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B型地铁电机悬挂座自动焊工艺研究

更新时间:2009-03-28

0 引言

随着经济的快速发展,地铁成为了缓解城市交通压力的新工具。而转向架是地铁组成中至关重要的一部分,它负责承载车体与乘客的自身质量,传递牵引与制动载荷,并利用轮轨间的粘着保证牵引力的产生。焊缝直接影响转向架构架的制作质量,提高焊接质量将有利于生产出优质的转向架。

对于B型地铁,电机悬挂座是其重要组成部分之一,由于其结构存在较多内部焊缝和圆弧焊缝,手工焊时不容易控制焊接质量,效率低。采用自动焊代替手工焊,充分发挥弧焊机器人的优越性,大大提高了产品的焊接质量和焊接稳定性。研究B型地铁电机悬挂座自动焊可行性,解决小部件自动焊过程中焊接可达性、自动焊参数调试等工艺难题,对构架小部件焊接质量和效率提高有着重大的意义。

1 B型地铁电机悬挂座组成

1.1 母材材料成分及其焊接性

B型地铁电机悬挂座组成各零部件的材料均为16MnDR钢,该钢是铁素体型低温钢,C含量少,合金元素含量也不多,属低碳低合金结构钢,最低工作温度可达-40℃,其化学成分见表1。

绿色经济发展评价指标体系应具有实际可操作性,要考虑数据获取的难易程度以及可收集性,数据最好是统计部门在同一时段按同一口径、同一标准收集的公开资料。

 

表1 16MnDR钢化学成分(质量分数)(%)

  

S i M n S i S P≤0.2 0 0.1 5~0.5 0 1.2 0~1.6 0 0.1 5~0.5 0 ≤0.0 2 5 ≤0.0 2 5 C

由表1可知,16MnDR钢的碳当量小于0.2%,淬硬倾向不大,常温下焊接一般不易产生冷裂纹。在常温下焊接,当钢的厚度不超过25 mm时,焊接前可不预热。其次,16MnDR钢中的S,P含量低,在焊接过程中也不易产生热裂纹[1]

现代企业固定资产投资行为最重要的就是过程管理,只有做好过程管理的每一个细节,才能顺利实现预定的目标。固定资产投资管理信息系统应涵盖对固定资产投资项目的全过程管理,实现对这一项目的整个周期管理,同时加强跟这一项目相关的所有单位、相关方、责任方的管理,做好沟通与协调工作,保证项目施工的顺利进行,防止意外情况的发生;这套管理信息系统还应可以对固定资产投资项目施工过程中所产生的大量文件、档案、资料、合同、标书、票据等材料实施规范化管理,分类组卷,做好电子化、无纸化处理。

1.2 B型地铁电机悬挂座组成部分

①通过观察发现,容易产生限位的机器人轴为4轴,在内部焊缝点位编辑时,由于空间限制3轴、5轴姿态,导致焊枪移动一小段距离时,4轴转动角速度过大。通过不断调试,调整各轴的姿态,使焊枪在内部焊缝行走时4轴的角速度、角度有所减小,不出现限位现象。

  

图1 电机悬挂座组成

对于内部焊缝,空间狭小,存在圆弧过渡焊缝,对焊工操作技能要求高,无法保证焊接质量,焊接合格率得不到稳定的控制。

2 研究内容

2.1 工装设计及制作调试

2.1.1 工装设计

粉碎:液体饲料加工工艺有粉碎和磨浆之分。建议玉米粉碎粒度小于0.8 mm,碳酸钙99.9通过200目筛(Φ0.074 mm),97.5通过325目(Φ0.043 mm),95.5通过400目(Φ0.038 mm)。

针对B型地铁电机悬挂座结构特点,设计工装夹具,图样如图2所示,对x,y,z方向进行定位、夹紧。要求设计制作工装不得在焊接过程中产生干涉;定位顶紧安全可靠,焊接过程中不能产生松动、滑移。

术后1周内模型组死亡1只。腹主动脉结扎的大鼠出现鼠毛稀疏无光泽,活力差,体质量几乎无增长的现象。给药1周后,除模型组外,各组大鼠鼠毛脱落明显减少,给药4周后,鼠毛光泽顺直几乎无脱落,活力恢复。

总的来说,《基姆》讲述了“一个白人绅士如何在印度这样一个非常复杂的地方享受生活。一个人不能在自己的西方环境中完成的事,却可以在国外做到”。基姆身上聚集了英国人、印度人的特质,让他在特殊的社会文化环境中能够自如地生活。

  

图2 B型地铁电机悬挂座自动焊夹具

2.1.2 工装制作调试

土壤理化性质测定参照Wang等[10]、Zhao等[11]和Berthrong等[12]的方法。土壤含水量采用烘干法测定。土壤粉粒、黏粒和砂粒采用激光粒度仪测定。土壤铵态氮采用靛酚蓝比色法测定;硝态氮采用紫外分光光度法测定,以上几种测定方法均参照《土壤分析技术规范》测定[13]。

正是在这种情况下,很多的小微企业不得不通过民间借贷的方式进行融资。然而民间借贷融资的方式在中国尚处于半公开、半地下的运行阶段。没有统一的、完善的运行机制以及合理的抵押担保制度,更没有相应的监管部门和风险防范措施。正是民间借贷市场的不完善,导致了资金需求方和资金供给方之间的信息极度不对称,存在着巨大的道德风险等潜在风险,经常出现携款出逃的违约行为。

工装按图样要求制作后,于现场安装调试。先组装B型地铁电机悬挂座试件。组装前,各零部件按零部件图样用卷尺、平尺、样板或目测等方法进行检查,要求尺寸、角度符合图样要求;对焊缝连接处20~30 mm范围内进行打磨,清除杂质。在组装过程中,应保证对接焊缝间隙为(3±1)mm,高低差及错边量≤1 mm,角接焊缝间隙小于1 mm。组装后,进行点固焊定位,点固焊焊缝长度20~30 mm,焊后打磨清根。

本研究通过对日本移民研究领域已发表的核心期刊论文进行统计分析,基于文献计量学原理,利用社会网络分析法对关键词共现矩阵做了网络化分析,根据关键词共现网络的拓扑结构和节点的测地距离,基本上探测出目前该领域的研究热点集中在三个方面:日本在东北地区的移民侵略研究;日本移民在其他国家地区的政策研究以及日本移民侨居广州的社会学研究,其中重点研究是日本在东北地区的移民侵略研究。

(3)对接焊缝盖面层电弧跟踪不准,焊缝易焊倾斜。

检测结果表明,工装总体尺寸符合图样技术要求,夹紧、定位装置设计合理,用焊枪在待焊位置运转检测,并与工装无干涉,工装安全合理,可靠可行,如图3所示。

  

图3 工装、工件安装

2.2 离线编程仿真

用CLOOS离线编程软件RoboPlan进行仿真,检查焊枪可达性,分析机器人轴是否限位。通过离线编程仿真,可以知晓某一工件是否能够用于该机器人自动焊编程,在哪个部位容易发生碰撞,从而在现场编程时注意离线中遇到的问题,减少问题的产生,确保机器人的安全使用。同时,还可以通过截图方式,记录难焊部位的机器人轴位置、焊枪姿态,如图4所示,现场编程时保持与离线检测结果一致,提高编程效率。

  

图4 离线编程焊枪姿态

2.2.1 前期准备

酸汤的制作材料虽然非常简单,但是做法很讲究。把泡过米的水收集在竹筒里不断加热,火慢慢的不断升温,期间用手试探温度,感觉开始烫手(大约40C-50C),如此反复多天多次,竹筒内温热的水开始慢慢发酵,散发出清淡的酸味儿来。这样制作出的酸汤是火锅的必备之物,也是贵州最独具特色的酸汤火锅了。

2.3.1 程序编辑

  

图5 RoboPlan中工装、工件装配

2.2.2 仿真过程实现

选中程序,选择生成新的路径,在弹出的对话框选择焊枪,调整需要的参数后,点击焊缝附近,路径生成。路径生成后,观察该段焊缝起始点和终点姿态,看是否需要调整。姿态无误后,进行起始点和终点碰撞检测,若无碰撞,如不发生任何部件(包括机器人、变位机、工装、工件等)的干涉碰撞,提示 “No Collision Detected”;若机器人任何部位与工件、工装等干涉碰撞,碰撞部件将显示为红色。此时,需将轴参在自动到达的基础上,通过调整内部轴(常用CC笛卡尔坐标系)进行微调。起始点和终点都不发生碰撞时,运行该段焊缝程序,检测路径中是否发生碰撞,如运行过程中发生干涉,应继续对起始点或终点的轴参进行调整,必要时,在焊缝中插入步点,进行姿态修改,如图6所示,直到运行该段焊缝程序不发生碰撞,焊缝程序编辑成功,继续下一段焊缝程序编辑。在焊缝与焊缝之间需要添加空间点进行过渡。所有焊缝程序编辑完成后,在需要进行喷嘴传感的焊缝前插入喷嘴传感程序。所有程序编辑完成后,对程序运行检测,不发生报错、碰撞则程序可用。

采用SolidWorks,NX等绘制工装、工件三维模型备用;进入RoboPlan软件界面,加载场景,选择与实际焊接相匹配的焊枪,将绘制好的工装、工件三维模型加载到场景中,观察加载的工装、工件模型位置是否正确,如果不正确,通过调整x,y,z,α,β,γ这6个自由度,完成工装+工件的装配,如图5所示。

  

图6 调整轴参、修改点位

对B型地铁电机悬挂座程序运行检测,全过程没有发生碰撞、报错,验证结果为B型地铁电机悬挂座可用于CLOOS焊接机器人自动焊编程。

2.3 现场示教编程

CT检查 对早期强直性脊柱炎骶髂关节病变患者的病变部位进行重点检查,患者在检查过程中保持仰卧体位,从骶髂关节的下部开始对整个骶髂关节进行扫描,在检查过程中保持120千伏电压及每秒375毫安的电流。扫描层距2毫米、扫描厚度2毫米,矩阵设置为512乘以512。

用CLOOS369-043焊接机器人进行自动焊编程。在使用设备前,需要对机器人、焊机以及工装等进行日常检查,确保不存在安全隐患、紧固件松动等不良现象后,方可按顺序启动机器人。机器人启动后,需要将其轴移动到预定的机械零位位置,对轴进行矫正后,开始编程。为了防止焊接变形过大,编程的焊接顺序如图7所示,采用对称焊接方式,减小焊接收缩变形。编程完打底层焊缝后,不引弧试运行,出现报错则根据报错信息对编程点位进行修改,修改后再次不引弧试运行,直到试运行结束无故障、报错,打底层程序编辑完成,继续编辑填充(盖面)层程序。待所有焊缝程序编辑完成后,从起始点不引弧试运行,试运行无报错,则编程成功,保存程序。

  

图7 焊接顺序图

2.3.2 编程中出现的问题与解决办法

(1)出现的问题

①在编辑内部焊缝点位时,由于空间可移动范围小,造成部分轴限位。

②编辑内部焊缝圆弧处点位时,容易撞枪。

③工件结构限制,拐角位置的焊枪姿态不易观察。

(2) 解决办法

B型地铁电机悬挂座组成如图1所示,组成部分有:①电机悬挂座;②电机悬挂座下盖板;③电机悬挂座上盖板;④电机悬挂座肋板(右);⑤电机悬挂座肋板(中);⑥电机悬挂座肋板(左)。所有零部件均采用焊接方式连接,其中部件①与②连接为对接焊缝(14V),部件①与③连接为对接焊缝(8V),部件④,⑤,⑥与其他部件连接为的双面角接焊缝(a3, 6HY)。

②撞枪主要是空间狭小行走路径受阻,略微操作不当则产生碰撞。在内部焊缝编程时,设置最慢速度,点触式移动;在两点间运行前,注意设置直线路径,还是弧线路径。

③在编辑拐角处的点位时,从不同角度观察,同时借助手电筒等辅助工具进行观察;焊接好第1件后,通过观察拐角处焊缝外观,分析该点位时焊枪姿态是否合理,根据结果对程序中该点位进行调整。其他点位亦是如此,观察已焊接好试件是否存在单边现象,对存在问题的地方进行调整。

2.4 自动焊试件焊接及工艺参数调试

程序编辑完成后,对试件设置初始焊接工艺参数,引弧试运行。通过边焊接边观察焊缝外观、熔池形貌,进行实时调整。同时记录焊接过程中存在的问题,分析原因,制订相应的解决措施。

解决措施:

焊接采用 CHW-50C3焊丝,直径 1.2 mm,用φ(Ar)80%+φ(CO2)20%气体作保护气[2], 气体流量15 L/min,通过多次调试,得到焊接工艺参数见表2。由于对接焊缝间隙为(3±1)mm,打底焊时为了保证单面焊双面成形,采用较小的工艺参数,同时为了保证母材熔合,需要加摆动,摆动宽度为5.3 mm。焊缝1,2,3由于存在坡口角度45°,上表面焊缝宽度较大,盖面焊时需要增大摆动宽度。而角接焊缝,由于是双面焊同时存在坡口角度,所以打底时只进行较小的摆动。除上述参数外,还要根据实际情况调整摆动频率、焊枪高度,设置保护气体预送气,滞送气时间1 s,保证引弧处和熄弧处的成形。

 

表2 焊接工艺参数

  

摆动宽度/mm 1, 2,3,4 1 190 21.2 27 7.1 5.3 1, 2, 3, 4 2 202 26.8 20 7.5 6.0 1, 2, 3 3 225 25.7 11 8.0 9.0 5, 6, 7, 8, 9, 10 1 186 24.8 34 7.0 1.0 5, 6, 7, 8, 9, 10 2 188 25.2 22 7.0 6.0焊缝序号 层数 焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/(cm·min-1)送丝速度/(m·min-1

按表2中的参数焊接试件,焊缝表面均成形良好,无气孔、咬边及过渡不良现象(图8),焊缝宽度、余高及高低差的检测结果均在合格范围内[3]

  

图8 焊缝表面成形

2.4.2 焊接过程遇到的问题及解决措施

通过首件试件焊接,在焊接过程和焊后试件表面成形观察遇到些问题:

近年来,随着纳米材料的日渐兴起,科学工作者利用其优良的理化性质及生物学特性,将功能化的纳米探针用于食源性致病菌的快速检测,使其具有广阔的应用前景。刘慧玲等(2017)[37]将二氧化硅磁纳米材料与肠炎沙门氏菌多克隆抗体相结合,制备纳米探针,将其与带有荧光标记的肠炎沙门氏菌相结合,并与荧光显微镜和流式细胞术相结合用来检测食源性肠炎沙门氏菌,结果表明荧光显微镜视野中探针捕获细菌浓度与肠炎沙门氏菌的浓度成正比,实现了肠炎沙门氏菌可视化及定性检测,增加了食源性致病菌快速检测的多样性。

(1)对接焊缝由于长度限制,部分焊缝背面无法使用陶瓷垫板作衬垫,导致该处容易焊漏或者背面成形不良。

(2)圆弧焊缝处焊枪姿态调整不够理想,导致焊缝单边。

在新农村土地利用方面,我国现行的总体规划体系当中,总体规划的最低一级是乡级土地的规划。而对村级土地的利用规划目前仍处于对个别试点村的个案研究的阶段,相应的法律依据没有特别清晰,理论支撑也不够坚定,更没有太过成熟的经验借鉴。整个关于新农村土地利用规划的理论体系仍然需要建立与进一步的完善。

将工装安装于CLOOS369-043焊接机器人L形变位机上,将已组装完成的试件吊装至工装上,压紧定位,并检查各零部件与定位点之间的间隙应小于1 mm。

千里黄土塬,坡满“粉佳人”。在洛水之畔的陕西省白水县,进入上色采摘期的苹果开始抹上收获的胭脂,而一场聚焦苹果提质增产、水肥一体化技术的论坛也在这个时节的苹果最佳优生区拉开了帷幕。8月29日,诺贝丰中以水肥一体化技术高峰论坛在陕西省渭南市白水县召开。国内外专家、经销商代表和当地果农等近千人出席活动。

2.4.1 参数调试

(1)对无法使用陶瓷衬垫的小段焊缝先手工焊打底并精整,使用陶瓷垫板时注意垫板与试件的紧密性,与焊缝对中,保证背面成形。

(2)首件每一层焊缝焊好后观察焊缝外观,对出现单边的地方,重新编辑点位,调整焊枪的姿态。

(3)进行对接焊缝盖面层焊接时取消电弧跟踪,通过设置程序点位位置控制盖面焊焊缝的成形,注意在焊接熄弧处时需要设置熄弧焊接工艺参数,防止出现未焊满的现象。

2.5 宏观金相检验

宏观检验可显示焊缝的宏观特征,通常检验焊缝的横截面,评定焊缝内部是否存在缺陷,记录截面平面的取样形状。试样宏观金相检验按BS EN 1321—1997标准进行。

2.5.1 试样的制备

试样截取方向垂直于焊缝轴线(横截面),试样需包括焊缝熔敷金属和焊缝两侧的热影响区,切割取样后,采用机加工方式对试样截面进行加工,要求精度Ra=6.3 μm,加工完成后,使用抛光机对试样表面进行抛光。

2.5.2 试样腐蚀

腐蚀前,先确定腐蚀方法,常用的腐蚀方法有:①把试样浸入腐蚀剂中腐蚀;②擦拭试样表面腐蚀;③电解腐蚀。本次试样的材料为低温压力容器钢16MnDR,Mn含量较高,同时缺少Cr,Ni等耐腐蚀金属元素,耐腐蚀能力较差,可选用擦拭试样表面的方式腐蚀。腐蚀试剂选用φ(HNO3)20%水溶液,腐蚀时间不宜过长,腐蚀后,用水将表面清洗干净,滴上酒精,用吹风机尽快干燥表面。

2.5.3 试样结果

B型地铁电机悬挂座焊接接头(4种)宏观金相如图9~12所示。可以看出,各试样均不存在裂纹、夹杂,不存在母材未熔合、未焊透缺陷。

  

图9 上盖板对接焊缝

  

图10 下盖板对接焊缝

  

图11 肋板与电机悬挂座焊缝

  

图12 肋板与上下盖板焊缝

3 结论

(1)B型地铁电机悬挂座自动焊焊接可行,焊枪能够焊接所有焊缝而不发生碰撞,轴无限位,但部分内部焊缝点位姿态还需要进行调整。

(2)CLOOS离线编程软件RoboPlan能仿真模拟现场需编程的工件,观察整个焊接过程中是否会发生轴限位及焊枪姿态,提前检验结构复杂的工件自动焊编程的可行性。尚存在的不足是暂时只能用于检验、观察,还不能实现离线编程用于生产,离线编辑的程序不能直接拷贝到机器人存储器中使用。

(3)B型地铁电机悬挂座自动焊焊缝表面成形良好,表面无气孔、咬边及过渡不良现象。

(4)对B型地铁电机悬挂座自动焊宏观金相试验验证结果,焊缝内部无气孔、裂纹、夹杂、未熔合、未焊透缺陷。

(5)从焊接工艺和机器人编程路径考虑,B型地铁电机悬挂座自动焊工艺可行,但要实现B型地铁电机悬挂座及其他小部件的自动焊焊接,还需结合机器人的产能、成本、人员分配等方面进行分析。

参考文献:

[1]仲兆亮.16MnDR钢的焊接工艺分析[J].化工建设工程,2003(4):33-34, 37.

[2]雷小伟,万自永,孙现龙,等.气体保护焊保护气体的选用[J].材料开发与应用, 2014(4): 90-94, 100.

[3]吴允光.焊工考试: 焊缝外观检查技术[J].劳动保护,1983(1):28-29.

[4]周振丰.焊接冶金学[M].北京:机械工业出版社,2003.

 
杨坤,渠源,李宗霖
《焊接技术》 2018年第05期
《焊接技术》2018年第05期文献

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