摘要：本文以弧焊机器人焊接t形接头90°角焊缝为例，通过分析焊接轨迹点的设置、焊接参数的选择、焊枪角度等对焊缝质量的影响，进行了CO2焊接工艺试验。试验结果表明，正确设置焊接轨迹点，合理选择焊枪的功能和参数，可有效提高焊接质量和焊接效率，具有一定的参考意义和价值。
关键词：中厚板；T型接头；CO2焊；新型焊接工艺
1.中厚板T型接头焊接的工艺现状
钢结构焊接过程的大部分时间里，当前广泛使用的方法是t形接头焊接更一般的CO2焊焊接过程的主要操作过程可以分为以下三个步骤：一是打底焊道用埋弧焊的焊接参数，第二个是碳弧气刨清除根，除去根焊接缺陷，三是用埋弧焊机焊接。但是，这种方法也有明显的缺点：①先焊面埋弧焊焊缝因采用大焊接参数易出现焊接缺陷，主要是焊接裂纹。②清根时刨掉了钝边，使得焊接时钝边对横向收缩的限制作用彻底失去，在残余应力的作用下进一步产生收缩。③气刨后焊接，被焊金属多次加热对热影响区的组织和性能影响较大，接头性能下降。④气刨时两侧母材都要被刨掉，而气刨的表层含碳量高，对焊缝的力学性能产生影响。
对上述问题，综合起来比较好的解决办法就是利用弧焊机器人，通过稳定的标准化操作，降低可能的误差。
2.焊接工艺的实例研究
中厚板现场焊接时填充焊材熔敷金属量大，焊接时间长，热输入总量高，构件施焊时焊缝拘束度高、焊接残余应力大，焊后应力和变形大。施焊过程中，易产生冷、热裂纹。
2.1中厚板T形接头90°拐角焊缝试件组成
钢结构的焊接过程中，目前广泛使用的方法是更一般的t形接头焊接CO2焊接过程的主要操作过程可以分为以下三个步骤：一是打底焊和埋弧焊焊接参数，第二个是碳弧气刨清除根，除去根焊接缺陷，三是埋弧焊机焊接。然而，这种方法也有明显的缺点：
材料为Q235。②底板尺寸：200mm×200mm×10mm；立板尺寸：120mm×80mm×10mm。③装配要求：底板和立板采用立装，无间隙。④焊接要求：焊缝表面平整光滑无气孔、咬边、未熔合、裂纹，焊脚10mm。⑤焊材及直径：AWS ER70－6，φ1.2mm。⑥保护气体为80%Ar+20%CO2。⑦焊接设备：松下TM1400弧焊机器人+ 350GS4弧焊电源。
2.2 程序点的设置影响
被试件的板厚选择10mm的T形接头角焊缝与90°拐角焊缝程序点设置，采用直线摆动插补结束点与圆弧摆动插补起始点的衔接轨迹点，选用以下两种试验方式。
①直线摆动插补结束点与圆弧摆动插补起始点的衔接轨迹点，重叠区长度为0。
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②圆弧摆动插补路径向直线摆动插补后退，摆动路径重叠区长度为2～3mm。
T形接头角焊缝与90°拐角焊缝处出现脱节现象，焊缝成形不良，影响焊缝质量。对其编程位置取点分析可知，T形接头角焊缝与90°拐角焊缝圆弧节点处，焊接点未移动，焊枪摆动幅度大，螺距增大，焊缝出现局部脱节现象，结果表明焊枪摆动幅度越大焊缝脱节越大。从焊缝形貌可知，直线摆动结束点与圆弧摆动起始点重叠区长度2-3mm，确保焊枪摆幅相同，直线摆动螺距与圆弧摆动螺距相同，焊缝成形美观，鱼鳞纹均匀细密，高低宽窄基本一致。
2.3摆动周期与频率对焊接效果的影响
T型接头焊缝角焊缝和90°角采用单层单通道编程方法进行焊接工艺。在焊接过程中，由于铁水的凝固时间和铁水本身的重力作用，焊缝截面的形成有以下两种形式。
测试了振幅点的停留时间和参数。根据传热和流动的原理，如果上下振幅保持相同的时间点在焊接过程中，由于铁水的重力影响，焊缝形成和上面的振幅会适当增加停留时间，以避免上层地位的削弱。较低振幅点可适当缩短停留时间，较低位置的熔铁量可相对减少。
2.4设备参数对焊接质量的影响
T形接头角焊缝在与90°拐角焊缝焊接时，由于焊枪角度旋转，但焊枪焊丝端部焊接点并未移动，热输入瞬时增大，熔敷金属增多出现堆积和外流，易出现焊瘤，焊脚产生未熔合现象。针对这一问题，分别采用不同焊接参数对T形接头角焊缝进行摆动和不摆动焊接试验。
当T形接头角焊缝与90°拐角焊缝选用同一焊接参数时焊后角焊缝较凸，90°拐角焊缝易产生堆积凸起、未熔合等缺陷，未能满足质量要求。即T形接头角焊缝和90°拐角焊缝都采用参数，90°拐角焊缝存在比较明显的凸起缺陷，成形质量差。造成焊缝凸起的关键是电流过大，90°拐角区域热输入过大，熔敷金属增多，因此，适当减小拐角焊缝的热输入后，即T形接头角焊缝采用参数，90°拐角焊缝采用参数组合，90°拐角焊缝凸起缺陷有明显改善。
根据试验结果对比可知，随着焊接过程的进行，T形接头的底板、立板、熔池温度均升高，热输入在拐角区域汇集，温度梯度减小，在铁液重力和表面张力作用下，铁液堆积和下趟速度加快，造成成形不良。因此，在采用两组参数组合焊接，即在拐角区域采用小电流焊接，减小热输入，可有效避免拐角区熔池温度过高，提高拐角焊缝熔池温度与直线熔池温度匹配程度，可有效避免拐角区焊缝铁液堆积和凸起，整体成形质量良好。
2.5 中厚板T型接头CO2焊接措施选择
（1）板材T形接头90°拐角的焊缝处理，直线对轨迹编程，其结束点要满足拐角处圆弧编程的轨迹起始点基本一致的要求，重叠区的有效宽度限定在1-4mm，这样就能有效防止脱节问题发生。
（2）对T形接头90°拐角焊缝实施摆动焊操作时，可以适当加大上振幅点的焊接驻留时间，防止发生咬边现象；同时，也要适当降低下振幅点的焊接驻留时间，防止发生铁液凸起和堆积的问题。
3.结束语
综上所述，板材广泛应用于各种工业和建筑领域，其加工操作和加工质量决定了最终产品的性能。在此基础上，企业充分考虑采用更好的焊接工艺，以达到各种特定的焊接规范和质量要求。
参考文献：
[1]林尚扬，陈善本，李成桐.焊接机器人及其应用[M].北京：机械工业出版社，2009，8.
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[3]李显民，王伟昌.中厚板T型接头多道焊的焊接过程数值模拟及工艺参数优化.[J]青岛理工大学学报，2016，7.
论文作者:魏增华
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/13
标签：拐角论文; 焊枪论文; 参数论文; 圆弧论文; 振幅论文; 质量论文; 熔池论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;