气动伺服点焊焊枪的特性分析

针对气动伺服点焊焊枪与传统气动焊枪在焊接不同阶段的技术特性进行对比分析。相比于传统气动焊枪,气动伺服焊枪在焊枪闭合渐进阶段可以对电极进行缓冲控制,实现电极对工件的软接触,提高焊接质量和电极寿命;在焊接加压阶段电极力响应速度快,同时电极力能够快速调节,满足焊接过程对变电极力的要求。实验结果表明:气动伺服点焊焊枪相对于传统气动焊枪具有一定的优势,具有广阔的应用前景。     

伺服焊枪中频直流电阻点焊优势探讨

随着车身轻量化的发展要求,先进高强钢(AHSS)在车身制造中的应用也越来越广泛,这些新材料对焊接工艺提出了更高的要求.传统气动焊枪及交流焊机的弊端也开始日益显露,而由伺服电机驱动的新型伺服焊枪可以对电极压力、位移进行精确控制,先进中频逆变直流焊机对电流的快速响应与控制,可以大大改善新材料的焊接质量.主要介绍了集成伺服焊枪与中频直流焊机在先进高强钢,特别是双相钢点焊中的优势及应用前景.     

伺服焊枪点焊PLC控制系统设计

基于PLC控制器设计了一套伺服焊枪点焊控制系统,该系统集成了伺服焊枪和焊接控制器等设备.焊接过程中,电极定位利用伺服电机的位置环来实现,电极力则通过采集安装在电极杆上的LoadCel压力传感器的反馈压力信号来进行闭环控制,与焊接控制器的通讯则由系统的I/O模块来完成.试验表明,该伺服焊枪系统在焊接过程中电极定位迅速、电极力稳定,并能够有效地提高焊接质量,减少焊接喷溅,延长电极寿命.     

基于气伺服焊枪的点焊质量控制

在对气伺服焊枪原理分析的基础上,进行了实例焊接,并与传统手动点焊方法进行比对.结果显示,利用气伺服焊枪,点焊质量得到了良好的控制,解决了传统点焊中出现的未熔合、熔核直径不足、剩余板厚不足等问题,合格率达到99％以上.     

伺服焊枪在板管单面电阻点焊中的应用

针对板管单面电阻点焊可焊性范围较窄,焊接质量难以保证的问题,分析了伺服焊枪电极位置、运动速度和电极力可控特性在板管单面电阻点焊中的应用前景.结果表明,伺服焊枪的软接触特性可以避免冲击力对焊接工件的影响,从而保证板管良好的接触状态;利用伺服焊枪的可变电极力特性,在焊接过程中减小电极力,能够有效提高接头的抗剪强度,降低焊接变形,改善焊点外观,并且拓宽可焊性范围.伺服焊枪为板管单面点焊的焊接质量提供了有力保障,在板管单面电阻点焊中具有广阔的应用前景.     

利用伺服焊枪实现车身点焊质量的在线检测

伺服焊枪使用带有数字控制的伺服电机,是应用在电阻焊机上的新技术.就伺服焊枪的新特征与传统的气动焊枪进行了对比分析,在此基础上介绍了包括伺服焊枪、机器人和焊接控制器的点焊试验系统,利用伺服焊枪反馈特性实现车身点焊质量的在线检测.     

伺服焊枪点焊的电极力控制特性及其对电极磨损的影响

为促进伺服焊枪在车身制造中的应用,对比分析电机驱动伺服焊枪(简称"伺服焊枪")与气动焊枪的电极力控制特性。结果表明,伺服焊枪接触工件时电极所受冲击力小,达到预压力时间短,焊接阶段的电极力波动较小,具有更精确的电极力控制能力。在此基础上进行伺服焊枪和气动焊枪点焊的电极磨损实验,进一步分析电极力变化对电极磨损的影响。结果表明,在完全相同的焊接条件下,由于伺服焊枪良好的电极力控制特性,其电极磨损速率较低。在整个电极磨损周期,伺服焊枪点焊镀锌钢板的轴向磨损随着电极力的增加而增加,但在磨损初期阶段,由于飞溅和点蚀的影响,较小电极力下的轴向磨损反而更大一些。     

伺服焊枪的精度与电极力控制特性分析

伺服焊枪是一种基于伺服电极控制的新型焊枪,为促进伺服焊枪在车身制造中的应用,对焊枪的精度特性与电极力控制特性进行分析。研究表明,伺服焊枪的传动误差、回程误差能够满足电极位移在线检测要求;对比分析伺服焊枪与气动焊枪的电极力控制特性,结果表明:在预压阶段伺服焊枪对工件的冲击力更小,达到预压力时间更短,在通电焊接阶段伺服焊枪热膨胀力波动较小,具有更精确的电极力控制能力,利于熔核的形成,使基于变电极力控制的焊接工艺规范成为可能。     

伺服焊枪中频直流点焊在车身制造中的应用

伺服焊枪中频直流焊接技术以其自身特有的优势,已越来越多地被应用于轿车白车身机器人自动焊接生产线上。介绍了伺服焊枪加中频直流点焊系统的特性,以1.75 mm双相钢DP600为例,对比分析了其在焊接质量和焊接性方面的优势,针对上海通用现场高强钢焊接案例,通过试验表明,伺服焊枪中频直流技术能够有效提高焊接质量,并实现节能环保的需求。     

基于焊点压痕的伺服焊枪点焊质量在线检测方法

针对目前车身点焊质量检测广泛采用的破坏性检验和无损检测方法中存在离线、小样本、检测成本高的缺点,借助于伺服焊枪编码器的位移反馈特性提出一种基于压痕的焊点质量在线检测方法.试验建立包括机器人及控制器、伺服焊枪和焊接控制器在内的点焊试验系统,利用伺服焊枪编码器位置反馈特性在线获取焊点压痕,通过PLC位移采集系统在线标定压痕获取精度,最后以0.8 mm的普通低碳钢板(GMW2)为例,完成基于压痕的焊点质量在线评价.试验结果证明,伺服焊枪编码器位置反馈精度能够满足焊点压痕测量要求,点焊接头质量在线评价的准确率符合实际生产要求,文中提出的基于压痕的点焊质量在线评价方法可以实现点焊接头的在线检测.     

热冲压高强钢伺服点焊工艺

热冲压高强钢点焊过程易产生飞溅、缩孔,并且存在热影响区软化等现象.通过对热冲压高强钢点焊工艺初步分析表明,热冲压高强钢点焊需采用较大电极压力.采用恒流模式,当电极压力为4.2 kN时进行点焊,点焊过程易产生飞溅,导致焊接窗口较小,并且熔核中存在缩孔缺陷.采用合理的点焊锻压力可以显著抑制缩孔产生.智能调控(IQR)点焊模式根据动态电阻的变化,自适应调节热量输入,可大大降低飞溅率,且保证点焊质量的稳定性.     

Application of electrode force change in single sided resistance spot welding using servo gun

Abstract

Single sided resistance spot welding (SSRSW) is considered as a feasible method to join hydroformed or closed section parts to others in vehicle productions. Unfortunately, it is difficult to guarantee the weld quality utilising conventional air gun. Because of a lack of support inside the closed section parts, the impact of electrode driven by pneumatic gun will cause large deformation of the workpieces at the welding stage and will lead to a crack around weld region after welding completion. In addition, poor weldability is another pressing problem for welding operations. Servo gun with new gun driven method has some merits such as realising the soft touch between electrode and workpieces and changing electrode force during the welding process which are greatly suitable to the sheet to tube joining. Based on the characteristics of servo gun, the present paper investigates a new method to increase the weld quality of sheet to tube joining with SSRSW method. By adjusting the electrode force during the welding process, weld strength would be increased, weld deformation be decreased and weldability lobe curve be widened. The results verify that servo guns can provide high assurance for welding quality of sheet to tube joining and have broad prospect in SSRSW.     

超高强马氏体钢中频、电伺服点焊技术

分析了马氏体超高强钢的焊接性,制定一套包含焊接电流、回火电流、焊接压力、锻压力的点焊工艺规范,并采用中频、电伺服点焊设备进行焊接。结果表明,中频、伺服焊接系统可精确控制焊接电流和压力,适用于超高强马氏体钢铁的焊接;采用制定点焊规范进行焊接,飞溅少,焊核尺寸满足要求,焊核内部缩孔缺陷少,热影响区软化带较小。     

伺服焊枪点焊双相高强钢的焊点质量在线评价方法

点焊双相高强钢的焊点质量稳定性差,阻碍其在车身制造中的应用. 利用伺服焊枪进行压痕深度在线提取的可行性分析. 结果表明,伺服焊枪精度能够满足压痕深度在线采集要求. 分析压痕深度随焊接点数变化规律,初期焊接阶段压痕深度变化速率较大,随着焊接点数增加,压痕深度变化速率逐渐减小,直至处于稳定波动状态. 进行压痕深度与焊点质量关系分析,板厚15%～25%范围内的压痕深度符合焊点质量要求. 基于压痕深度的伺服焊枪焊点质量在线检测评价可有效解决传统点焊质量检测的离线性、滞后性问题.     

管板单边电阻点焊过程预压接触分析

通过建立轴对称有限元模型,对管板单边电阻点焊预压过程中电极与板以及板与管间接触行为进行了研究,系统分析了预压阶段接触区域范围及接触压力分布的影响因素.研究发现,管板焊接过程预压阶段的接触压力分布与传统点焊过程预压阶段接触压力分布有很大的不同.在电极和板以及板和管之间均形成环状接触区,可能导致焊后形成环状熔核;预压过程中,电极和板间接触区不受压力变化影响,板和管间接触区则受压力影响明显;接触区域大小和电极端面直径、管板厚度等因素均有关系.试验表明,所建模型的模拟结果与实际是相吻合的,为今后管板电阻点焊工艺参数优化及车身轻量化中管板厚度比优化提供有效依据.     

点焊过程工艺参数采集及缺陷信息分析

采用基于图形化语言的虚拟仪器开发工具LabView开发了界面友好、操作简单的虚拟仪器——电阻点焊参数采集及缺陷信息分析系统。该系统实现了对铝合金点焊过程工艺参数的实时采集、数据传输与存储、波形同步显示，以及对工艺参数的分析和处理，对点焊过程中发生的缺陷状况做出评定和分析。在分析研究所采集的焊接电流和电极电压的基础上，建立了基于电压曲线斜率变化的判读飞溅缺陷的算法和基于积分变化的判读脱焊缺陷的算法。所建立的算法应用于实践，可准确地判读飞溅和脱焊缺陷。     

点焊伺服加压装置的设计及特性分析

针对目前普遍使用的气动点焊机在焊接中有压力波动,且焊接过程中压力不可调,设计了一种点焊伺服加压装置,具有电极与工件软接触、加压速度快、压力控制精确等特点;针对所设计的伺服加压装置,进行动力学分析,并且根据采用的控制方式,建立装置的传递函数模型和基于主导极点的等效参考模型,获得了伺服加压装置的机械参数与系统的阻尼比、固有振荡频率之间的关系,分析了机械参数对系统的稳定性和动态特性的影响.