高强钢的感应-电弧机器人自动螺柱焊工艺及质量控制

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。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 感应-电弧复合热源螺柱焊技术简介

1．2．1 电弧螺柱焊技术原理

1．2．2 电磁感应加热技术原理

1．2．3 感应-电弧复合热源螺柱焊

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

1．4 本课题研究内容及创新内容

1．4．1 课题研究内容

1．4．2 课题创新内容

1．4．3 实验方案设计

1．5 本章小结

2 感应-拉弧机器人自动工作站优化

2．1 感应-拉弧机器人自动工作站机头的小型化优化设计

2．1．1 螺柱焊接机头设计思路

2．1．2 螺柱焊枪及感应热源固定设计

2．1．3 感应-拉弧机器人自动工作站焊枪结构优化

2．1．4 感应-拉弧机器人自动工作站自动送料机构设计

2．2 本章小结

3 中碳调质高强钢的感应-拉弧机器人自动焊的工艺实验

3．1 感应-拉弧机器人自动螺柱焊试验材料

3．2 感应-拉弧机器人自动螺柱焊试验工艺参数的确定

3．2．1 感应加热时间温度参数的确定

3．2．2 焊接工艺参数的确定

3．3 中碳调质高强钢的工艺实验

3．3．1 685中碳调质高强钢感应-拉弧机器人工艺实验

3．3．2 616中碳调质高强钢感应-拉弧机器人工艺实验

3．3．4 675中碳调质高强钢感应-拉弧机器人工艺实验

3．3．4 603中碳调质高强钢感应-拉弧机器人工艺实验

3．3．5 不同位置及模拟车体的焊接工艺实验

3．4 本章小结

4 中碳调质高强钢的微观组织及力学性能实验

4．1 中碳调质高强钢的微观组织分析

4．1．1 685和616中碳调质高强钢的微观组织分析

4．1．2 603和675中碳调质高强钢的微观组织分析

4．2 中碳调质高强钢的力学性能实验

4．2．1 冲击韧性实验设计

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

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

4．2．3 冲击试样的断口分析

4．3 本章小结

5 中碳调质高强钢的复合热源冷裂纹发展及萌生研究

5．1 中碳调质高强钢中冷裂纹产生的原因及检测手段

5．1．1 感应-拉弧螺柱焊中裂纹的产生原因

5．1．2 声发射检测方法

5．1．3 声发射检测的定位方法

5．2 二维箱体应力模拟实验及残余应力检测

5．2．1 复合热源螺柱焊及螺柱焊残余应力测量

5．2．2 二维箱体的应力状态模拟

5．3 二维应力模拟下的675、685中碳调质钢声发射检测

5．3．1 声发射模拟实验设计

5．3．2 685二维箱体的声发射模拟实验及结果分析

5．3．3 675声发射模拟实验

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献