开合式磁控螺柱焊接装置设计与研究

发布时间：2020-05-28 17:34

【摘要】：螺柱焊具有焊接简单、成型快等优点,被广泛应用到汽车、船舶、桥梁、路面等各个领域。目前,国内外对螺柱的需求量逐年增加,对焊接的质量要求越来越高。焊接工人的数量已经不能满足市场需求,开始尝试使用机器人进行焊接作业。但设计的焊接机器人在工作过程中,出现偏焊、焊接不均匀等问题。本文主要以焊接机器人工作过程出现的问题为研究对象,设计适合机器人的磁场装置控制焊接电弧,避免出现偏弧现象,控制焊接金属熔融量,使焊接的螺柱变得均匀。主要研究内容如下所述:1.选择适合螺柱焊接的磁场形式:分析横向磁场、纵向磁场、尖角磁场、旋转磁场是否适合螺柱焊接,最终选择旋转磁场控制螺柱焊接电弧;还对磁场控制焊接电弧进行力学分析,分析其可行性以及原理。2.设计开合式磁场装置:参考三相异步电机原理,采用六个磁极进行励磁,设计的磁场装置主要包括励磁铁芯、励磁线圈、导磁杆、开合式机构、励磁电源、PLC控制程序以及绝缘处理。磁场装置采用开合式,不会对机器人造成干涉;磁场装置使用PLC控制,可以实现自动化。3.对磁场装置进行分析:使用ANSYS对磁场装置进行谐波磁场分析,改变影响磁场强度的相关因素,观察它们磁感线分布和磁场强度变化。发现当线圈匝数和导磁杆与铁芯轴向夹角发生改变时,磁场发生畸变,但畸变程度很小,对磁场影响很小。并根据分析结果对设计的磁场装置参数进行选择,使磁场装置的空间充分利用,使磁场装置产生的磁场强度最大化。4.磁控螺柱焊接实验:当焊接机器人出现偏弧现象时,把磁场施加在螺柱的焊接区域。通过调整励磁电源电压,改变磁场装置的磁场强度大小,进行多次焊接试验。通过对比施加磁场前后、不同磁场强度条件下,螺柱的焊接质量。可知施加磁场能够控制焊接电弧,避免出现偏弧现象,还能控制焊接金属的熔融量,使焊接的螺柱变得均匀,说明本设计的可行性。
【图文】：

螺柱焊,螺柱,板件

也可用于铝板及水下焊接。螺柱焊就是在螺柱与板件之间通电产生电弧，产生高温使焊接处金属熔化，然后在螺柱上端施加压力，迅速地将螺柱压入熔融区，待焊接金属液冷却后，螺柱和板件融合在一起。螺柱焊具体步骤，如图1-1所示。图 1-1 螺柱焊具体步骤

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通过外部施加磁场来控制焊接电弧，从而提高焊接质量、改善焊接外观成形，已经取得优异的成果。图1-2 弧柱区示意图把磁控焊接技术和螺柱焊技术结合起来，即磁控螺柱焊接技术。它是通过在外部施加磁场控制焊接电弧以及焊接金属熔融量，施加磁场能避免焊接出现偏弧现象，还能使熔池区液态金属均匀分布于螺柱周围，从而提高螺柱的焊接质量。大多数焊接机器人或焊枪在焊接时，都会出现偏焊、焊接不均匀等问题。本文以此为研究背景，希望设计出适合焊接机器人的磁场装置，控制焊接电弧及焊接金属熔融量，解决上述问题，提高螺柱焊接机器人的焊接质量。1.2 电弧螺柱焊简介及国内外研究现状1.2.1 螺柱焊简介及分类目前，，螺柱焊一般采用手工螺柱焊枪来实现焊接过程，其中引弧、挤压过程由焊枪中电磁机构完成
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG453.3

【参考文献】