4.5  本章小结 17

5  自动螺柱焊抢预压弹簧的优化 18

5.1  预压弹簧在螺柱焊中的作用 18

5.2  预压弹簧的参数测量 18

5.3  不同型号弹簧的焊接试验分析 19

6  复合热源螺柱焊自动焊枪工艺试验 21

6.1  复合热源螺柱焊工艺试验过程 21

6.2  复合热源螺柱焊工艺试验方案 21

6.3  不同焊接参数的焊接试验及结果分析 22

结  论 25

致  谢 26

参 考 文 献 27

1  绪论

1.1  课题研究背景及课题意义

国内在中厚钢板的焊接研究方面，因工件大、焊接时散热快等不利因素，易造成未熔合、成型不良等缺陷，制约重型车辆制造业向现代化、自动化、智能化的发展。对此提出了采用复合热源螺柱加热焊接的方法，结合感应热源和电弧热源，先用感应热源预热，再用电弧热源焊接，焊接后使用感应热源保温并逐步降温的方法，能有效地克服焊接高强中厚钢板未熔合、脆性组织和冷裂纹等缺陷问题，具有广阔的发展前景。论文网

但是由于使用复合热源螺柱焊，其焊接电源、焊接工艺等都具有特殊性，应设计一种机器人复合热源螺柱焊专用的自动螺柱焊枪，以适应其独特性，达到生产稳定、质量成型好的目的。

本课题主要是为了满足国防重型车辆车身高强超高强中厚钢板与中大直径螺柱高质量高效率焊接的需求，设计一种机器人复合热源螺柱焊专用的焊枪，解决焊枪提升可靠度、复合焊枪磁路规划、焊枪制造质量控制等方面问题，结合复合热源技术完成焊枪结构的优化设计，为中厚钢板的机器人复合热源螺柱焊自动化提供技术支撑，具有深远意义。

1.2  螺柱焊接原理及应用

螺柱焊是快速焊接紧固件的一种方法，不仅效率高而且可以通过专用设备对接头质量进行有效的控制，能够得到全断面熔合的焊接接头，从而保证接头的导热性、导电性和接头强度。按工件位置的要求，可进行平焊、立焊或仰焊。在许多工业部门中螺柱焊已得到广泛应用[5]。螺柱焊可分为电弧螺柱焊和电容放电螺柱焊，都是利用直流焊接电源来产生电弧。电弧螺柱焊的焊接电源与焊条电弧焊用的直流电源类似。电容放电螺柱焊的电源则是一组储能电容器。两种螺柱焊方法均需配备焊接控制器和焊枪。

1.2.1  电弧螺柱焊技术

电弧螺柱焊是一种电弧焊接方法。焊接过程中，螺柱和焊件的接触表面被在它们之间引燃的电弧加热和熔化，然后快速挤压在一起形成焊缝。其中引弧、电弧燃烧时间和挤压过程是自动控制的。实现电弧螺柱焊接，必须具备的设备有焊接电源、焊接时间控制器以及螺柱焊枪。

电弧螺柱焊的实现有多种方式，按照不同的分类标准，可以分别对电弧螺柱焊方法进行分类，其中没有非常严格的界线。作者根据电弧螺柱焊焊接过程中焊接能量提供方式的不同对其进行分类，也就是根据焊接电源能量来源的不同，将电弧螺柱焊分为两种基本方法，即普通电弧螺柱焊和电容储能电弧螺柱焊。这两种方法都是利用直流焊接电源来产生电弧。对于普通电弧螺柱焊，焊接电源是利用晶闸管等整流器件直接对电网电压整流，获得所需的焊接能量。电容储能电弧螺柱焊的电源是低压蓄电装置，而电弧是由电容储存的电能快速放电产生的。从具体的实现过程还可以对这两种方法进行细分，如图1所示。短周期拉弧螺柱焊是对电弧螺柱焊时的电弧进行控制，从而获得优质焊接接头的电弧可控螺柱焊[6]。