Какие процессы механической обработки входят в состав сварочных роботов?

Сварочные роботы — это устройства, которые интегрируют автоматизированные сварочные технологии и могут выполнять различные сварочные процессы. Типы процессов в основном классифицируются в соответствии с принципом сварки, источником тепла и сценарием применения. Ниже приведен анализ распространенных классификаций процессов и характеристик сварочных роботов:

I. Процесс дуговой сварки (наиболее распространенный тип)

Использование высокой температуры, генерируемой электрической дугой, для плавления основного материала и сварочной проволоки, образуя сварной шов. Подходит для большинства металлических материалов.

1. Сварка плавящимся электродом в защитных газах (GMAW)

Принцип: электрическая дуга создается между непрерывно подаваемым расходуемым электродом (сварочной проволокой) и основным материалом, используя инертный или активный газ для защиты сварочной ванны.

Подтипы:

MIG-сварка (сварка плавящимся электродом в инертных газах): используется инертные газы, такие как аргон и гелий. Дуга стабильна, качество сварки высокое. Подходит для цветных металлов, таких как алюминий, нержавеющая сталь и медь.

MAG-сварка (сварка плавящимся электродом в активных газах): используется смесь газов аргон + углекислый газ, кислород и т. д. Низкая стоимость и подходит для углеродистой стали и низколегированной стали, например, для сварки кузовов автомобилей.

Применение роботов: оснащен механизмом подачи проволоки и системой управления потоком газа, он может обеспечить высокоскоростную сварку и отслеживание сложных траекторий.

2. Аргонодуговая сварка (TIG сварка / GTAW)

Принцип: используется вольфрамовый электрод в качестве нерасходуемого электрода для создания дуги, которая плавит основной материал. Присадочная проволока (опционально) добавляется, а аргоновый газ защищает сварочную ванну. Дуга стабильна, сварной шов эстетичный.

Характеристики: высокая точность сварки, подходит для тонких листов (0,5 мм ~ 3 мм) и прецизионных деталей, таких как компоненты из титанового сплава для аэрокосмической отрасли и медицинские изделия из нержавеющей стали.

Конфигурация робота: требуется высокоточное устройство подачи проволоки (если используется присадочная проволока). Скорость сварки ниже, но очень контролируемая.

3. Сварка плавящимся электродом в углекислом газе (CO₂ сварка)

Принцип: используется углекислый газ в качестве защитного газа, сварка плавящимся электродом. Низкая стоимость и высокая эффективность наплавки.

Применение: в основном используется для сварки толстых листов углеродистой стали и низколегированной стали, таких как стальные конструкции и строительные машины. Роботы могут быть оснащены функциями колебания для улучшения формирования сварного шва.

4. Сварка под флюсом (SAW)

Принцип: дуга горит под зернистым флюсом, и сварочная проволока плавится, при этом флюс образует шлак, покрывающий сварной шов. Высокий тепловой КПД и стабильное качество сварки.

Применение роботов: подходит для длинных прямых сварных швов или толстых заготовок (например, сосудов под давлением и палуб судов). Требуется консольная или портальная роботизированная система.

II. Процесс сварки сопротивлением (подходит для соединения тонких листов)

Тепло сопротивления генерируется током, протекающим через контактную поверхность заготовки и прилегающие области, нагрев и прессование для образования точек сварки или сварных швов.

1. Точечная сварка

Принцип: используются столбчатые электроды для локального приложения давления к заготовке и подачи электричества для образования точечного сварного соединения.

Применение роботов: сварка кузовов автомобилей (например, дверей и шасси), оснащена многоточечными сварочными пистолетами или сервоприводными сварочными клещами для достижения высокоскоростного массового производства.

2. Шовная сварка

Принцип: используется вращающийся дисковый электрод для зажима заготовки и подачи электричества для образования непрерывно перекрывающихся точек сварки (сварных швов) с хорошей герметичностью.

Сценарии применения: сварка топливных баков, сосудов под давлением и трубопроводов. Робот должен точно контролировать давление электрода и скорость сварки.

III. Процесс сварки высокоэнергетическим лучом (высокая точность, высокая плотность энергии)

1. Лазерная сварка

Принцип: используется высокая плотность энергии, генерируемая фокусировкой лазерного луча, для плавления основного материала, что позволяет достичь сварки глубоким проплавлением или сварки теплопроводностью.

Характеристики: высокая скорость сварки (может достигать более 10 м/мин), малая деформация, высокая точность. Подходит для тонких листов (0,1 мм ~ 2 мм) и прецизионных деталей (например, токоотводов батарей и электронных компонентов).

Интеграция робота: оснащен волоконным лазерным источником и системой сканирования гальванометром, он может обеспечить трехмерную сварку по сложной траектории.

2. Электронно-лучевая сварка (EBW)

Принцип: высокоскоростной электронный луч бомбардирует поверхность заготовки, и кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию для плавления материала. Необходимо проводить в вакуумной среде.

Преимущества: большое соотношение глубины проплавления к ширине шва (может достигать 50:1), подходит для толстых деталей (10 мм ~ 100 мм) и материалов с высокой температурой плавления (таких как титановые и вольфрамовые сплавы), например, компонентов авиационных двигателей.

IV. Другие сварочные процессы

1. Сварка шпилек

Принцип: один конец шпильки находится в контакте с основным материалом, и подается электричество для создания дуги, плавящей контактную поверхность, а затем быстро прижимается для завершения сварки.

Применение роботов: крепление шпилек кузовов автомобилей, сварка соединителей стальных конструкций, оснащен автоматическим механизмом подачи шпилек и сварочным пистолетом.

2. Сварка трением с перемешиванием (FSW)

Принцип: используется вращающийся перемешивающий штифт для трения о основной материал с целью генерации тепла, вызывая пластическую деформацию материала и образование твердотельного соединения без плавления.

Характеристики: подходит для легких металлов, таких как алюминиевые и магниевые сплавы. Высокая прочность сварного шва и малая деформация. Используется в аэрокосмической и железнодорожной отраслях (например, полы вагонов высокоскоростных поездов).

3. Плазменная сварка (PAW)

Принцип: сжатая дуга образует плазменный луч с более высокой плотностью энергии, чем при TIG-сварке, что позволяет проплавлять более толстые материалы (3 мм ~ 10 мм). Обеспечивает более высокую скорость сварки и подходит для сварки труб из нержавеющей стали и титановых сплавов.