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已經(jīng)成為材料加工與先進制造技術領域的研究熱點之一?；『附饘俪尚尉哂谐杀镜?，效率高等優(yōu)點，但是由于弧焊過程中可調參數(shù)多、焊接熔池形狀可控性較差、熱循環(huán)復雜等因素的存在，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行了弧焊金屬成形應用基礎研究，該研究對于金屬弧焊快速成形的應用具有重要的理論意義和實際應用價值。
　　 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、硬件方面進行了設計；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)程序的轉換問題；
　　 2)進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^疊層堆焊進行的，熱循環(huán)過程比一般焊接過程復雜得多。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)預測方法在線預測工件初始溫度(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)絡方法進行擬合分析。由焊縫成形特征尺寸熔寬B、熔深H、余高h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)律進行研究，提出了短路過渡形式與噴射過

5、渡形式相結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行了接頭組織分析、維氏硬度及表面應力等性能測試。研究結果表明，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