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焊接技术的应用及发展趋势
1. 电阻焊的节能及控制技术
目前,电阻焊机大量使用交流50Hz的单相交流电源,容量大、功率因数低。发展三相中频电阻焊机、三相次级整流接触焊机和IGBT逆变电阻焊机,可以解决电网不平衡和提高功率因数的问题。在标准焊接电流的条件下中频点焊机按设置的焊接电流无飞溅。焊接电流小、电极发热量小,延长了电极使用时间,同时可进一步节约电能,利于实现参数的微机控制。由于焊接回路小型轻量化还可进一步减轻设备重量。
2. 二氧化碳焊机气体保护焊接技术
(1)表面张力过渡波形控制技术:用2个电流脉冲完成1个熔滴过渡,第1个脉冲形成熔滴直至熔滴与工件短路;第2个脉冲是1个短时窄脉冲并不断检测di/dt,同时控制电流脉冲值,以产生适当的电磁收缩力,使熔滴颈部收缩,靠熔池表面张力拉断,完成1个熔滴过渡而不产生飞溅。
(2)逆变电源波形控制技术:利用逆变电源良好的动特性和可控性,采用波形控制,在短路阶段初期抑制电流上升,以减少大颗粒飞溅,并利于熔滴在熔池铺开;当熔滴在熔池铺开后,使电流迅速上升,以加速形成缩颈,使小桥爆断时飞溅减少。
(3)氩弧焊机氩弧焊新技术:氩弧焊有非熔化极和熔化极两种,均用于汽车工业有色金属和高合金钢焊接中。为改善二氧化碳焊机CO2气体保护焊的成形和减少飞溅,采用加入80%或20%Ar的混合气体保护焊。3. 激光和电弧复合热源焊接
由于激光焊接成本较高,因此以激光为核心的复合热源焊接技术孕育而生。现在研究最多、应用最广的是激光-电弧复合热源焊接技术,主要目的是有效利用电弧热源,在较小的激光功率条件下获得较大熔深,同时提高激光焊接对焊缝间隙的适应性,实现高效率、高质量的焊接过程。哈尔滨焊接研究所在该方面的研究做了大量的工作,这一新型焊接技术,目前研究工作主要集中在这种焊接方法的工艺特点上,对于激光+电弧复合热源焊接时激光与电弧的相互作用机理、焊接热源的特性等课题有待于从理论上进一步研究。
汽车工业焊接总体发展趋势
1.发展焊接机器人自动化柔性生产系统
从目前发展来看,自动化柔性生产系统是汽车焊接的发展趋势,而工业机器人因其自动化和灵活性在轿车生产中得到大规模使用。在焊接方面,主要使用的是六自由度点焊机器人和弧焊机器人。且机器人具有焊钳储存库,可根据焊装部位的不同要求或焊装产品的变更,自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人驾驶的更具柔性化的感应导向小车。
2.发展轻便组合式智能自动焊机
近年来,国内的汽车制造厂都非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上。各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制,自动完成工件的传送和焊接。机器人的动作采用点到点的序步轨迹,具有很高的焊接自动化水平,既改善了工作条件,提高了产品质量和生产率,又降低材料消耗。
3.发展计算机与信息技术
随着计算机与信息技术的工业应用,促进了传统的二氧化碳焊机焊接生产向“精量化”的制造方式转变。
基于虚拟现实建模的机器人焊接过程仿真技术提供了关于工件、夹具和机器人焊枪姿态的三维信息,已大量地应用于焊接过程策划、工艺参数优化以及焊接夹具设计等各个环节。对加快焊接程序的编制、缩短现场调试时间及焊接过程位置信息的准确获取具有重要应用价值。同时,仿真技术也运用于焊缝质量的评估及焊后的应力与变形预测。在新车型设计阶段还可以对多种材料的连接方式及疲劳性能、冲击性能等进行综合考虑,通过对接头的仿真作出适用性评价。
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