电弧焊 101

什么是电弧焊？

弧焊通过使用电源在安装在焊炬中的电极和金属之间产生电弧，将零件永久熔合在一起。该电弧是电流通过电离气体柱在两个电极之间流动，能够产生足以熔化金属的热量。

热量通过带负电的阴极和带正电的阳极产生。负离子和正离子在等离子柱中以加速的速度相互反弹。电极通常是专门制备的棒或线，它不仅可以传导电流，还可以熔化并向接头提供填充金属。

电弧在实际工件和沿接头引导的电极（棒或线）之间形成。它提供熔化电极和基体金属所需的热量，有时还提供将熔融金属从电极尖端输送到工件的方法。

施加在两个部件之间的接头处的这种高温（尖端约 6500ºF）熔化并与中间熔融填充金属混合。这种热量会熔化基体金属和电极，产生熔滴，当电极消耗时，这些熔滴会分离并通过电弧柱输送到工件上。

在碳焊或 TIG 焊接中，没有熔化的液滴被迫穿过间隙并到达工件上，因此填充金属从单独的焊条或焊丝熔化到接头中。

无论如何，这个熔融金属池有时被称为“火山口”。当它沿着接头移动时，火山口在电极后面凝固（见下面的“熔渣”）。其结果是冶金熔接，产生与零件金属具有相似强度的焊件。这与非熔合连接工艺不同，后者的基础材料的机械和物理性能无法在接头处复制。

这种金属转移可以通过以下两种方式之一发生：表面张力转移，其中一滴熔融金属接触到熔融金属池并被表面张力吸入其中，或喷射电弧，其中液滴通过电极尖端从熔融金属中喷射出来电夹紧将其推进熔池（非常适合仰焊）。

为电弧焊供电：

下面是包含电源的基本弧焊电路图。必须有一条电离路径来通过间隙传导电流，然后进行某种点火以启动电弧。这通常是由于提供了足够高的初始电压以引起放电，或者将电极接触到工件，然后在接触区域变热时将其撤回。

焊接时，可以使用正极或负极的直流电 (DC) 或交流电 (AC)。电流和极性的选择取决于工艺、电极类型、电弧气氛和被焊接的金属。无论需要什么电源，都配备必要的控制装置，这些控制装置通过工作电缆连接到工件。

电弧屏蔽

电弧保护是电弧焊中必不可少的过程，因为任何金属在高温下都对空气中的化学元素具有更高的反应性。因此，该工艺有一种用气体保护罩覆盖电弧和熔池的方法。焊枪将零件连接在一起时会使用保护气体，以防止污染。这也证实了焊缝的强度，并最大限度地减少了零件的焊后清理。

机器人电弧焊：

自 1980 年代以来，焊接自动化已成为一个更加稳健和成熟的过程。它发展迅速，在快速满足繁琐的生产需求方面变得非常有效，同时还经济、高效、可靠，并能够进一步保护工人免受危险任务的伤害。

6 轴机器人系统不仅能够模仿人类手臂在单元内的运动，还可以将割炬准确放置在必要的位置，以便在最高效、可重复的位置工作。

在几乎所有行业中，无论大小，焊接都被用作几乎所有应用的制造和维修过程的主要手段。机器人焊接包括电弧焊、MIG焊、TIG焊、激光焊和点焊等工艺。

这些好处导致焊接机器人市场的增长率超过任何其他工业机器人。这在 2017 年仅自动化焊接和配件部门的价值就将达到 19 亿美元的估计中显而易见。

机器人焊接的优势：

• 速度： 机器人焊接系统擅长快速完成工作。机器人不需要任何午休时间，也不需要休假时间；他们将 24/7 不间断地连续工作。与手动焊接循环相比，操作更少，因此机器人可以实现更高水平的起弧时间，并且通常会将输出增加二到四倍。随后，您会看到吞吐量和生产力的显着提高，从而提高了公司的整体效率。
• 准确性： 机器人系统的规定使它们比手动焊接系统犯的错误更少，这有助于减少浪费的材料和时间。还有一些设计有助于到达困难或狭窄的地方，例如细长的机械臂。
• 一致性： 法规和由此产生的准确性产生了极其一致的焊件。这每次都会增加对产品质量的信心。
• 安全： 焊接可能是一种非常危险的应用，因为它会处理闪光、烟雾、火花和热量。当您实现自动化时，您就能够保护工人，因为机器人可以承受这些危险。如果员工受到伤害，要求赔偿的员工也可以减少。如果员工受到危险工作环境的影响，公司可以降低他们要求赔偿的风险。
• 降低成本： 手工焊接的成本可能很高，因为它需要时间、技能和注意力。机器人焊接需要更少的时间，并允许您削减直接人工成本、节约能源（更少的启动）和节约材料。保险和事故相关的费用也减少了。机器人焊接带来的成本节约可以帮助企业在东欧或中国的低成本制造国家中更具竞争力。
• 质量： 机器人具有出色的路径跟踪精度，可以以非常高的可重复精度 (± 0.04 mm) 以正确的焊接角度、速度和距离提供焊枪。这提供了为每个接头使用最佳焊接条件的能力，从而实现 24/7 全天候一致的高质量输出，同时降低了返工、废料、焊丝消耗或去除焊接飞溅的成本。
• 劳动力： 在某种程度上总是需要手工焊接，但它也带来了一系列挑战……培训、招聘和应对高离职率都需要付出高昂的代价。机器人自动化为贵公司的焊接工作带来更高的稳定性和可靠性。
• 灵活性： 该机器人可用于焊接许多不同的产品，例如 MIG、TIG、SMAW、FCAW、SAW 和 PAW。这也使公司能够以非常快的周转时间生产各种产品。
• 占地面积： 与手动焊接间的相同输出相比，机器人需要的占地面积更小。

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随着公司意识到合格焊工的可用性低，同时全球市场竞争需求的增加，当今对弧焊自动化系统的需求越来越大。在查看了所有优势并查看了您的预计投资回报率之后，您应该不需要更多的说服力了。

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