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自适应控制自动化焊接设备

　　该类专机是一种自动化程度较高的焊接设备。它配备传感器和电子检测线路，对焊缝的轨迹自动导向和跟踪，有的设备还可以对焊接参数如焊接电流、焊接电压、焊接速度等实现闭环控制，整个焊接过程按预先设置的程序和工艺参数自动完成。比如，大一点的筒体或管类零件，如右图所示， 要保证工件的一致性和达到很高的配合精度是非常困难的，需要花费更大的成本。该焊接专机采用了弧长跟踪和焊枪摆动器。由于工件表面的凹凸不平，需要焊枪随着工件表面的高低不平，需要进行上下运动，以保持焊枪与工件表面的距离一致，从而保证电弧的稳定性。同时可以自动实现多层焊接。若焊接两层，当焊接完一周后，跟踪检测到表面高度增加，则可以自动将焊枪****。

自动焊接专机的构成和说明

　　自动焊接专机是用于自动化生产的，要求人工或者机械手上下工件，焊接工装夹具自动将工件固定，*，自动启动焊接电源的电弧，自动送丝和焊枪或工件的自动移动，焊接完成后自动退回，人工或机械手取下工件，其组成主要由焊接系统、机械系统、电气控制系统构成。

1、焊接系统

　　焊接系统包括焊接电源及焊枪，主要有*弧焊机、CO2焊机、MIG/MAG焊机、等离子焊机、埋弧焊机等等。当然，也有电阻焊，火焰焊、激光焊、电子束焊等焊接形式，由于篇幅有限，我们在此只叙述前面****常用的几种焊接电源。

　　前述几种焊接电源，*弧焊机和等离子焊机可以采用焊缝金属自身融合，将两个工件焊接在一起，也可加上自动填丝机，完成较厚工件的焊接。CO2/MIG/MAG焊机及埋弧焊机都有自身的送丝系统，通过焊枪中心端部将焊丝送出。焊接参数由焊机上的控制旋钮调节。

2、机械系统

　　机械系统主要由床身机构、工装夹具及工件辅助支撑机构、焊枪微调机构、焊接工件或者焊枪移动机构等。****常用、****典型的是直线焊接专机和环缝焊接专机，分别如图所示

　　由于各类焊接工件的形状，尺寸，焊缝位置等等的不同，每个设计人员的设计思路不同，所以焊接专机的样式也千奇百怪，以右图设备，我们详细讲解构成思路。

　　2.1 床身机构:床身主要对设备起支撑作用，可以用铸造件或者焊接件构成。由于铸造件生产周期长，成本高，所以现在基本上采用型材和钢板焊接后，经退火、精加工而成，可以快速制造和成本低，得到大量使用。

　　2.2 工装夹具及辅助支撑机构：如图示，可以根据工件的加工面或*孔，固定工件的相对位置，可以采用手动、气动、电动、液压控制夹具运动，实现装夹和*工件。

　　2.3 焊枪微调机构：要焊枪对准焊缝，需要对焊枪的X﹨Y﹨Z向进行三维调节，是焊枪的指向对准焊缝，同时根据焊接工艺要求，还需实现各方向的旋转功能。

　　2.4 焊接工件或焊枪的移动机构：要完成直线、圆周或曲线焊缝的焊接，需要焊枪与工件的焊缝的轨迹的相对运动才能完成焊接要求。可以选择焊枪移动，也可选择工件运动。这个需要根据工件的形状和尺寸来决定设计思路。其设计原则是机构****简单、控制****简单、工人装卸工件方便为主。如图，环缝焊机是工件运动，焊枪不动。直缝焊机是工件不动，焊枪直线运动。

3、电气系统

　　电气控制系统主要控制夹具的装夹和*，焊机的启动和停止，焊枪或工件的运动，输送装置的进出等等。如右图所示，含自动/手动转换，收弧有无控制，焊接速度的调整和显示，焊接电源的开关及急停开关等。

　　电气控制系统一般由继电器、PLC可编程控制器、单片机、数控系统、计算机控制。在焊接生产现场，由于焊接飞溅多，水电气线路复杂，电磁干扰大，所以****常使用的继电器、PLC、数控系统。而PLC由于兼顾了继电器的功能，又可以实现编程控制。随着技术的发展和新产品的出现，现在的PLC还能实现更加复杂的功能，如部分数控功能，如圆弧插补等。所以PLC控制技术在自动焊接专机里得到了广泛的应用。

各种压焊方法的共同特点，是在焊接过程中施加压力，而不加填充材料。多数压焊方法，如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的，有益合金元素烧损和*元素*焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也****了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的****接头。

焊接时形成的，连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时，会受到焊接热作用，而发生了*和性能变化，这一区域被称作为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等方面的不同。恶化焊接性这就需要调整焊接的条件，焊前对焊件接口处的预热、焊时保温和焊后热处理，可以****焊件的焊接质量。

另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。

现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接（正交接)和角接等。

对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。

厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。

搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。

采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中；焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。

角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所****，多用于封闭形结构的拐角处。

焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、****。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。