一、項目概述
雙絲焊接是近年來發(fā)展起來的一種高效焊接方法，焊接厚板時可以提高熔敷效率，采用船形焊的焊接熔敷率為160－220g/min，通常為常規(guī)焊接方法的二倍。除了高效外，雙絲焊接還有其它的工藝特點：在熔敷效率增加時保持較低的熱輸入，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接氣孔率低等。
動臂是
裝載機(jī)工作裝置的主要組成部件及主要受力部件，動臂主焊縫的焊接質(zhì)量將直接影響裝載機(jī)的使用年限，為了保證其質(zhì)量，避免人工焊接的不穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)件廠在動臂主焊縫上引入焊接機(jī)器人雙絲焊接技術(shù)。
二、雙絲焊接簡介
雙絲氣體保護(hù)焊接工藝,其效率比使用傳統(tǒng)MIG/MAG 方法提高2倍以上。是由兩個完全獨立的微電腦控制TPS 增強型電源組成，焊絲分兩路單獨工作，并且使用同一個噴嘴，形成不同的熔池。
1. 焊接特性：
完善精密的電弧控制系統(tǒng)對焊接順序、電弧穩(wěn)定性、焊后參數(shù)控制均有深刻影響；為了防止同相位的2個電弧的相互干擾，常采用脈沖MIG/脈沖MAG焊法，并保持2個電弧輪流交替燃燒。這樣一來，就要求1個協(xié)同控制器保證2個電源的輸出電流波形相位相差180°。當(dāng)焊接參數(shù)設(shè)置到最佳時，脈沖電弧能得到無短路、幾乎無飛濺的過渡過程，真正做到“1個脈沖過渡1個熔滴”，每個熔滴的大小幾乎完全相同，其大小是由電弧功率來決定。焊接時，其中一根可首先引弧，接著另一根引燃，當(dāng)然，也可以同時引弧，焊接的結(jié)果是一樣的；焊接結(jié)束后，可以單獨或同時停機(jī)。
2. 多機(jī)共用
使用兩臺完全獨立的增強型電源，通過各自微電腦控制器，每臺擁有獨立的送絲裝置單獨控制操作。通過同步器同步控制兩臺單機(jī)使焊接過程更加迅速和完善。
配置了同步裝置，在焊接一開始便可實現(xiàn)雙絲精確過渡，這是雙絲工藝穩(wěn)定的先決條件。其電弧長度很短并且穩(wěn)定持續(xù)。兩根絲單獨輸送，焊速加快，線能量更小，電弧更短，熔池縮小，依靠這種先進(jìn)的引弧技術(shù)，速度更快，飛濺極小，可避免眾多干擾，隨時重新引弧，進(jìn)而得到更高質(zhì)量的焊縫。
3. 一體化焊炬
雙絲焊槍要求導(dǎo)電嘴結(jié)構(gòu)更加緊湊。使用雙絲焊槍的經(jīng)驗證明：獨特設(shè)計的曲線送給結(jié)構(gòu)，可確保兩路焊絲分別以精確角度進(jìn)入連接一體的兩只導(dǎo)電嘴，從而得到更安全可靠的電流。準(zhǔn)確的電流過渡日益重要，一體化焊炬正順應(yīng)了潮流：可靠的引弧系統(tǒng)、穩(wěn)定的電弧、良好的焊縫成型，成效卓著。
4. 操作設(shè)備
具備至少30 個連續(xù)可調(diào)的參數(shù)來控制每一臺獨立工作的電源，電源間通過同步器協(xié)調(diào)相互的工作，以達(dá)到在焊接全過程同步工作。通過遙控器或焊接機(jī)器人控制面板輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，完成已設(shè)定好的工作，就是說，一旦選擇好方案，你就可以不斷的重復(fù)更新你所要的數(shù)據(jù)。顯示屏可以不斷刷新的邏輯功能菜單分布合理，容易識別，方便操作。
5. 送絲流暢
送絲系統(tǒng)使用測速送絲電機(jī)傳動，平衡力使壓力分布最均勻，結(jié)構(gòu)最大特點在于配套送絲輪可折疊。
很多設(shè)計例如水冷盤式控制電機(jī)、溫控風(fēng)扇、焊槍冷卻系統(tǒng)等，使得操作人員能長時間“與機(jī)共舞”，經(jīng)濟(jì)實用。
三、雙絲焊接在裝載機(jī)動臂主焊縫上的應(yīng)用
1. 改進(jìn)前的狀況
動臂的結(jié)構(gòu)及主焊縫如圖1所示，項目實施前，大部份的動臂焊縫是在地上手工單絲焊接，生產(chǎn)效率低，焊接過程不穩(wěn)定，焊縫接頭多，焊縫成型差，導(dǎo)致應(yīng)力集中，容易在受到重載荷的情況下出現(xiàn)開裂，如圖2所示。
2. 改進(jìn)后的狀況：
針對動臂人工單絲焊接質(zhì)量差以及生產(chǎn)效率低的現(xiàn)狀，廣西柳工結(jié)構(gòu)件廠引進(jìn)了四臺套動臂雙絲雙工位焊接機(jī)器人系統(tǒng)，如圖3所示，下面從焊縫質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成本方面對動臂雙絲焊接機(jī)器人的優(yōu)點進(jìn)行簡要的介紹。
圖3 動臂雙絲雙工位焊接機(jī)器人系統(tǒng)
⑴ 焊縫質(zhì)量：
①焊接機(jī)器人采用雙絲焊接，動臂橫梁與動臂板間的主焊縫形式為兩層兩道，成形美觀、外表面光滑，人工焊接時主焊縫形式為三層八道，在焊縫與焊縫過渡間有明顯的痕跡，表面不光滑。外表面光滑使焊縫受力時表面應(yīng)力分布均勻，不易形成應(yīng)力集中點，可適當(dāng)提高焊縫壽命。外觀質(zhì)量對比見下圖：
②采用機(jī)器人焊接時，焊槍擺動穩(wěn)定，焊絲伸長均勻，焊接過程穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量幾乎不受外界因素影響，降低了對工人焊接技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時，焊接速度、焊絲伸長等都是變化的，很容易受到外界因素及人為因素的影響。
③機(jī)器人焊接時，動臂主焊縫的每道焊縫只存在一個接頭（搭接口、收弧處），而且接頭形式標(biāo)準(zhǔn)，能夠承受較大的載荷。人工焊接時共三層八道焊縫，每一道焊縫有2~4個接頭，共有16~32個接頭，這些接頭比焊縫其它位置更容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，一旦某個接頭有問題，焊縫就會存在質(zhì)量隱患，容易在受到重載荷的情況下出現(xiàn)開裂。
⑵生產(chǎn)效率
①下面以ZL50系列產(chǎn)品動臂單、雙絲焊接時間為例來說明雙絲焊接生產(chǎn)效率優(yōu)于單絲焊接，如表1和表2所示；
② 計算取值
動臂焊縫焊接時間＝5 min（機(jī)器人找尋時間、動臂翻身時間等）+純焊接時間,因此：
單絲焊接時間≈60 min；
雙絲焊接時間≈30 min
從以上的數(shù)據(jù)可以看出，雙絲焊接生產(chǎn)效率大約是單絲焊接的2倍。
⑶ 成本分析
以一臺動臂焊接機(jī)器人為例簡要的對單絲焊接與雙絲焊接進(jìn)行成本分析，如表3所示；
從上表可以看出，每年成本節(jié)約金額約為6.48萬元。
四、推廣價值
雙絲焊接技術(shù)在裝載機(jī)動臂上的應(yīng)用能提高其熔敷量，大大提高動臂焊接生產(chǎn)效率，而且改善了焊縫質(zhì)量，減少了焊接飛濺物。對于結(jié)構(gòu)件實施焊接自動化生產(chǎn)，具有較大的指導(dǎo)作用和推廣價值。
五、項目總結(jié)
通過本次對動臂焊接工藝的新突破，使我們積累了很多寶貴的經(jīng)驗，讓我們對其它構(gòu)件的工藝改進(jìn)及技術(shù)革新充滿信心。
（該項目成果獲2010年度廣西重工業(yè)先進(jìn)工藝工裝成果 一等獎）
