自动焊枪防飞溅焊接方法及系统与流程

本发明涉及焊接领域，尤其涉及焊枪、焊枪耗材的清洁与维护。具体是指一种用于熔化极气体保护焊的自动焊枪的防飞溅方法及系统。

背景技术：

随着技术的日新月异，焊接已发展出许多种类。有以电能为能源的电弧焊、高频焊；有以化学能为能源的气焊、爆炸焊；还有以机械能为能源的摩擦焊、冷压焊等等焊接方法。

在众多焊接方法中，尤以电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法。绝大部分电弧焊是以电极与工件之间燃烧产生的电弧作热源来实现焊接的。它包括：焊条电弧焊、埋弧焊、等离子弧焊、气体保护焊等。其中，气体保护焊以其焊接效率高、熔深好、节能的特点，已成为大多数焊接厂家的首选。

熔化极气体保护焊采用的是可熔化的焊丝与焊件之间产生的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属，并向焊接区输送保护气体，使电弧、熔化的焊丝、熔池及附近的母材金属免受周围空气的有害作用；通常用的保护气体有：氩气(Ar)、氦气(He)、二氧化碳气(CO₂)或这些气体的混合气。以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气体保护电弧焊(在国际上简称为MIG焊)；以惰性气体与氧化性气体(O₂，CO₂)混合气为保护气体时，或以CO₂气体或CO₂+O₂混合气为保护气时，或以CO₂气体或CO₂+O₂混合气为保护气时，统称为熔化极活性气体保护电弧焊(在国际上简称为MAG焊)。

CO₂气体保护焊最显著的缺点是飞溅大，飞溅率一般为3％～20％，当飞溅率达到20％以上时，就不能进行正常焊接了。飞溅的危害体现在：降低焊接熔敷效率，降低焊接生产率；焊接熔池不稳定，使焊缝外形较为粗糙；飞溅物易粘附在焊接件或焊枪喷嘴、导电嘴上，易使焊枪喷嘴堵塞，影响焊接质量；也会造成劳动条件变差等。参看附图1，焊枪1作为CO₂气体保护焊半自动焊接设备的执行机构，在其工作端设有向焊接区域输送保护气体的焊枪喷嘴1-1，在焊枪喷嘴1-1内腔中安装导电嘴1-2，焊丝2从导电嘴1-2的送丝孔1-3中伸出。按照焊接工艺要求，焊接过程中焊枪喷嘴1-1与焊缝距离在2cm左右，由于焊接时产生的焊渣四处飞溅，大量融化状态的焊渣会飞入导电嘴1-2和焊枪喷嘴1-1内，附着在焊枪喷嘴1-1 内壁和导电嘴1-2表面，不仅造成焊枪喷嘴1-1喷出的保护气不均匀；也难以阻止空气进入熔池——使得焊接气体的保护作用失效，恶化焊缝成形质量，造成返工。

而且焊渣附着在导电嘴1-2表面会堵塞导电嘴送丝孔1-3，导致无法正常送丝，影响电弧稳定。

为解决上述问题，通常采用蘸涂防堵膏的方法对焊枪喷嘴1-1内壁和导电嘴1-2表面进行处理。其操作步骤为：将焊枪喷嘴1-1插入盛装防堵膏的容器内，焊枪喷嘴因焊接带有热量，融化防堵膏，防堵膏附着在焊枪喷嘴1-1内壁和导电嘴1-2表面形成保护膜，以防止焊渣附着。但由于防堵膏为油性膏状体，绝缘性强，防堵膏热熔后进入导电嘴1-2的送丝孔1-3内，使得导电嘴与焊丝的导电性下降(导电嘴通过送丝孔壁将电路与焊丝导通)，需通过焊接热量蒸发掉导电嘴内的防堵膏后才能进入正常使用状态；另外，该蘸涂防堵膏方法仅适用于工作一定时间后预热的焊枪，需由其自身携带的热量融化防堵膏膏体。对处于冷枪状态的焊枪无能为力。为保证焊枪正常工作，各厂家都在焊接一段时间后对焊枪进行清理，有厂家自行研发了焊枪清理装置。如中国实用新型专利CN 204486990 U公开了机器人用焊枪清理系统，包括：剪丝装置、清枪装置、喷防飞溅液装置以及TCP校正点；所述剪丝装置、清枪装置以及喷防飞溅液装置均设置在清枪站主体支架上，所述剪丝装置、清枪装置以及喷防飞溅液装置依次连接并且设置在同一条直线上；所述TCP校正点安装在剪丝装置上，用于作为校正机器人工具坐标时的基准点。焊枪清理系统采用一线式排列方式，即剪丝、清枪、喷防飞溅液装置在一条直线上，这样机器人焊枪剪丝完成后无需抬枪，直接平移至清枪位置，同样平移到喷防飞溅液处，这样节省了机器人焊枪上升以及下降的时间，缩短了整体清枪时间。但该种清枪系统虽然将传统清枪时间由13s缩短至更少时间，但其并未脱离传统清枪装置的限制，主要缺陷为：清理效果不好，还需手工清渣(斜口钳清理)，影响清枪效率；此外，由于清理动作是气缸夹紧焊枪(喷嘴)后铰刀旋转上升，铰刀会通过粘附在喷嘴口部的飞溅与喷嘴，甚至导电嘴发生接触，长时间反复此动作，不但会使喷嘴伤痕累累、导电嘴松动，也会造成焊枪变形(鹅颈角度变化)，即TCP偏差——缩短喷嘴、导电嘴使用寿命，降低焊接质量；另一方面，清枪机构和清枪程序都需要专业人员安装、调试、维护，利于生产成本的控制。

目前在控制焊接飞溅方面除了蘸取防堵剂之外，还有其他方法，如：CMT(冷金属过渡)、STT(表面张力过渡)、RMD(受控金属熔敷)等。但由于熔化极气体保护焊容易产生飞溅的特点，在实际焊接过程中，产生飞溅仍是不可避免的现象。原因是：1、二氧化碳(CO₂)在高温情况下有很强的氧化性，容易生成一氧化碳气体(CO)。一氧化碳气体在电弧的高温作用下急剧膨胀形成飞溅。2、熔化极气体保护焊是以可熔化的金属丝(焊丝)作为电极——焊丝在电弧热的作用下，形成熔滴；熔滴自由长大到出现缩颈现象时，在重力和电磁力的作用下落入熔池，形成飞溅。

有厂家对CO₂气体保护焊焊枪喷嘴进行防堵处理，如中国发明专利CN 103551715 B公开了一种CO₂气体保护焊焊枪喷嘴或导电嘴防堵处理系统，用于解决CO₂气体保护焊焊枪喷嘴或导电嘴堵塞的问题，包括储液罐、防飞溅液喷涂装置、焊枪放置架和PLC控制机构；又如中国实用新型专利CN 202725431 U公开了熔化极气体保护焊焊枪防飞溅液喷涂装置，包括进气管、防飞溅液容器、喷涂容器、喷雾器和回收瓶，防飞溅液容器和回收瓶分别与喷涂容器通过气管连接，喷涂容器底部安装喷雾器，进气管与喷雾器连通。虽然该专利的技术方案解决了熔化极气体保护焊焊枪的堵塞问题，但它是针对单台焊枪的人工操作设备，不能实现对焊枪的自动感应喷涂，难以实现焊接生产线整体的自动化控制；并且采用该专利技术方案需要将焊枪放入喷涂容器，还要保持手持状态，增加了操作人员的劳动强度。故提供一种自动焊枪的防飞溅系统可以降低成本。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现的自动焊枪的防飞溅焊接方法，以减少焊丝熔滴飞溅对焊接生产质量的影响，本发明提供的技术方案无需使用传统清枪设备，从而提高工作效率、降低成本。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是自动焊枪防飞溅焊接方法，包括如下步骤：

步骤a)向焊枪喷嘴喷高压气体，清理喷嘴；

步骤b)焊枪喷嘴蘸取防飞溅液；

步骤c)分别先后向焊枪喷嘴喷高压气体和保护焊气体；

步骤d)焊接工件；

步骤e)重复步骤a～步骤d。

优选地，步骤a之前还可包括编程：预设自动焊枪工作轨迹，开机，以使焊枪自动工作并重复步骤e。

优选地，步骤a的具体操作为：向气体保护焊焊枪的导气通道中喷出高压气体，停止喷气，使用钢丝刷自动清理喷嘴。

优选地，步骤c的具体操作为：向蘸取防飞溅液后的气体保护焊焊枪的导气通道中喷高压气体，然后向气体保护焊焊枪的导气通道中喷保护焊气体。

更优选地，步骤a或步骤c高压气体的压力为0.6～1.25MPa。

更优选地，步骤a或步骤c中喷高压气体3～5s。

更优选地，高压气体选自压缩空气。

优选地，步骤b中防飞溅液为耐高温、无毒、不燃的固体或液体；作为一种优选方案，防飞溅液为碳液，耐受温度为2000℃以上。

本发明的另一目的是提供上述自动焊枪防飞溅系统，包括电连接的控制装置、储液装置和喷气装置，其中，控制装置安装于焊枪内部，储液装置独立地置于自动焊枪旁，喷气装置安装于自动焊枪的送丝机外部，储液装置和喷气装置分别通过控制装置配合自动焊枪喷气清理飞溅和蘸取防飞溅液。

优选地，自动焊枪防飞溅系统还包括清理刷，用于蘸取防飞溅液前对焊枪喷嘴进行简单清理。

优选地，储液装置包括储液支架和储液罐，储液罐置于储液支架上。

优选地，为防止防飞溅液过多地与空气接触，储液装置还包括可活动的盖在储液罐口的自动开关机构，自动开关机构安装于储液支架上，通过控制装置驱动控制其自动往复地开合，即可自动开关储液罐，以避免除进行步骤c外的其余步骤时异物落入储液罐中，并防止防飞溅液蒸发，其中，自动开关机构可为现有技术任意实现该功能的结构，在此不做赘述。

优选地，喷气装置可为现有技术任一实现向自动焊枪供应高压气体的结构，在此不做赘述。

优选地，控制装置为电磁阀组件，用于控制喷高压气体或保护焊气体、焊枪枪头清理、自动开关机构开合、蘸取防飞溅液。

与现有技术相比，本发明提供的自动焊枪防飞溅焊接方法及系统具有如下优点：

1.蘸取防飞溅液和吹气相结合，当焊接过程中的飞溅碰到碳层后便会自然脱落，使飞溅不易粘附喷嘴和/或导电嘴，降低喷嘴口和导电嘴端部附着过多飞溅后形成环状块的机率；

2.降低生产成本：省略了清枪步骤，无需购买清枪设备，节省了组织专业人员安装、调试、维护的费用；

3.清枪后自动焊枪位置易超出焊接范围，会影响焊枪鹅颈角度(即TCP)，本发明提供的自动焊枪防飞溅焊接方法及系统避免由于清枪引起的焊接质量问题；

4.节约生产时间：只需蘸取碳液，清枪时间从原14秒减少到约10秒；

5.延长喷嘴、导电嘴的使用寿命：省略了清枪、剪丝步骤，故没有铰刀与喷嘴的接触，可延长喷嘴、导电嘴使用寿命；

6.降低导电嘴用量：由于碳层既耐高温(约2300℃)，又耐磨损，故导电嘴的用量较常规减少约40％左右；

综上所述，本发明利用蘸取防飞溅液和吹气相结合，可隔离熔滴飞溅，降低焊渣与喷嘴、导电嘴和导电嘴内壁粘连机率，有效防止焊枪喷嘴、导电嘴堵塞现象的发生，实现了对焊枪喷嘴及导电嘴的防飞溅目的；此外，无需使用传统清枪设备，降低生产成本，延长导电嘴使用寿命，节约生产时间，具有很高的市场价值。

附图说明

图1为现有技术熔滴过渡示意图：

图2为本发明实施例1防飞溅系统电磁阀工作电路示意图；

图3为本发明提供的自动焊枪防飞溅方法流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述，需说明的是，在以下实施例中出现的耗材均为市售，在此不作赘述。

本发明提供的自动焊枪防飞溅系统，包括电连接的电磁阀组件、储液装置、喷气装置和钢丝刷，储液装置独立地置于自动焊枪旁，包括储液支架、储液罐和可活动的盖在储液罐口的自动开关机构，自动开关机构安装于储液支架上，通过控制装置驱动控制其自动往复地开合，储液罐置于储液支架上；喷气装置安装于自动焊枪的送丝机外部，储液装置和喷气装置分别通过控制装置配合自动焊枪运行。防飞溅具体步骤为：预设程序，开机；向焊枪喷嘴喷高压气体，清理焊枪喷嘴；停止喷气，电磁阀控制自动开关机构开盖，焊枪喷嘴蘸取防飞溅液；焊枪喷嘴从储液罐中取出，电磁阀控制自动开关机构关盖，再次向焊枪喷嘴喷高压气体；向焊枪喷嘴喷保护焊气体，自动焊枪焊接工件，当工件焊接完成，停止向焊枪喷嘴喷保护焊气体，自动焊枪返回运动原点；开始下一个焊接循环，完成焊接任务后关机。

实施例1

以生产18446件“大众”Lavida车型的冷端总成为例(程序已预设且开机)：

Step1，向焊枪喷嘴内部喷压缩空气，压缩空气流经焊枪枪头部分的所有部件——包括枪管(鹅颈)、导电嘴座、分流器、导电嘴、喷嘴等；自动焊枪移至钢丝刷清理喷嘴，此时，自动焊枪和钢丝刷配合完成细小飞溅的清理；

Step2，电磁阀控制喷气装置停止喷气并控制自动开关机构打开储液罐，自动焊枪移向储液罐蘸取碳液；

Step3，自动焊枪喷嘴移出储液罐，电磁阀控制喷气装置向焊枪喷嘴内部喷压缩空气，压缩空气流经焊枪枪头部分的所有部件——包括枪管(鹅颈)、导电嘴座、分流器、导电嘴、喷嘴等，此时，喷压缩空气可将碳液吹匀，避免滴沥；

Step4，向焊枪喷嘴喷保护焊气体，同时自动焊枪运行至工件进行焊接工作；

Step5，焊接完成，停止向焊枪喷嘴喷保护焊气体，自动焊枪返回至原点，此时完成一个焊接循环。重复Step1～Step5进行下一个焊接循环。

本实施例提供的方法及系统可节省耗材成本见表1。

实施例2

本实施例与实施例1的差别仅在于生产21340件“大众”POLO GP热端总成，节省耗材成本见表1。

实施例3

本实施例与实施例1的差别仅在于生产23460件汽车MPI HE热端总成，节省耗材成本见表1。

表1

验证时间：2015年10月9日至2015年11月30日。

通过表1可知，使用本发明提供的自动焊枪防飞溅焊接方法，可有效防止飞溅生成，降低导电嘴使用量，持续降低生产成本，具有很高的应用前景。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。