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埃斯顿机器人在多层多道焊接时,如何避免出现焊接缺陷?
发布时间:2026-07-05        浏览次数:14        返回列表

结合埃斯顿 ER/CoDroid 系统工艺功能、多层布道逻辑、层间管控、变位机联动、参数匹配五大维度,针对碳钢中厚板 V/X 坡口打底 - 填充 - 盖面全流程,系统解决未熔合、夹渣、气孔、裂纹、咬边、变形、塌陷等高频缺陷。

一、焊前准备:从源头杜绝先天缺陷

1. 工件坡口与清洁(气孔、夹渣根源)

  1. 坡口两侧 30mm 范围彻底打磨除锈、除油、除漆、水汽;潮湿工件提前烘干。

  2. 坡口尺寸标准化:60°V 型,钝边 0.5~1mm,装配间隙 0~1mm;间隙>1.2mm 易烧穿,间隙过小根部未熔。

  3. 厚板 Q355、低温环境<5℃,预热 80~100℃,避免冷裂纹。

2. 工装与 TCP 校准(单侧未熔、轨迹偏移)

  1. 工装刚性压紧,焊接过程工件位移≤0.2mm;悬空件增加支撑,防止焊接抖动轨迹跑偏。

  2. 每日开机校准焊枪 TCP 中心点;TCP 偏移会出现一侧熔合差、一侧咬边,反复调参无效。

  3. 变位机外部轴精准标定,多层翻转后轨迹无偏移。

3. 耗材与气路(气孔、飞溅)

  1. 焊丝 ER70S-6 真空存放,送丝轮、衬管定期更换,送丝不稳会断弧、夹渣。

  2. 混合气 82Ar+18CO₂,平焊流量 15~18L/min,立仰 19~22L/min;车间风速>2m/s 加装防风围挡。

  3. 每日清理喷嘴飞溅,导电嘴匹配焊丝直径;气路检漏、分水器定期排水。

二、分层布道顺序 + 层间间隔管控(裂纹、晶粒粗大、层间夹渣)

埃斯顿多层焊核心缺陷大多来自热量叠加、层温超标、冷却不足 / 过度,配合WAIT延时 + 变位机联动管控:

  1. 施焊顺序强制规范禁止单条焊缝打底 + 填充连续焊;统一执行:全部打底焊完→整体冷却→多层填充→最后统一盖面。同层多道填充采用隔道交错焊接,不连续焊相邻焊道,防止局部热量堆积。

  2. 层间冷却间隔精准设置(WAIT T=X.X)

    • ≤10mm 薄板:层间 WAIT 1.0~1.8s

    • 10~20mm 中厚板:打底转填充 WAIT 2.5~3.0s,填充之间 2.0~2.5s

    • >20mm 高强钢:层间 3.0~4.5s操作要点:每层焊完必须抬枪至坡口外安全点再延时,焊枪贴住工件会持续辐射加热,冷却失效。

  3. 变位机联动替代长延时,均衡温度焊完一层,机器人避让,变位机翻转 30°~180°,旋转过程自然散热,缩短原地 WAIT 时长;对称工件交替施焊抵消单侧高温,减少扭曲变形。

  4. 层间温度红线Q235 层间≤250℃,Q355≤200℃,最低不低于 80℃:

    • 超温:晶粒粗大、韧性差、变形大→延长冷却时间、降低填充送丝速度

    • 低于 80℃:熔池流动性差、层间夹渣、侧壁未熔→缩短 WAIT 延时

三、打底层工艺(根部未焊透、塌陷、背面烧穿)

打底是缺陷高发层,采用小规范短路过渡,埃斯顿示教器独立设置 WELD#1 打底规范:

  1. 参数区间(φ1.2 焊丝)送丝 8.0~9.6m/min,行走速度 600~680mm/min,小幅摆动,摆幅不超过坡口宽度 2/3。

  2. 摆动 Weave 设置梯形摆动,两侧停留 0.25~0.3s,保证钝边熔透;摆幅不可过大,防止根部塌陷。

  3. 起弧收弧优化Hot Start 热起弧 + 15% 电流,延时 0.3s,解决冷板起点未熔;Crater 收弧电流 - 10%,延时 0.5s,消除根部弧坑裂纹、缩孔。

  4. 管控要点间隙偏大则小幅提高送丝、降低行走速度;间隙超标易烧穿,降低送丝并加长打底后冷却延时。

四、填充层工艺(层间夹渣、侧壁未熔、晶粒粗大)

填充热输入最大,最容易热量超标,核心思路:单道厚度≤3mm,多层分散热量

  1. 参数匹配送丝 11.0~12.8m/min,行走 700~850mm/min;厚板大填充搭配脉冲 MAG,同等熔敷量热输入下降 20%。

  2. 摆动参数(解决侧壁未熔关键)摆宽贴近坡口两侧,两侧停留 0.3~0.4s;行走速度越快,摆动频率同步提升(4~6Hz)。

  3. 布道方向优化填充层焊接方向与打底反向,改变热传导路径,避免同一区域反复高温灼烧,减少层间氧化夹渣。

  4. 缺陷修正

    • 层间夹渣:两侧停留加长、降低行走速度、延长层间冷却;

    • 焊缝中间凸起、侧壁熔合差:加大摆幅,增加两侧停留时间。

五、盖面层工艺(咬边、余高超标、表面气孔)

盖面热输入略低于填充,重点控制成型与表面缺陷

  1. 参数下调一档送丝比填充降低 1.0~1.6m/min,避免热输入过高造成坡口边缘咬边。

  2. 摆动约束摆幅小于坡口宽度 1mm,禁止摆动超出板材边缘;两侧停留缩短至 0.2~0.25s。

  3. 速度匹配行走速度 650~750mm/min,不宜过快,防止表面锯齿、气孔。

六、埃斯顿机器人程序功能专项防缺陷设置

  1. 多层偏移功能(自动分层)使用系统自带多层 Z 向偏移,人工每层单独示教易出现高低差,造成未熔合;自动偏移统一每层抬升高度 0.8~1.2mm。

  2. 分段跳焊长焊缝焊缝>300mm 拆分 80~120mm 小段,段间增加 1.5~2.5s 冷却延时,避免整条焊缝持续高温塌陷。

  3. 防风 + 气体时序开启提前送气 0.5s、熄弧滞后停气 0.5s,消除起弧、收弧表面气孔黑点。

  4. 电弧跟踪选配(来料间隙波动防未熔)工件装配公差>0.3mm 加装电弧跟踪,实时微调摆幅与行走速度,避免间隙忽大忽小导致间断未熔。

七、各类典型缺陷对应完整解决措施

1. 根部未焊透、层间未熔合

原因:打底电流偏小、行走过快、摆动两侧停留不足、层温过低措施:提高打底送丝、降低行走速度、加长摆动两侧停留、缩短层间冷却时间。

2. 层间夹渣

原因:层间温度过低、焊道高低落差大、摆动不到位、坡口锈污未清理措施:打磨坡口、规范每层抬升量、加长两侧停留、控制层温≥80℃。

3. 咬边(盖面两侧)

原因:盖面送丝 / 电压过高、摆幅过大、两侧停留太久措施:盖面降低送丝、缩小摆宽、减少侧壁停留时间。

4. 背面塌陷、烧穿

原因:打底规范过大、间隙超标、打底后冷却不足措施:打底减小送丝、间隙提前校正、打底完成加长 WAIT 冷却。

5. 气孔

原因:工件潮湿锈蚀、气路漏气、喷嘴飞溅堵塞、车间有风、焊丝受潮措施:焊前打磨烘干、每日清枪检漏、加装防风围挡、密封存放焊丝。

6. 弧坑裂纹、冷裂纹

原因:收弧电流过低、层间温度超标、高强钢未预热、单道热输入过大措施:保留足够收弧电流、延长层间冷却、Q355 提前预热、增加焊道层数。

7. 焊接变形、波浪扭曲

原因:连续单侧施焊、单道热输入过高、无对称交替、冷却不足措施:对称交替焊接、变位机旋转散热、多层多道分散热量、加长层间 WAIT。

8. 飞溅严重

原因:电压送丝不匹配、干伸过长、纯 CO₂气体、工件锈蚀措施:改用 82/18 混合气、缩短干伸 12~15mm、微调电压匹配送丝、彻底打磨母材。

八、批量稳定生产标准化流程(规避缺陷落地步骤)

  1. 焊前打磨工件,工装压紧,校准 TCP 与变位机外部轴;

  2. 分层三套焊接规范独立存储:打底 / 填充 / 盖面;

  3. 编写程序逻辑:全部打底→统一冷却→分层填充交替施焊→盖面;每层焊完抬枪 + WAIT 冷却;

  4. 长焊缝分段跳焊,对称工件搭配变位机异步旋转散热;

  5. 首件试焊,红外测温管控层间温度,微调延时与送丝;

  6. 每日维护焊枪耗材、气路,定时执行自动清枪程序。

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