基于钛及钛合金板材包覆叠轧的自动焊生产线机器人焊接效率提升策略

关键词：基于钛及钛合金板材；包覆叠轧的自动焊生产线机器人；焊接效率提升策略

引言

钛及钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等诸多优异性能，在航空航天、海洋工程、医疗器械等领域得到了广泛应用。在钛及钛合金板材的生产过程中，包覆叠轧是一种重要的加工工艺，它能够改善板材的性能和组织结构。而自动焊生产线则是实现钛及钛合金板材包覆叠轧高效生产的关键环节，其中机器人焊接技术凭借其高精度、高稳定性和高效率等优势，在自动焊生产线中发挥着重要作用。然而，在实际生产中，机器人焊接效率受到多种因素的影响，导致生产效率无法充分发挥。因此，研究基于钛及钛合金板材包覆叠轧的自动焊生产线机器人焊接效率提升策略具有重要的现实意义。

1 基于钛及钛合金板材包覆叠轧的自动焊生产线机器人焊接的意义

在钛及钛合金板材包覆叠轧生产中，引入自动焊生产线机器人焊接意义重大。从生产效率层面看，机器人焊接能实现高速、连续作业，极大缩短焊接时间，显著提升生产线的整体产能，满足市场对钛及钛合金板材日益增长的需求。在质量保障方面，机器人具备高精度和稳定性，能精准控制焊接参数，确保焊缝质量均匀一致，有效减少焊接缺陷，提升产品的可靠性和使用寿命。从成本角度而言，机器人焊接可降低对人工的依赖，减少人力成本，同时降低因人为因素导致的废品率，进一步节约生产成本。此外，机器人焊接能在恶劣环境下稳定工作，保障操作人员的安全。

2 影响机器人焊接效率的因素

2.1 设备自身性能因素

设备自身性能是影响机器人焊接效率的核心要素之一。机器人本体的运动性能直接决定了焊接过程中的操作速度与灵活性。若机器人的关节转动速度慢、加速度小，在空间中移动时就会耗费更多时间，导致焊接周期延长。例如，在进行复杂焊缝的焊接时，机器人需要频繁调整姿态和位置，若运动性能不佳，就会频繁出现停顿等待的情况，严重影响焊接效率。焊接电源的性能同样关键。稳定的输出电流和电压是保证焊接质量的基础，若焊接电源输出不稳定，焊接过程中就容易出现电弧偏吹、飞溅增多等问题，不仅影响焊缝成形，还可能导致焊接中断，需要重新调整参数甚至重新焊接，大大降低了焊接效率。

2.2 焊接工艺参数因素

焊接工艺参数的合理设置对机器人焊接效率有着至关重要的影响。焊接电流和电压是影响焊接热输入的关键参数。电流过大，会使焊缝熔深过大，导致焊件变形加剧，甚至可能烧穿焊件；电流过小，则焊缝熔深不足，焊接强度不够，容易出现未焊透等缺陷。电压过高，电弧长度增加，焊接飞溅增多，且电弧稳定性变差；电压过低，电弧容易熄灭，焊接无法正常进行。焊接速度直接影响焊接时间和生产效率。在保证焊接质量的前提下，提高焊接速度可以缩短焊接时间，但焊接速度过快会导致焊缝熔深不足、焊缝成形不良等问题。反之，焊接速度过慢则会增加焊接时间，降低生产效率。气体流量也会影响焊接效率。保护气体流量过小，无法有效隔绝空气，焊缝容易氧化，产生气孔等缺陷；气体流量过大，会造成气体浪费，同时可能影响焊接电弧的稳定性，导致焊接质量下降，进而需要返工，降低焊接效率。

2.3 生产管理与环境因素

生产管理的不合理会严重影响机器人焊接效率。生产计划安排不当，可能导致机器人设备出现闲置或等待的情况。例如，在生产过程中，如果前道工序的工件供应不及时，机器人就会处于等待状态，浪费了宝贵的生产时间。工件的装夹和定位时间也是影响焊接效率的重要因素。如果工件装夹方式复杂、定位不准确，会增加装夹时间和调整时间。装夹时间过长会直接延长整个焊接周期，而定位不准确则可能导致焊接偏差，出现废品，需要重新装夹和焊接，进一步降低效率。此外，生产环境也会对机器人焊接效率产生影响。温度、湿度等环境因素的变化可能会影响焊接设备的性能和焊接质量。例如，在高温环境下，焊接设备的散热效果会变差，可能导致设备过热停机；湿度过大则可能使焊件表面产生锈蚀，影响焊接质量，增加后续处理的时间和成本，从而降低焊接效率。

3 机器人焊接效率提升策略

3.1 优化设备选型与配置升级

设备是机器人焊接的基础，合理的选型与配置升级能显著提升焊接效率。在机器人选型上，需依据生产需求精准匹配。若生产任务多为大尺寸、高负载的焊接工件，应挑选负载能力强、工作空间大的机器人型号，避免因机器人性能不足而频繁调整作业或出现故障停机。

3.2 精细化焊接工艺参数设定

焊接工艺参数的合理设定是提高焊接效率和质量的关键。通过大量实验和数据分析，确定不同材质、厚度和焊接位置的钛及钛合金板材的最佳焊接电流、电压、焊接速度和气体流量等参数组合。例如，对于较薄的板材，可适当提高焊接速度，降低电流和电压，以减少热输入，避免板材变形；对于较厚的板材，则需增加电流和电压，适当降低焊接速度，确保焊缝熔深。

3.3 优化生产流程与布局规划

合理的生产流程和布局规划能有效减少机器人的等待时间和空行程，提高焊接效率。对生产流程进行全面梳理，去除不必要的环节和等待时间。例如，采用并行作业的方式，在机器人焊接的同时，进行工件的装夹和下料操作，实现生产过程的连续性。优化生产布局，根据焊接工件的尺寸、形状和焊接顺序，合理安排机器人、工件装夹台和物料输送设备的位置，使机器人的运动路径最短，减少空行程距离。采用模块化设计，将生产线划分为多个功能模块，便于快速调整和重组，以适应不同产品的生产需求。此外，引入先进的生产调度系统，根据生产任务和设备状态，合理安排生产计划，确保设备的高效利用。

3.4 强化人员培训与设备维护管理

人员是机器人焊接生产的执行者，其技能水平直接影响焊接效率。定期组织操作人员进行专业技能培训，包括机器人操作、焊接工艺参数调整、设备故障排除等方面的知识和技能。通过理论教学和实践操作相结合的方式，提高操作人员的业务能力和应变能力。

结语

综上所述，本文针对基于钛及钛合金板材包覆叠轧的自动焊生产线机器人焊接效率提升问题，深入分析了影响机器人焊接效率的因素，并从优化机器人选型与配置、改进焊接工艺、优化生产流程、加强设备维护与管理以及提升人员技能水平等多个方面提出了具体的提升策略。通过实际案例分析验证了这些策略的有效性。在实际生产中，企业应根据自身的实际情况，综合运用这些策略，不断提高机器人焊接效率，从而提高钛及钛合金板材包覆叠轧自动焊生产线的整体产能和经济效益。

参考文献

[1] 薄板铝合金搭接接头摆动激光焊接热场和流场的数值分析[D]. 杨茹娟.山东大学，2020

[2] 奥氏体不锈钢非熔透激光叠焊工艺研究[D]. 白陈明.长春理工大学，2019