摘要：在国内的电梯行业中，电梯托架焊接工作大多选用传统的电弧焊焊接工艺。少数企业采用二氧化碳气体保护焊工艺手工焊接结构件。本文概述了机器人自动化焊接中二氧化碳气体保护焊焊接电梯托架工艺，分析了机器人保护焊工艺的优点，并指出了该焊接工艺流程，以供相关人员参考。
关键词：机器人焊接；电梯托架工艺；优点；电梯托架焊接流程
近些年来，随着我国经济的快速发展，基础设施的加强，建筑交通工具电梯的需求大大增强；而在电梯焊接工艺也取得了较大的进步，与此同时，相关行业对焊接工艺的质量和效率要求也不断提高。机器人自动化焊接中二氧化碳气体保护焊设备应用于电梯行业以来，电梯托架及承载构件的焊接质量和焊接提高了很大一步。这就需要焊接岗位工作人员深入了解和熟练掌握该行业最佳的焊接设备和工艺，逐步提升本行业焊技术水平，从而确保最终的焊接工作能够符合相关行业标准与工程要求。
一、电梯托架的机器人焊接二氧化碳气体保护焊的工艺原理
首先了解二氧化碳保护焊工艺，该工艺最早出现在20世纪中期，其工作原理主要是在焊接过程将二氧化碳活性气体作为保护气体，在导电系统在发生导电后，母材在二氧化碳活性气体环境中熔化产生成能够释放巨大热量的电弧。而二氧化碳活性气体自焊枪喷嘴均匀喷射在焊丝四周后，就在电弧周形成相应的气体保护层，从而直接将熔滴、熔池与周边空气真正隔离出来，这样就能够有效确保整个焊接过程的稳定与焊缝的优质[1]，
其次，自动焊接机器人，从60年代开始用于生产以来，其技术已日益成熟，焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。根据国际标准化组织（ISO）工业机器人属于标准焊接机器人的定义，焊接机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。
用机器人自动焊接技术可以提高焊接质量，甚至可以用它代替某些弧焊作业。电梯的主要承重构件采用冷作钣金焊接，板厚平均为2.5～10mm，焊接主要以T形接头、角接接头、搭接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量的好坏直接影响到电梯的安全性能。我公司采用OTC的RT5000水冷机器人OTC DM500型逆变CO₂焊机配1.2mm低碳实蕊焊丝后，使用后电梯托架大大提高了焊接件的外观和内在质量，并保证了质量的稳定性。
二、电梯托架的机器人焊接二氧化碳气体保护焊工艺的优点
（一）焊接效率高
采用二氧化气体保护焊工艺进行焊接，其熔化系数能够比相传统焊条电弧焊工艺高出20%多，同时相应熔化速度也比其快10%，这样其整体焊接效率至少比传统焊条电弧焊的工作效率提升了30%。而机器人自动焊接比人工二氧化气体保护焊工艺进行焊接效率又提高10%—15%。机器人没有疲劳，一天可24小时连续生产。机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确。
（二）电梯托架的焊缝抗裂性能强，接头质量好。稳定的焊接质量，保证批量生产的均一性。
二氧化碳气体保护焊本身是一种低氢焊接方式，再利用机器人进行焊接，接头质量更好，因为二氧化碳气体保护焊中CO₂隔绝了空气，所以其熔池面积非常有限，并且热影响范围也非常小，仅局限在焊接位置，这样焊缝中所扩散的氮物质和氢物质就非常少，从而使得焊缝就不容易开裂。此外，相较于传统的手工焊接，通过二氧化碳气体保护焊工艺完成的焊接其不平度仅为3‰，形变角度仅为5‰，焊接后变形量非常小[2]。
电梯托架结构复杂由厚薄板拼装焊接完成，如焊接电梯托架侧挡（5mm低碳钢）搭接接头要求焊缝无余高无凹陷强度高，机器人焊接时一般设定：焊丝前端与缝隙间隔1.2mm，焊缝结构强成型好，完全满足工艺要求。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决定作用。人工焊接随意性较大，无法真正实现标准化、一致化焊接，焊接效果波动性较大。采用机器人焊接时对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人的因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量是稳定的。而人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，因此很难做到质量的均一性。
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（三）节能降耗，焊接成本低
1，机器人自动焊用的二氧化碳保护焊与硅整流弧焊机工艺相比较，焊接过程中至少能够节省三分之一的电量，而相较于手工交流弧焊机，它在焊接过程中节省的电量多达三分之二。这样整个焊接工作节约用电资源。2，焊接过程中采用的二氧化碳活性气体来源广泛，气体采购成本低。3，在电梯制造行业中都使用中薄板拼搭焊接，无坡口方式，二氧化碳保护焊熔池又深，这样其焊缝面积就十分有限，从而使得其应用得填充金属量也较小，焊接成本随之降低。4，机器人焊接效率较快，这样就减少了焊接过程中的人工资金投入与工时资金投入。可见，采用机器人二氧化碳保护焊进行焊接，能够明显地节能降耗，同时其整个焊接成本也较低，仅为传统手工焊条焊接方式的50%。
（四）改善工人的劳动条件
采用二氧化碳气体护焊工艺进行焊接，过程十分安全采用机器人焊接工人只是用来装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等。对于岗位焊接工人来说不再手持笨重的手工焊钳，减少触电事故及职业病的危害，而且使工人从大强度的体力劳动中解脱出来。
三、电梯托架的机器人焊接流程中二氧化碳气体保护焊的工艺流程
（一）做好焊接前的准备工作
焊接前的准备工作是否充分，直接关系着焊接过程的顺利与否，影响着最终的焊接质量。在焊接施工中，工作人员应做好以四方面的准备工作。
1、技术准备：岗位工人在机器人焊接电梯托架前需要进行的技术准备工作为：熟悉产品图纸和该型产品结构；了解产品焊接板材类型；掌握产品焊接接头的工艺要求；认清机器人焊接程序。2、器材准备：岗位工人在机器人焊接前需要进行的器材准备工作为：检查CO₂气源气压，机器人、伺服焊机及工装的检验调试；机器人焊接程序的选择和参数调整，按生产工单领取焊接材料。3、焊接工件准备：焊前岗位工应检查焊件接头表面，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，应清除焊接接头的内外表面氧化物、油污、熔渣及其它有害物质。工件接头定位或工装卡钳定位时，控制对口错边量、组对间隙及棱角度等参数不超过按相应的产品制造、验收标准的规定。4、机器人焊枪焊接喷嘴处涂沫相关的喷嘴防堵剂，以防止焊接过程中，焊嘴与焊材粘连，避免焊枪喷嘴堵塞，影响焊接工作的顺利进行。
（二）电梯托架的机器人焊接明确焊接操作要点
在具体的机器人二氧化碳气体保护焊接工作中，岗位工人还必须熟练掌握以下四方面的操作要点。1，在焊接过程中，必须将焊件放置位置，通过焊接夹具准备定位焊接工件，以确保最终的焊接质量。2，岗位工人要科学调整好机器人的焊接程序以及焊接中机器人焊枪的运行轨迹，以使焊缝能够与金属有机结合，防止发生溢流、咬边等不符合相关标准的的焊接现象。3，在焊接过程中，岗位工人宜选择正确的焊枪焊接角度和焊接方向，以便获得较佳的焊接成果。4，岗位工人应该依据具体的焊件厚度、接头形式，找出最佳的焊接位置。
（三）避免焊接缺陷
在机器人二氧化碳气体保护焊焊接过程中，经常会出现气泡、假焊、焊缝裂口、蛇形焊缝等焊接缺陷。这主要是因为有些岗位工人不注重焊接前工作，经常在焊接部位存在杂质二氧化碳气体保护不足等情况下实施焊接。同时在焊接过程中，如果焊丝拉伸过长，电咀过度磨损，送丝管内阻力较大，就会产生蛇形焊缝，这就要求岗位工人机器人焊接操作实践中，必须提前清理焊接部位，确保焊接位置干净无杂质，并依据相关操作系数，规范焊接[4]。
结语
综上所述，机器人自动化焊接中二氧化碳气体保护焊工艺主要包括二氧化碳气体保护焊工艺和机器人自动化运行的特点。同传统电弧焊焊接工艺相比，该种焊接效率高、焊接耗能少、焊接成本低，岗位工人操作便利成才快等优点。所以未来机器人自动化焊接中二氧化碳气体保护焊工艺会在我国经济发展中会被应用得更加广泛，这就要求相关焊接人员熟练掌握机器人的二氧化碳气体保护焊的操作流程，不断提高其实践操作技能，唯有如此才能不断提高我国自动化焊接工艺水平，推动机器人自动化焊接工艺在我国的持续发展。
参考文献：
[1]杨冰.二氧化碳气体保护焊施工工艺探讨[J].大科技，2017，（19）：269-270.
[2]钱兴亚.浅析二氧化碳气体保护焊技术[J].江西建材，2016，（19）：123，125.
[3]谢德辉.简述二氧化碳气体保护焊双面成型焊接技术[J].低碳地产，2016，2（5）：255.
[4]郭金鹏.浅谈二氧化碳气体保护焊双面成型焊接技术[J].环球市场，2016，（22）：208.
论文作者:孔伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/10
标签：机器人论文; 气体论文; 托架论文; 二氧化论文; 电梯论文; 焊工论文; 工人论文; 《基层建设》2018年第14期论文;