图 2。4 500kg 倾翻式变位机

2。3 等离子弧金属增材成型系统设备

等离子弧焊机器人增材成型制造部分主要由福尼斯 TIG 焊接电源、ROB5000 端子、 送丝机与焊接耗材三大部分组成。

2。3。1 焊接电源及 ROB5000 端子

本课题试验所采用的弧焊电源为福尼斯 Magic Wave 3000 型号焊机，如下图 2。5 所示， 焊接电流在 3A 到 300A 之间，在本次研究试验中采用的电流为 130A。

图 2。5 Magic Wave 3000 焊机

ROB5000 端子是一种专用的接口设备，是为了连接焊机和机器人，使弧焊机器人在控制 柜和弧焊电源的协调下能够完成焊接工作而设计的。为了避免了此接口设备因裸露带来干扰 因素，影响弧焊机器人实施焊接操作，故将此设备安装在控制柜中，而控制柜的门通常处于 封闭状态。文献综述

2。3。2 送丝机及等离子焊枪

机器人的送丝机构如下图 2。6 所示，等离子焊枪如图 2。7 所示。

图 2。6 送丝机 图 2。7 等离子焊枪

钨极内缩于喷嘴内，这样的装置减小了弧柱的直径，提高了能量密度，使能量更集中， 穿透力也更强，但是也增加了引弧和对中难度。喷嘴一般要求距离工件 6~8mm 引弧，而焊丝 则要处于弧柱中心，要求较为严格。焊枪系统中要用到两种气体，一种是离子气，另一种气 体是保护气。离子气用于形成等离子体，保护气用于隔绝空气，保护熔池金属，通常使用的 保护气为纯度较高的氩气。由于焊接过程中的能量较高，会使焊枪温度升高，如果不加冷却 系统则会使焊枪烧坏，因此设备中加入了水冷系统以控制温度在恒定范围内。由于钨极内缩， 增加了钨极与工件之间的距离，此时通过焊机高频感应直接在工件与钨极之间形成电弧较为 困难，需要进行切换弧操作，先在钨极与喷嘴间形成电弧，再进行切换使钨极与工件之间产 生电弧。

2。4 等离子电弧形式及电弧切换原理

等离子电弧的形式主要有三种，包括非转移弧、转移弧和联合型电弧，如下图 2。8 所示。 非转移弧发生在钨极和喷嘴之间，能量密度小；转移弧发生在钨极和工件之间，能量密度较 大，是等离子弧中的主要应用形式；联合型电弧为两种电弧共存的状态，能量密度在转移弧 和非转移弧之间。

(1)非转移弧 （2）转移弧 （3）联合型电弧 图 2。8 等离子弧的形式

电弧切换电路设计原理如下图 2。9 所示，在焊接过程中，电弧电压不到三十伏，而焊接 电流则为一百多安，能够看出电弧的电阻是非常小的。为了能够进行电弧的切换，我们在钨 极和喷嘴的电流回路中串联一个控制电阻和控制开关，工作过程如下所示：来,自,优.尔:论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

1)首先打开保护气和离子气控制开关，气体从气瓶流向焊枪，调节气体的流量；

2)在控制面板上设好焊接参数后，起动机器人进行焊接操作。当控制面板向焊机发出起 弧命令时，由于钨极-喷嘴之间的间隙小，在这两者之间产生非转移弧，也被称作小弧。在此 过程中，控制开关处于闭合状态，电流不经过钨极-工件回路，所以不产生电弧；

3）当产生非转移弧后，打开控制开关，钨极-喷嘴回路中被接入一个电阻，电路中的电 阻值大幅增加，而此时非转移弧的电离作用，使喷嘴内存在大量粒子，钨极-工件电阻值比钨