【摘要】：螺柱焊具有焊接簡單、成型快等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用到汽車、船舶、橋梁、路面等各個(gè)領(lǐng)域。目前,國內(nèi)外對螺柱的需求量逐年增加,對焊接的質(zhì)量要求越來越高。焊接工人的數(shù)量已經(jīng)不能滿足市場需求,開始嘗試使用機(jī)器人進(jìn)行焊接作業(yè)。但設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人在工作過程中,出現(xiàn)偏焊、焊接不均勻等問題。本文主要以焊接機(jī)器人工作過程出現(xiàn)的問題為研究對象,設(shè)計(jì)適合機(jī)器人的磁場裝置控制焊接電弧,避免出現(xiàn)偏弧現(xiàn)象,控制焊接金屬熔融量,使焊接的螺柱變得均勻。主要研究內(nèi)容如下所述:1.選擇適合螺柱焊接的磁場形式:分析橫向磁場、縱向磁場、尖角磁場、旋轉(zhuǎn)磁場是否適合螺柱焊接,最終選擇旋轉(zhuǎn)磁場控制螺柱焊接電弧;還對磁場控制焊接電弧進(jìn)行力學(xué)分析,分析其可行性以及原理。2.設(shè)計(jì)開合式磁場裝置:參考三相異步電機(jī)原理,采用六個(gè)磁極進(jìn)行勵(lì)磁,設(shè)計(jì)的磁場裝置主要包括勵(lì)磁鐵芯、勵(lì)磁線圈、導(dǎo)磁桿、開合式機(jī)構(gòu)、勵(lì)磁電源、PLC控制程序以及絕緣處理。磁場裝置采用開合式,不會對機(jī)器人造成干涉;磁場裝置使用PLC控制,可以實(shí)現(xiàn)自動化。3.對磁場裝置進(jìn)行分析:使用ANSYS對磁場裝置進(jìn)行諧波磁場分析,改變影響磁場強(qiáng)度的相關(guān)因素,觀察它們磁感線分布和磁場強(qiáng)度變化。發(fā)現(xiàn)當(dāng)線圈匝數(shù)和導(dǎo)磁桿與鐵芯軸向夾角發(fā)生改變時(shí),磁場發(fā)生畸變,但畸變程度很小,對磁場影響很小。并根據(jù)分析結(jié)果對設(shè)計(jì)的磁場裝置參數(shù)進(jìn)行選擇,使磁場裝置的空間充分利用,使磁場裝置產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度最大化。4.磁控螺柱焊接實(shí)驗(yàn):當(dāng)焊接機(jī)器人出現(xiàn)偏弧現(xiàn)象時(shí),把磁場施加在螺柱的焊接區(qū)域。通過調(diào)整勵(lì)磁電源電壓,改變磁場裝置的磁場強(qiáng)度大小,進(jìn)行多次焊接試驗(yàn)。通過對比施加磁場前后、不同磁場強(qiáng)度條件下,螺柱的焊接質(zhì)量�？芍┘哟艌瞿軌蚩刂坪附与娀�,避免出現(xiàn)偏弧現(xiàn)象,還能控制焊接金屬的熔融量,使焊接的螺柱變得均勻,說明本設(shè)計(jì)的可行性。
【圖文】：

也可用于鋁板及水下焊接。螺柱焊就是在螺柱與板件之間通電產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生高溫使焊接處金屬熔化，然后在螺柱上端施加壓力，迅速地將螺柱壓入熔融區(qū)，待焊接金屬液冷卻后，螺柱和板件融合在一起。螺柱焊具體步驟，如圖1-1所示。圖 1-1 螺柱焊具體步驟

通過外部施加磁場來控制焊接電弧，從而提高焊接質(zhì)量、改善焊接外觀成形，已經(jīng)取得優(yōu)異的成果。圖1-2 弧柱區(qū)示意圖把磁控焊接技術(shù)和螺柱焊技術(shù)結(jié)合起來，即磁控螺柱焊接技術(shù)。它是通過在外部施加磁場控制焊接電弧以及焊接金屬熔融量，施加磁場能避免焊接出現(xiàn)偏弧現(xiàn)象，還能使熔池區(qū)液態(tài)金屬均勻分布于螺柱周圍，從而提高螺柱的焊接質(zhì)量。大多數(shù)焊接機(jī)器人或焊槍在焊接時(shí)，都會出現(xiàn)偏焊、焊接不均勻等問題。本文以此為研究背景，希望設(shè)計(jì)出適合焊接機(jī)器人的磁場裝置，控制焊接電弧及焊接金屬熔融量，解決上述問題，提高螺柱焊接機(jī)器人的焊接質(zhì)量。1.2 電弧螺柱焊簡介及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 螺柱焊簡介及分類目前，，螺柱焊一般采用手工螺柱焊槍來實(shí)現(xiàn)焊接過程，其中引弧、擠壓過程由焊槍中電磁機(jī)構(gòu)完成
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG453.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2685586