]焊缝应根据结构的重要性、载荷特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质量等级：1.在需要计算疲劳结构中，凡对接焊缝均应焊透。作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T 形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级；纵向对接焊缝应为二级。2.在不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝，受拉时不应低于二级。受压时宜为二级。因一级或二级对接焊缝的抗拉强度正好与母材的相等，而三级焊缝只有母材强度的85%。3.重级工作制和Q≥50t的中级工作制吊车梁腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝处于构件的弯曲受压区，主要承受剪应力和轮压产生的局部压应力，没有受到明确的拉应力作用，按理不会产生疲劳破坏，但由于承担轨道偏心等带来的不利影响，国内外均发现连接及附近经常开裂。所以规定，应予焊透，质量等级不低于二级。焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝。4.不要求焊透T形接头采用的角焊缝以及不焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，由于内部探伤困难，不能要求其质量等级为一级或二级。因此对直接承受动力载荷且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝只能规定其外观质量标准应符合二级；其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。（二）.焊缝设计要点[12][6]1. 角焊缝⑴角焊缝断面形式实际应用的角焊缝大致有图2-3-6所示的几种断面形式。图中K为焊脚尺寸，α为计算厚度，强度计算时称它为计算断面。图2-3-6常用角焊缝断面形状及其计算断面a）标准角焊缝 b)外凸焊缝 c）内凹焊缝 d）不等腰角焊缝 e）深熔焊缝⑶尺寸要求① 焊缝的焊脚尺寸K（mm）不得小于1.5，t（mm）为较厚焊件厚度(当采用低氢型碱性焊条施焊时，t可采用较薄焊件的厚度)。但对埋弧自动焊，最小焊脚尺寸可减小1mm；对T形连接的单面焊缝，应增加1mm。当焊件厚度等于或小于4mm时，则最小焊脚尺寸与焊件厚度相同。② 角焊缝的焊脚尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍（钢管结构除外）但板件（厚度为t）边缘的角焊缝最大焊脚尺寸，尚应符合：当t≤6mm时，K≤t；当t＞6mm时，K≤t-（1～2）mm。圆孔或槽孔内的角焊缝焊脚尺寸尚不宜大于圆孔或槽孔短径的1/3。③ 当焊件的厚度相差较大且等焊脚尺寸不能符合以上两条时，可采用不等焊脚尺寸，与较薄焊件接触的焊脚边应符合第②款的要求；与较厚焊件接触的焊脚边应符合①的要求。不等焊脚角焊缝不宜在静载下采用，因为增加焊脚长度并不能提高静载强度，反而增加填充金属量。④ 侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8K和40mm，不宜大于60K，当大于时，其超过部分在计算中不予考虑。若内力沿侧面角焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。⑤ 在直接承受动力载荷的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚尺寸的比例：对正面角焊缝宜为1：1.5（长边顺内力方向）；对侧面角焊缝可为1：1。⑥ 在次要构件或次要焊缝连接中，可采用断续角焊缝。断续角焊缝焊段的长度不得小于10K或50mm，其静距不应大于15t（受压构件）或30t（受拉构件），t为较薄焊件的厚度。⑦ 当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时，每条侧面角焊缝长度不宜小于两侧面角焊缝之间的距离；同时两侧面角焊缝之间的距离不宜大于16t（当t＞12mm）或190mm（当t≤12mm），t为较薄焊件的厚度。⑷ 其他要求① 杆件与节点板德连接焊缝宜采用两面侧焊，也可用三面围焊，对角钢杆件可采用L形围焊，所有围焊的转角处必须连续施焊。② 当角焊缝的端部在构件转角处作长度为2K的绕角焊时，转角处必须连续施焊。③ 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍，并不得小于25mm。④ 角焊缝两焊脚边的夹角α一般为90°（直角角焊缝）。夹角α＞135°（焊缝表面较难成型，受力状况不良）或α＜60°（焊缝施焊条件差，根部将留有空隙和焊渣）的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝（钢管结构除外）。2．坡口焊缝采用坡口焊缝的主要目的是为了保证接头能焊透而不出现工艺缺陷。在设计或选择坡口焊缝时，必须注意施焊可达性，其中主要考虑坡口角度、根部间隙、钝边和根部半径等参数。下列是注意事项：①焊条电弧焊时，为了保证焊条能够接近接头根部，并能在多层焊时侧边熔合良好，当减小坡口角时，根部间隙必须增大。注意，前者减小，可用较少的填充金属量。而后者增大，却增加填充金属量。研究发现，板厚δ＜20mm时，用大坡口角度而用小根部间隙，δ＞20mm时用小坡口角度大根部间隙的坡口形式才算经济的。② 根部间隙过小，根部难以熔透，并须采用较小规定的焊条，从而减慢焊接过程;若根部间隙过大，虽然应用衬垫可保证焊接质量，但需较多的填充金属，从而提高焊接成本，并增加焊接变形。③ 熔化气体保护焊由于焊丝细，且使用特殊导电嘴，可以实现厚板（＞200mm）L 形坡口的窄间隙（＜10mm)的对接焊。④开坡口的接头，不留钝边的坡口称锐坡口，背面无衬垫情况下焊接第一层焊道时极易烧穿，而且需用较多的填充金属，故一般都留钝边。钝边的高度以既保证熔透又不至烧穿为度。焊条电弧焊V或U形坡口的钝边一般取0～3mm，双面V或U形坡口取0～2mm。埋弧焊的熔深比焊条电弧焊大，故钝边可适当加大以减小填充金属。留钝边的接头，根部间隙的大小主要决定于焊接工艺与焊接位置。在保证焊透的前提下，间隙尽可能小。平焊时，可允许用较大焊接电流，根部间隙可为零；立焊时根部间隙宜大些，焊厚板时可在3mm以上。在单面焊背面成形操作工艺中，根部间隙一般较大，约与所用焊条的直径相当。背面有永久性衬垫时，应取消钝边，因为这时的钝边会减小接头根部与衬垫之间的熔合。⑤J形或U形坡口上常做出根部半径，主要是为了在深坡口内焊条或焊丝能接近焊缝根部，并降低第一层焊道的冷却速度，以保证根部良好的熔合和成型。焊条电弧焊时，根部半径一般取R=6～8mm，随板厚增加和坡口角减小而适当增大。⑥若条件允许，板厚结构宜设计或选用双面开坡口的焊缝，双面V形焊缝不仅比单面V形焊缝少用一半的填充材料，而且可作两面交替焊接，把焊接角度控制到最小。⑦背面无衬垫的对接接头，在钝边部位常有未焊透或夹杂等缺陷，一般都要求从背面进行清根。现广泛采用碳弧气刨方法清根。清根深度应确保露出无缺陷的焊缝金属，而且清根后的沟槽轮廓形状也应便于运条施焊。3.T形接头的焊缝T形(或十字)接头的焊缝可以是角焊缝、坡口焊缝或者两者的组合。选择何种焊缝决定于强度要求和制造成本。在静载等强条件下，成本便成为考虑的主要因素。图2-3-7示出三种与母材等强的焊缝设计。这三种焊缝截面积（填充金属）的比较，以开双面V形坡口焊缝最省。但这种接头需额外的坡口加工，而且焊接时要求用小直径焊条和较小的电流打底以防根部烧穿。因此，这种坡口焊缝只在较厚板的T形接头中采用才是经济的。不开坡口的角焊缝消耗填充金属最多，其优点是焊件不需特殊加工，同时可以用直径大的焊条，以大电流施焊。熔敷率高。由于贴角焊缝的填充金属随板厚的平方而增加，所以它适用于小厚板的T形接头。单面V形坡口焊缝在经济上无优越性，唯一优点是当另一侧施焊有困难时，可以选用。它比单面贴角焊缝要安全可靠的多，T形接头不推荐用这种单面贴角焊缝。图2-3-7T形接头角焊缝与坡口焊缝比较δ—板厚 K—焊脚尺寸 Aω—焊缝总截面际必须指出，只承受压载荷的T形（或十字）接头，如端面接触良好（磨平顶紧），大部分载荷由端面直接传递，焊缝所承受载荷减小，故焊缝可以不焊透，角焊缝尺寸也可减小。4.部分熔透接头的焊缝重型机器的焊接结构，往往是为了保证具有足够的刚度而增加钢板的厚度，其实际工作应力却很小。在这种情况下构件之间连接的焊缝一般并不须要全部熔透，而是在满足强度要求的前提下，正确地设计焊缝的形状和尺寸。①对于对接接头，按强度要求确定出焊缝的有效厚度α后，采用两面对称焊的对接接头。②对于T形接头，如果是联系焊缝，则取最小的焊角尺寸K，参考表2-3-4选用。如果是工作焊缝，在厚钢板情况下，建议采用两面开小坡口的部分熔透的角焊缝，其尺寸通过强度计算确定。T形接头部分熔透的焊缝实际上是坡口焊缝与角焊缝组合的焊缝。在同样承载能力下，它比两面不开坡口的角焊缝节省大量填充金属。当背面施焊有困难时，可采用单面开小坡口的角焊缝背面只焊一道角焊缝并按最小焊角尺寸确定，见表2-3-4。表2-3-4 角焊缝的最小焊脚尺寸注：最小焊脚尺寸K不得超过较薄钢板的厚度。2.3.3.6焊接接头的静强度计算㈠工作焊缝与联系焊缝[12]在焊接结构中的焊缝，按其所起的作用可分为工作焊缝和联系焊缝两种，见图2-3-8所示。工作焊缝又称承载焊缝，它与被连接材料是串联的，承担着全部载荷的作用，焊缝上的应力为工作应力，一旦焊缝断裂，结构立即失效；联系焊缝又称非承载焊缝，它与被连接材料是并联的，传递很小的载荷，主要起构件之间相互联系的作用。焊缝上的应力为联系应力，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效。设计焊接结构时，对工作焊缝必须进行强度计算，对联系焊缝不必计算。对于既有工作应力又有联系应力的焊缝，则只计算工作应力而忽略联系应力。图2-3-8 工作焊缝与联系焊缝a）对接工作焊缝 b）对接联系焊缝c）角工作焊缝 d) 角联系焊缝㈢焊接接头的许用应力设计法[12]（1）强度条件许用应力设计法又称传统设计法或安全系数设计法。它是以满足工作能力为基本要求的一种设计方法，对于一般用途的构件，设计时应满足的强度条件为工作应力≤许用应力或者安全系数-≥许用安全系数这里的失效应力，如果为屈服准则，则为材料的屈服点，如按断裂准则，则为强度极限：在疲劳强度设计中为疲劳极限。许用应力和许用安全系数一般由国家工程主管部门根据安全和经济原则，按材料的强度、载荷、环境条件、加工质量计算精确度和构件的重要性等加以确定。我国锅炉和压力容器、起重机、桥梁、铁路车辆等行业都在各自设计规范中确定了各种材料的许用应力和许用安全系数。工作应力一般是采用工程力学的理论和方法进行分析计算：对重要构件可采用有限元法等进行分析与计算，以获得更为精确的结果。（2）简易的焊接接头强度计算法1）焊接接头静载强度计算的假定在静载条件下，当焊缝金属和母材均具有较好塑性时，可作如下假定：① 焊接残余应力对接头强度没有影响；② 由于几何不连续而引起局部应力集中，对接头强度没有影响：认为焊缝上的工作应力是均匀分布，以平均应力进行计算。③ 忽略焊缝的余高和少量熔深，以焊缝中最小的载面为计算截面（又称危险断面）。④ 认为角焊缝都是在切应力作用下破坏，一律按切应力计算其强度。⑤ 正面角焊缝和侧面角焊缝在强度上无差别。2）坡口焊缝静载强度计算公式基于上述假定对熔透的坡口焊缝的静载强度得到了简化，表2-3-5给出了计算公式。表中熔透对接接头焊缝的静载强度计算公式与母材的静载强度计算公式完全相同，焊缝的计算厚度取被连接的两板中较薄的厚度。焊缝长度一般取焊缝的实际长度；熔透的T形接头和十字接头按对接焊缝进行强度计算，焊缝的计算厚度取立板的厚度。一般情况下，按等强度原则选择焊缝填充金属的优质碳素结构钢和低合金结构钢全熔透的坡口焊缝，可以不进行强度计算。3)角焊缝的静载强度计算公式经上述简化后得到的由角焊缝组成的接头的静载强度计算公式，见表2-3-6。表中角焊缝的计算长度一般取每条焊缝实际长度减去10mm，计算厚度取内接三角形的最小高度。在设计计算角焊缝时，一般应遵循下列原则和规范：① 侧面角焊缝或正面角焊缝的计算长度不得小于8K（K为焊脚尺寸），并不小于40mm。② 角焊缝的最小焊脚尺寸补应小于4mm，当焊件厚度小于4mm时，可与焊件厚度相等。③ 因构造上需要的非承载角焊缝，其最小焊脚尺寸可根据焊件厚度和焊接工艺要求确定，可参照表2-3-4。④ 在承受静载的次要焊件中，如果计算出的角焊缝的焊脚尺寸小于规定的最小值，可采用断续焊缝。断续焊缝的焊脚尺寸可根据折算方法确定。断续焊缝之间的距离在受压构件中部应大于15δ，受拉构件中一般不应大于30δ，δ为被焊构件中较薄件的厚度。在腐蚀介质下工作的构件不应采用断续焊缝。表2-3-5坡口焊缝静载强度计算公式30％强度焊缝 K=。100％强度的角焊缝就是等强度焊缝，它主要用于集中载荷的部位，如导轨的焊接；50％强度的角焊缝用于焊接箱体中，若为单面角焊缝，则焊脚尺寸要加倍，即K= 3/4δ；30％强度的角焊缝主要用于并不承载的角焊缝，当它小于最小焊脚尺寸（表2-3-4）时，则取最小焊脚尺寸。（4）焊缝的许用应力前面介绍的设计用的许用应力通常由国家工程主管部门根据安全和经济原则，根据材料性质、载荷、环境、加工质量、计算和检测精确度和构件的重要性等综合后确定。表2-3-8列出一般机械焊接结构中焊缝的许用应力。我国起重机行业采用的焊接许用应力见表2-3-9。表2-3-6角焊缝接头静载强度计算公式表2-3-8机械焊接结构中焊缝的许用应力

焊接系统篇6

摘要：通过对车架动力系统安装位的数据进行分析，明确此位置精度不稳定的原因，确定影响此位置精度的关键要素，并通过实施焊接反变形调整、冲压件的匹配等手段来提高此位置的合格率，保证动力系统安装位的精度。

关键词：车架；动力系统；精度；反变形调整；匹配

车架是汽车整体结构中至关重要的一个零部件，就如同人的骨骼一般。汽车上所有的东西几乎都是安装在车架上的，比如发动机、变速器、前/后悬架等零部件，车架的重要性不言而喻。而车架的精度作为考核车架质量的关键指标，更是对整车的性能起着决定性的作用，比如悬架系统安装位的精度对整车的四轮参数有着直接的影响，动力、传动系统的安装位精度对整车的震动及NVH也有着不可预估的作用。

1动力系统安装位数据分析

车架发动机支架安装位设计公差为±1.5mm，通过统计分析35台车架的实际检测数据，其散点图分布如下图1、图2所示：

通过对发动机支架的散点图进行分析，可以发现发动机安装支架在Y向及Z向均存在超差的现象，且尺寸变差变化范围较大，但尺寸超差的方向具有一定的规律性，并通过对焊接过程的观察分析，可以得出对动力系统安装位精度有影响的因素。

2 动力系统安装位焊接精度的影响因素

①车架整体的生产工艺影响。车架生产过程中，采用先焊接各分总成在合焊为车架总成的生产方式，各分总成在焊接过程中受焊接变形的影响，尺寸精度一致性难以保证，对于车架总成的精度有着直接的影响。该车型的发动机支架直接焊接在纵梁上，且发动机支架与纵梁有着型面配合的要求，故纵梁的焊接变形对于动力系统安装位的精度影响较大。此车型纵梁采用满焊的方式焊接，焊道长度约9000mm，焊接过程全部采用机器人进行焊接，混合气体比例为8：2（Ar：CO2），焊接速度为mm/s，焊接热输入量大，导致车架纵梁焊接变形控制难度较大，对车架安装位Y向的精度有直接的影响。②冲压制件自身精度影响。该车型发动机安装支架直接焊接在车架纵梁上，故车架焊接总成发动机安装支架的精度与纵梁冲压件及发动机安装支架本身的精度有极大关系。车架发动机支架焊接在纵梁内板，两者之间的设计间隙为0.5mm，且两者之间通过较复杂的型面进行配合，当车架纵梁内板与发动机支架的型面精度达不到设计要求的精度时，会导致车架纵梁内板与发动机支架配合不良，从而导致发动机安装位的Y向尺寸超差，或者两者之间的间隙过大，导致机器人焊接不良，影响车架本身的质量。发动安装支架自身的型面较为复杂，且该制件使用高强度钢板进行生产，冲压过程板材回弹量大，控制难度较大，其型面的精度是否能满足设计要求，对发动机安装位的Z向精度有着直接的影响。

3 动力系统安装位焊接精度提升的方法

通过对发动机安装位不合格的因素进行分析，可以通过采取相应的措施来提高车架动力系统安装位的焊装精度。

①针对车架生产工艺问题，由于车架焊接生产线已制作完成并投产，对生产线进行大幅度的改造难度较大，将直接影响整车的生产，且需要追加投资，通过对车架纵梁焊接总成进行打点扫描，摸索出车架纵梁变形的基本规律，通过增加液压站的方式对纵梁的焊接过程进行反变形调整，从而减少焊接变形量提升动力系统安装位的精度。②对于单个冲压件的影响问题，为控制发动机支架本身冲压过程的反弹量，需要追加一套整形模具来对其型面进行控制，以保证发动机安装支架Z向的合格，从而提升动力系统安装位的精度。③上述措施实施完毕后，在焊接过程中仍会存在一定的焊接变形量影响车架动力系统安装位精度的稳定性，需要通过对发动机安装支架进行匹配，即对发动机支架的搭接面进行非理论的调整，来保证其与车架纵梁内板的焊接过程的间隙，从而提升该位置精度的稳定性。由于此调整过程为非理论调整，通过对焊接变形过程的跟踪及观察，将发动机支架的配合型面向X负方向调整1.5mm，保证焊接过程的稳定性。

4 效果验证

通过对调整完毕后的车架进行焊接验证，统计35台车架动力系统安装位的精度如下图3、图4所示：

通过对调整前后的数据对比分析可以发现，车架发动机安装位在调整之前尺寸波动范围较大，且超差现象明显，动力系统安装位精度难以保证。调整完毕之后减小了尺寸的波动范围，且尺寸均控制在±1mm范围之内，提高了该位置的合格率，保证了动力系统精度的稳定性。

5 总结

薄板零件复杂空间曲线焊接系统设计篇7

目前, 国内大部分生产企业还处于人工焊接的生产阶段, 特别对于具有复杂空间曲线的薄板类零件, 严重缺乏适用的智能焊接机器人系统。同时, 薄板焊接夹具是对冲压成形薄板零件进行装配焊接的专用工艺装置, 是直接影响产量、质量的关键设备。

本文以机器人为研究对象, 开发应用于燃气烤炉的焊接机器人系统。围绕智能型展开关键技术研究:复杂空间焊缝的路径规划、自动跟踪反馈、精密对接与柔性装夹、优化机构本体及与外围设备的柔性集成, 提高焊接机器人的空间灵活性、焊接效率及成品率等。

1 工件分析

阳江市新力工业有限公司主要生产外观精美的燃气烤炉和“粤华”牌不锈钢离心泵。薄板上盖件是阳江新力公司燃气烤炉产品中使用的零件。该零件的侧面曲线如图1所示。上盖件为多段直线段和圆弧的组合。

燃气烤炉上盖零件采用厚度为0.5mm~0.8 mm的不锈钢板冲压而成。易受内应力而反弹变形。由于工件较薄, 在焊接时大量的热量会引起工件热变形, 甚至焊穿, 使工件尺寸难于控制[1]。另外由于其为不锈钢制品, 不锈钢热膨胀率、导电率均与碳钢及低合金钢差别较大[2], 且熔池流动性差, 成形较差, 尤其在全位置焊接时问题更突出。同时在夹具夹紧力的作用下容易产生变形, 从而影响工件的尺寸精度和形状公差。

由于工件具有上述特点, 为了满足焊接要求, 对焊接系统和夹具则需要解决以下难点:

1) 焊接机器人的复杂空间曲线运动规划;

2) 焊接机器人的实时跟踪反馈;

3) 解决工件由于外形不规则所带来的装夹定位问题;

4) 减少焊接过程中工件的受热和散热条件的变化对焊接质量的影响。

2机器人焊接系统设计

本焊接系统采用双机器人的同时焊接的模型, 如图2所示。

2.1双机器人的运动规划坐标建立

如图3所示, 建立双机器人系统的运动规划坐标体系。

其中, i代表机器人编号, Ri表示机器人本体基坐标系, Ei表示机器人手部运动坐标系, u表示工件所在坐标系, Ti表示焊枪末端坐标系。

RiTEi表示从Ei到Ri的转换矩阵;

EiTTi表示从Ti到Ei的转换矩阵;

R1TR2表示从R2到R1的转换矩阵;

TiTu表示从u到Ti的转换矩阵;

根据运动学转换关系 (如图3示出) , 各坐标系的数学表达关系能用下式表示:

其中, RiTEi为未知量, 能通过机器人6关节的角位移求出。EiTTi由机器人本体和手部的具体安装情况而定。Tu由机器人操作员决定。TiTu由各动作约束关系获得。

2.2 机器人运动碰撞检测

当机器人处于平滑的运动状态时, 电流值是平稳且变化不大的, 但是当机器人发生碰撞造成位置误差时, 为了产生更大的力矩来消除误差, 这时电流值就会突然增加, 但位置误差并不一定能减少到理想值。

通过计算一个碰撞标量来衡量机器人在实时运作中是否发生碰撞。这种检测方法涉及两个变量, 一个是机器人在闭环运行情况下的位置误差, 另一个是机器人运行过程中流过电机的电流值。当前轨迹的位置误差和实时测量的电流值的即可合成一个碰撞标量, 通过比较碰撞标量和已设定好的碰撞阈值, 即可检测机器人在运行时是否发生碰撞。

在机器人的电机上安装电流传感器, 用于检测机器人运行时的电流值I (K) , 电机使用闭环控制以获机器人当时的位置误差E (K) ;利用如下公示求出碰撞标量D (K) :

D (K) =m×I (K) ×E (K)

其中, DK为为碰撞阈值, 当实际检测计算出来的碰撞标量D (K) 大于这个值, 则表明此时发生了碰撞。Id为期望最大电流值;Ed为期望最大误差。

3 焊接夹具设计

为了确保焊接机器人的正常运作, 保证工件焊缝的质量, 夹具需按照以下基本要求设计:

1) 足够的强度和刚度;2) 定位精准;3) 加紧迅速准确;4) 焊接操作方便;5) 工艺性好。

3.1 定位方案

该薄板上盖零件由左右侧板与上盖的空间曲线对接而成, 因而左右侧板以及上盖的定位精准尤为重要。以上盖面的后底面为基准面, 曲面上的工艺孔为基准孔, 夹持工件的上盖面。左右侧板以侧板上的工艺孔以及侧板曲线上的扣件为基准, 同时配合夹具的定位侧板对左右侧板进行定位, 与上盖板有良好的对接。

3.2 支撑与压板结构的设计

由于燃气烤炉上盖零件易变形, 为了保证上盖的曲面精度, 对支撑结构以及夹紧机构有特殊的要求, 如图4。因工件焊接时紧对侧边进行焊接。为简化夹具结构, 采用两边对称的结构。分别设有与上盖面曲面曲率相同的圆弧形支撑板。支撑板采用刚性结构, 保证工件安装后与焊接机器人的相对高度位置。同时也起辅助定位作用。上压板设计为与支撑板重合的面设计。考虑工件本身存在的尺寸误差, 上压板采用多段平面和圆弧面组合结构。这样既能保证夹持牢固, 也能避免因工件误差而造成压板不能装夹的情况。在焊接过程中产生极大的热量, 对于薄板的不锈钢而言, 易产生热变形, 且焊接温度过高时, 极易产生焊点周边发黑的现象, 甚至出现菜花状缺陷。因此, 在支撑板和压板靠近焊缝的一侧, 采用了导热系数较高的铍铜材料制作, 使焊接产生的热量迅速的散发。

4 结论

该焊接系统具有生产效率高, 焊缝质量高, 焊后加工余量少等特点。保证了工件焊后的尺寸, 焊缝与母材平滑过渡, 强度可与母材等强, 焊缝的力学性能良好。焊缝余量少, 减轻了打磨时需去除的加工难度和加工量。利用该焊接系统, 焊接零件的焊接成品率从原来的65%提高到95%以上, 增加30%以上, 产品质量将有大幅度的提高;焊接效率提高3倍~5倍。因此从实际应用效果来看, 该焊接系统能够满足该零件的加工要求, 具有使用和推广价值。

摘要：针对薄板上盖件复杂空间曲线不易焊接、装夹、受力、受热易变形、热成形差等特点以及考虑其具有复杂空间曲线造成定位难和焊边对接困难, 在对零件及焊接工艺的分析上, 应用机器人硬件设备, 设计了适用于批量生产的智能焊接机器人焊接系统以及专业焊接夹具。

关键词：机器人,焊接夹具,薄板零件,曲面焊接

参考文献

[1]魏晓彤.不锈钢薄板焊接方法的探讨[J].广州化工, 2010, 38 (5) :234-237.

波纹管自动焊接系统的研发篇8

随着我国国民经济的高速发展,各种液体、气体的输送管道大量增加。金属波纹管因其诸多的优点,得到了广泛的应用,由此,波纹管的生产质量和速度成为当前人们关注的问题[1],提出了研制开发一种不锈钢波纹管在线检测智能控制的自动焊接系统。

2 自动焊接系统的总体结构

自动焊接系统主要由送丝机构、圆周驱动机构、垂直进给机构、支架滑轨、调整机构、焊枪装配体、夹紧装置和微机控制装置组成,焊接机的总装图如图1所示。焊接组件有8毫米厚的波纹管与焊接管组成,直径有800毫米、1000毫米等。

1.夹紧机构2.圆周驱动机构3.垂直进给机构4.进丝机构5.调整机构6.支架滑轨7.焊枪装配体

3 自动焊接系统的各机构[2,3,4]

3.1 夹紧机构

夹紧机构通过一对弹簧的自锁功能,配合圆周驱动机构上的滚轮,对波纹管的内外壁进行夹紧。当驱动机构开始工作时,驱动轮沿波纹管的内壁滚动,夹紧机构上的小轮也会随着驱动机构沿波纹管外壁滚动。

3.2 圆周驱动机构

该机构由一竖立放置的减速电机,带动一根有滚轮的轴组成,减少了传动中间环节和焊接机构的重量。

3.3 垂直进给机构

电机经由联轴器和丝杠相连接,焊枪装配体7装在丝杠螺母上,丝杠螺母的上下移动,完成了焊枪的上下调节,从而实现焊缝的自动定位功能。

3.4 支架滑轨

支架滑轨有内外两对侧板和一铰接机构组成,如图2所示。侧板实现了滑轨的作用,另外因其卡在波纹管壁的两侧,还可以起到一定的定位功能,铰接机构的存在用来满足不同直径波纹管焊接组件的选择,扩大了该系统的使用范围。调整机构的作用也是用来配合铰接机构,来适应不同的焊接尺寸。

3.5 进丝机构

进丝机构采用推丝的方式,通过电机带动一带有小沟槽的碾轮和一平面滚轮的相对运动来实现进丝运动,焊丝缠绕在一个木质转轮上,当焊接机开始工作时,运动的方向能够自行解开绕线。进丝机构如图3所示。

3.6 焊枪装配体

通过一专用夹具与焊枪固定在一起,即焊枪的位置可随丝杠螺母的上下运动而进行位置的调节。

4 微机控制装置组成及工作原理[5]

系统硬件组成如图4所示,上位机选用常用的工业控制机,通过显示器可直观显示控制过程的曲线变化及改变控制参数对系统的影响,完成对系统的监视、管理、PID参数及采样周期的变化等。下位机选用STC89C52单片机。在单片机构成的应用系统中,数据通信主要采用异步串行通信方式,通信接口采用标准的RS232标准。RS232使用负逻辑,与单片机的TTL电平不兼容。为实现RS232电平和TTL电平接口,必须进行电平转换,在此用MAX232芯片进行转换。

首先工业控制计算机自动检测焊接缝隙的尺寸大小,计算机得到检测结果后,进行技术分析,通过数学推算,输出数据控制机械随动系统沿焊接缝隙运动,修正焊接缝隙的尺寸,控制焊丝进给速度和进给量;亚弧焊机自动进行焊接;焊接完成后,系统中的自动探伤仪自动进行焊缝探伤检测;发现有焊接缺陷后,及时进行补焊。

5 特点

(1)波纹管自动焊接机能够自动跟踪焊接缝隙运动,走出不同曲率半径的路线。

(2)焊接完成后,系统中的自动探伤仪自动进行焊缝探伤检测;发现有焊接缺陷后,及时进行补焊。

摘要：针对波纹管与焊接管手工焊接过程中,焊接质量和焊接速度受操作人员的技术水平和工作情绪的影响较大的问题,提出研制开发一种自动焊接系统。

关键词：自动焊接,波纹管,智能控制

参考文献

[1]于云风,刘鸿升,张玉成.海上环缝自动焊接技术[J].石油工程建设,2000(6):33-37.

[2]王健强.自动焊接机CNC系统的研制[J].电焊机,1997(6):17-19.

[3]邓方雄,钟继光,石永华,等.水下焊接脉动送丝机构的研制[J].电焊机,2006(7):17-19.

[4]万忠华,卫国强,于福鑫.低成本仿形自动焊接机的研制[J].机电工程技术,2010(1):46-48.

汽车座椅骨架自动焊接系统的设计篇9

我国汽车产业近几年快速发展, 未来一段时期还将稳步发展, 相应的汽车零部件配套制造业也迅猛发展。在汽车零部件制造中, 汽车座椅生产是其中一个重要的生产环节。汽车座椅的功能是为司乘人员提供便于操作、舒适安全的驾驶、乘坐位置, 其必须安全可靠, 并有足够的强度、刚度与耐久性。

汽车座椅的骨架的焊接精度和强度是保证座椅质量和可靠性的关键, 目前座椅骨架焊接主要还以人工为主的传统焊接方式。这种方式焊接精度低, 焊接质量和效率受工人的熟练程度和操作状态影响[1]。因此, 本文针对汽车座椅骨架, 采用工业机器人技术, 设计出一套柔性高的自动焊接系统, 保证了焊接质量的一致性, 为主机厂提供质量合格的座椅骨架, 以满足整车的装车要求。

1 系统焊接工艺流程

汽车座椅骨架主要管件框架和支持板等组成, 焊缝包括弧形焊缝、直线焊缝和点状焊缝。待焊工件为碳钢材质, 管壁厚度约3mm左右, 考虑到工厂规模生产的成本问题, 其焊接工艺选择CO2气体保护焊。因为二氧化碳气体制备较为简单, 并且焊接速度快, 焊接效率较高, 适合多位置焊接, 可以利用机器人自动实现频繁起弧和收弧的电流电压的控制, 适宜焊接不规则的空间焊缝。焊件焊接后变形小, 焊件加工精度高。

系统主要由焊接机器人、机器人控制系统、配套的焊接系统 (包括焊接电源、送丝机、焊枪和二氧化碳气体) 和柔性组合工装夹具等组成。待焊工件通过柔性组合工装夹具定位夹紧后, 机器人根据给定的运动轨迹和焊接参数自动完成工件焊缝的焊接。系统采用双工位轮换设计, 可进行焊接与装卸交替作业。即当在工位1 进行工件的自动焊接作业时;操作人员可以在工位2 上进行工件的装卸作业。机器人驱动焊枪按焊接程序完成工位1 所有焊点的焊接作业后, 控制单元发出工位转换指令, 转向工位2 进行自动焊接。操作人员再回到工位1 进行工件的装卸作业, 这样形成交替作业工作方式, 从而提高了焊接的工作效率。

系统的焊接工作流程如图1 所示。

2 柔性焊接组合工装夹具设计

使用机器人对焊缝进行自动焊接, 待焊工件在焊接过程中必须能准确稳定地定位和夹紧。设计合理正确的工装夹具是保证焊接精度和质量的关键。

系统采用柔性孔系组合夹具对工件进行定位夹紧。夹具是由标准化、系列化、通用化的模块组成的, 且模块之间的链接、固定和压紧都是以孔为基准定位, 用锁紧销来实现快速锁紧, 模块与模块之间可以根据焊接工件的实际尺寸可以自由调整。柔性组合夹具按功能可分为基础件、支撑件、定位件、调整件、压紧件、锁紧件和组合件等。

设计座椅骨架工装组合夹具, 首先要对产品图纸进行分析, 根据焊接工艺和关键尺寸要求来确定定位点和定位面, 从而确定各个零部件的定位方式和压紧方式。然后分析焊缝位置, 尽可能将较多焊缝的一面朝上, 朝下一面焊缝的位置要设置高一些, 使得机器人焊枪可伸入下方进行焊接。同时还需考虑工件的装卡顺序和工人操作空间的便捷性。从而实现工件一次装卡就可完成全部焊缝的焊接, 减少二次装卡时间和装配误差。为防止焊接变形, 工件的定位点需设置调整垫片用于调整反变形。由于座椅骨架的管框是固定在V型定位块中, 为使焊接好的工件能顺利取出, 最后还需设置顶升装置进行卸件。

某型号座椅骨架的组合夹具定位夹紧示意如图2 所示:

采用柔性组合夹具设计座椅骨架工装, 可适应不同型号座椅骨架的形状, 几套夹具系统就可以替代大量高成本的专用工装, 使用该工装后, 可以省去不同型号座椅而投入的专用工装的费用和时间。在多品种、个性化的汽车座椅生产中, 具有很高的经济性。同时组合夹具的所有模块加工精度均较高, 工作平台在1000mm的范围内确保定位孔的位置误差在±0.1mm以内, 完全可以满足焊接加工的需要。如果工件本身的几何尺寸不准确, 也可以很快被检测出来, 在初加工工序中便被消除[2]。

3 机器人自动焊接参数调节与编程

系统中的焊接机器人采用OTC的AII-V6 型六自由度弧焊机器人, 并配套了专用的DM350 焊接电源以及相应的送丝机构。机器人控制系统连接各个工位的操作箱, 在示教器上对工位数进行登录, 并分配每个工位的作业程序。通过各工位操作箱的起动按钮的启动和预约功能, 实现多工位自动轮换焊接。

机器人通过通讯线与焊接电源连接, 焊接参数可在机器人控制系统中进行调节配置。在机器人程序中可以设置不同焊缝的焊接电流、焊接电压和焊接速度, 还可以设置一些微调参数, 如提前送气时间、滞后关气时间、回烧时间等, 以达到理想的焊接效果。机器人控制系统可根据设置的焊接电流和焊接速度自动计算调整送丝速度, 保证焊接的稳定性。

工件焊缝的焊接过程包括起弧阶段、焊接阶段和收弧阶段。在机器人编程中, 需要设置起弧阶段和收弧阶段的电流电压等参数。通过反复的试验验证, 对于面朝上的焊缝, 起弧阶段焊接电流100A, 焊接电压19V, 焊接速度30cm/min, 收弧阶段焊接电流90A, 焊接电压19V, 回烧时间0.3 秒;对于面朝下的焊缝, 起弧阶段焊接电流120A, 焊接电压19V, 焊接速度30cm/min, 收弧阶段焊接电流100A, 焊接电压19V, 回烧时间0.3 秒。此外, 对于点状焊缝, 焊接过程中保持焊枪1s不动。

具体的焊接示例程序如下:

(1) 焊接朝上焊缝

(2) 焊接朝下焊缝

(3) 点状焊缝焊接

在示教焊枪焊接运动轨迹过程中, 调节焊接干伸长约为8mm, 使用焊枪向焊接行进相反方向倾斜0°~10°的“推进”焊接法[3], 可使气体保护效果较好。

4 结语

目前该系统已在某微型汽车座椅焊装车间投入使用, 运行效果良好。系统焊接速度远远高于手工速度, 大大降低劳动成本, 生产效率提高了50%以上。系统焊接的焊缝光洁度好, 每条焊缝都有很高的一致性, 保证了座椅的焊接质量, 满足主机厂座椅安装的要求。

基于工业机器人的汽车座椅骨架自动焊接系统柔性化程度高, 当需要对产品进行更新升级时, 只需设计相应工装夹具并更改调用相应的机器人程序就可以做到产品更新。可缩短产品改型换代的周期, 及减少相应的设备投资。

参考文献

[1]程世玉, 杜华, 张余强.焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用[C].上海:2003汽车焊接国际论坛, 2003.

[2]李欣, 周安.组合夹具在焊接机器人中的应用[J].金属加工:热加工, 2010, (10) :31-33.

智能中频逆变伺服机器人焊接系统篇10

工业4.0 已经到来, 在中国机器人必将得到越来越多的市场, 根据机器人功能及作用的不同, 大致分为喷涂机器人、水下机器人、搬运机器人、点焊机器人、弧焊机器人、切割机器人、救援机器人等;每种机器人有着六轴、七轴、八轴关节数量的区分及负重的不同。

点焊机器人由智能中频可编程电阻焊控制器、伺服焊钳、点焊机器人、机器人控制系统等组成, 按工艺及动作流程的要求, 通过各关节的移动, 带动焊钳, 从而达到焊钳上的电极对目标点焊接的目的。点焊机器人有速度快、柔性高、精准等特点, 为实现中频逆变伺服点焊系统提供了良好的基本条件。

2 可编程中频逆变点焊技术说明

系统介绍:中频逆变焊机把50HZ的交流电整流逆变为1000Hz的中频方波经中频变压器降压整流为10V左右的低压直流电, 通过一体化伺服点焊钳对工件进行焊接。输出电流为直流形式, 焊接速度更快, 而且焊接过程更加稳定, 电流的调节过程更快更准确。焊接变压器的体积和重量只有传统焊接变压器的40% 左右。

2.1 产品主要用途

1) 普通低碳钢板;

2) 铝、镀锌钢板、高强度钢板等;

3) 多层板焊接、非常薄的材料的焊接以及精密焊接。

2.2 技术特点

中频逆变式电阻焊机主要体现如下优点:1) 节能, 与传统焊接产品对比, 节能达40% 以上;2) 焊接过程基本无飞溅, 焊核质量好, 汽车安全性提高;3) 三相电网平衡, 焊接端为直流, 因此对电网冲击很小, 功率因数高。经过中频点焊和工频点焊焊接比对得出, 在相同的焊接要求下, 三相中频逆变直流焊接一次端电流很小, 从电流波形可以看出, 三相中频逆变直流焊接明显对电网的冲击更小。

下面是详细说明:

1) 节能:三相中频逆变直流焊接输入端为三相380V, 工作时功率因数> 0.9。用户中90% 的点焊机是单相380V交流焊机, 单相380V交流点焊机依靠控制可控硅导通角大小来实现控制电压的目的, 因此存在空区。三相中频逆变直流点焊机因其三相用电平衡、直流逆变技术不存在电流空区、工作时功率因数> 0.9 而以节能著称。在焊装车间 (轿车为主) , 常用设备为DN3-160、DN3-200 单相工频交流悬挂式点焊机, 如果使用三相中频逆变直流一体式点焊机只需85k VA以下就可以达到同等效果。

2) 焊接质量高:中频点焊电流集中, 焊接电流没有空区, 所以焊接时间短、电极发热量小, 增加了电极的使用寿命。中频点焊频率高达1000Hz以上, 次级电流输出能力强, 波形平直, 几乎不产生飞溅, 焊点表面质量好。经试验, 在单相工频交流焊机焊接100 点情况下, 三相中频逆变直流点焊机可以达到普通焊机的两倍以上;焊接有镀层的板材, 三相中频逆变直流点焊机可以达到普通焊机的3 倍以上, 三相中频逆变直流点焊机工作更稳定, 焊接效果更好。

3) 焊接变压器更轻:智能中频逆变伺服机器人焊接系统的钳体、焊接变压器、次级整流部分为一体式, 与单相工频交流焊机重量相比较:智能中频逆变伺服机器人焊接系统的钳体、焊接变压器、次级整流部分重量为单相工频交流焊机的1/2, 设计工艺好的厂家可以达到1/3 甚至更低。

4) 可焊接材料更广:三相中频逆变直流点焊机工作频率在1000HZ以上, 加上直流焊接方式, 所以焊接时热效率远高于工频交流点焊机, 三相中频逆变直流点焊机具有对普通低碳钢板、铝、镀锌钢板、高强度钢板、多层板焊接、非常薄的材料等进行组合焊接的特性。

5) 控制精度更高:三相中频逆变直流点焊机响应时间为单相工频交流焊机的1/20, 电流上升时间更快, 时间控制精度更高。

3 机器人点焊焊钳

目前中国市场上机器人点焊焊接中使用的点焊焊钳分为:气动点焊焊钳和伺服点焊焊钳。

3.1 气动点焊焊钳

有控制容易、结构简单、易维护保养等优点, 占据着大部分市场。缺点主要集中在浪费能源、焊接效果不理想、需要提供稳定气源、焊接压力不能精确控制等问题, 下面是主要缺点说明:

工作时焊接接压力控制精度不够, 焊接压力只能为固定值, 不能实时控制。

工作时不能有效控制电极杆的移动速度, 对被焊件冲击力大, 对非常薄的材料等进行焊接时工件容易产生变形。

工作时噪音大, 工频焊接变压器工作时噪音大。工作时焊点易产生飞溅, 操作工人随时都有被烫伤的危险。

气动焊钳需要提供气源。

安全系数低, 工作时焊点易产生飞溅, 操作工人随时都有被烫伤的危险。

3.2 伺服点焊焊钳

在中国伺服控制技术的快速发展, 伺服控制技术用在点焊焊钳上已成为必然趋势。伺服点焊焊钳由:伺服电机、中频点焊变压器、次级整流器、点焊焊钳等构成。伺服电机用来控制电极杆行走, 用来代替气动点焊焊钳的气缸。伺服电极用来实现工作过程中电极杆的直线运动, 由机器人控制系统直接控制, 是机器人本体的最后一个控制关节, 伺服电机要与机器人本体伺服电机品牌一致, 要与机器人控制系统兼容。也就是说电极头的直线运动全由机器人控制系统直接控制, 精度更高。

1) 伺服点焊焊钳优点

焊接质量高:点焊焊接过程中焊接压力的高低对焊接影响非常大, 在工作时焊接压力的实时控制, 是最大的难题, 也是决定焊接质量的重要环节。就伺服点焊焊钳而言, 最大的特点就是实现了工作时焊接压力的实时控制, 解决了最大的难题, 伺服点焊焊钳能精确控制每个焊点在焊接时的电极头压力值, 消除了因电极压力因素造成的点焊质量影响。伺服点焊焊钳可以将电极头运动过程分解成多时段控制, 加压曲线能达到最好, 有效地控制了焊接飞溅问题。另外, 在电极头直线运动过程中, 不仅可以多时段控制电极压力, 还可以实现电极头软闭合, 就是在电极头接触到被焊工件时实现无冲击加压, 没有了对工件的冲击, 工件不会产生变形, 间接提高了焊接质量。

2) 电极头使用寿命更长久

通过实验可以得到电极头的磨损数据, 另外伺服点焊焊钳在工作时通过编码器的反馈信息, 可以计算出上下电极接触焊接时的间距。利用以上数据可以计算出焊核的直径, 再与原始焊核的直径进行对比, 再根据比对结果自动补偿焊接电流的大小和上下电极接触焊接时的间距, 进而保证了焊接质量、提高了电极的使用寿命、降低了电极的更换次数。

3) 工作效率高

伺服点焊焊钳在点焊机器人点焊位置移动过程中同时进行电极头的直线运动, 实现同步运动, 这样就缩短了连续工作的周期, 电极头在当前焊点与下一个焊点之间的移动过程中电极头就可以开始直线运动, 在焊完当前焊点电极头分离开的同时, 点焊机器人就可以带动伺服点焊焊钳向下一焊点位移, 因同步移动降低了工作时间, 工作节拍更快, 电极头张开的位置可以根据被焊工件的不同任意调整, 在不与被焊工件发生干涉或碰撞的前提下减少电极头张开距离, 缩短了工作时间, 提高了工作效率。