高强钢的感应—电弧机器人自动螺柱焊工艺及质量控制

发布时间：2017-09-28 00:21

  本文关键词：高强钢的感应—电弧机器人自动螺柱焊工艺及质量控制

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【摘要】：本文针对电弧螺柱焊在中碳调质高强钢应用中产生焊接质量问题,结合感应—拉弧复合热源螺柱技术,机器人自动化焊接技术,并在之前课题研究的基础之上,优化了原有的感应—拉弧复合热源机器人自动工作站机头。针对性的对中碳调质高强钢中产生的质量问题如：冷裂纹、凸台成型不完整、飞溅大等焊接质量影响因素进行了中碳调质高强钢的工艺实验。满足在实际生产应用当中对螺柱位置要求的可达性、通用性需求。通过采用伺服控制和三爪气缸优化设计了复合热源机器人工作站机头,实现了在车体结构当中不同位置焊接需求、提高了焊接工作效率。由于机头的修改使机头前段加重所以修改优化了感应—拉弧复合热源机器人自动工作站的自动焊枪,对修改过后的自动焊枪和感应—拉弧复合热源机器人自动工作站整体进行了工艺实验。对在重型车辆中常用的四种不同板厚的中碳调质高强钢：685、675、616、603进行了工艺实验。并针对中大型车辆在实际的使用中,对螺柱结构的韧性要求进行了冲击韧性实验和微观组织的分析。针对中碳调质高强钢中的冷裂纹萌生和扩展原因了进行了对车身箱体的模拟实验。结果表明使用了结构优化设计后的感应—拉弧复合热源机器人自动工作站螺柱焊焊缝成型良好,焊接质量优秀、焊接效率高。同时对中碳调质高强钢在复合热源螺柱焊焊接和电弧螺柱焊两种焊接状态进行组织分析和残余应力分析。并通过二维箱体模拟外部应力环境下的声发射检测对结果进行验证实验。结果表明,使用复合热源电弧螺柱焊可有效的消除中碳调质高强钢的残余应力,并且在拘束条件下,使用复合热源电弧螺柱焊焊接方法可以有效的消除电弧螺柱焊冷裂纹。最终证实了感应—拉弧复合热源机器人自动工作站具有良好的实际应用意义。
【关键词】：螺柱焊 焊接机器人 焊接成型 冷裂纹
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409;TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 感应-电弧复合热源螺柱焊技术简介9-11
• 1.2.1 电弧螺柱焊技术原理9-10
• 1.2.2 电磁感应加热技术原理10-11
• 1.2.3 感应-电弧复合热源螺柱焊11
• 1.3 国内外螺柱焊技术及其机器人自动化发展现状及趋势11-13
• 1.4 本课题研究内容及创新内容13-15
• 1.4.1 课题研究内容13-14
• 1.4.2 课题创新内容14
• 1.4.3 实验方案设计14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 2 感应-拉弧机器人自动工作站优化16-23
• 2.1 感应-拉弧机器人自动工作站机头的小型化优化设计16-22
• 2.1.1 螺柱焊接机头设计思路16
• 2.1.2 螺柱焊枪及感应热源固定设计16-19
• 2.1.3 感应-拉弧机器人自动工作站焊枪结构优化19-21
• 2.1.4 感应-拉弧机器人自动工作站自动送料机构设计21-22
• 2.2 本章小结22-23
• 3 中碳调质高强钢的感应-拉弧机器人自动焊的工艺实验23-35
• 3.1 感应-拉弧机器人自动螺柱焊试验材料23-24
• 3.2 感应-拉弧机器人自动螺柱焊试验工艺参数的确定24-26
• 3.2.1 感应加热时间温度参数的确定24-25
• 3.2.2 焊接工艺参数的确定25-26
• 3.3 中碳调质高强钢的工艺实验26-34
• 3.3.1 685中碳调质高强钢感应-拉弧机器人工艺实验26-28
• 3.3.2 616中碳调质高强钢感应-拉弧机器人工艺实验28-30
• 3.3.3 675中碳调质高强钢感应-拉弧机器人工艺实验30
• 3.3.4 603中碳调质高强钢感应-拉弧机器人工艺实验30-33
• 3.3.5 不同位置及模拟车体的焊接工艺实验33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 中碳调质高强钢的微观组织及力学性能实验35-46
• 4.1 中碳调质高强钢的微观组织分析35-41
• 4.1.1 685和616中碳调质高强钢的微观组织分析35-38
• 4.1.2 603和675中碳调质高强钢的微观组织分析38-41
• 4.2 中碳调质高强钢的力学性能实验41-45
• 4.2.1 冲击韧性实验设计41
• 4.2.2 不同牌号的中碳调质钢复合热源螺柱焊的冲击实验41-42
• 4.2.3 不同板厚的中碳调质钢复合热源螺柱焊的冲击韧性实验42-43
• 4.2.4 冲击试样的断口分析43-45
• 4.3 本章小结45-46
• 5 中碳调质高强钢的复合热源冷裂纹发展及萌生研究46-58
• 5.1 中碳调质高强钢中冷裂纹产生的原因及检测手段46-48
• 5.1.1 感应-拉弧螺柱焊中裂纹的产生原因46
• 5.1.2 声发射检测方法46-47
• 5.1.3 声发射检测的定位方法47-48
• 5.2 二维箱体应力模拟实验及残余应力检测48-52
• 5.2.1 复合热源螺柱焊及螺柱焊残余应力测量48-49
• 5.2.2 二维箱体的应力状态模拟49-52
• 5.3 二维应力模拟下的675、685中碳调质钢声发射检测52-57
• 5.3.1 声发射模拟实验设计52-53
• 5.3.2 685二维箱体的声发射模拟实验及结果分析53-55
• 5.3.3 675声发射模拟实验55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62

【参考文献】

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1 刘培生;;泡沫金属在双向承载条件下的力学性能[J];稀有金属材料与工程;2006年07期

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本文编号：932759