一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将规格为0.9mm×13.5mm的焊丝外用钢带轧成U形，采用二级加粉方式向U形槽内填充焊丝药粉，药粉填充系数的波动范围为0～±0.5％；(3)将U形槽合口后，依次进行十一道拉拔减径处理，拉拔减径的前六道次采用聚晶眼模，每道次的减径比在10％～12％范围内；后五道次采用压力模，每道次的减径比在5％～12％范围内；拉丝润滑剂由55％～65％的钠基润滑剂和35％～45％的钙基润滑剂组成；(4)对焊丝表面进行机械清理，得到直径为1.0mm～1.6mm的药芯焊丝。该药芯焊丝的焊接工艺性好，送丝稳定，特别适用于机器人焊接。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法
本专利技术涉及一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法，属于焊接材料及加工

技术介绍
钢结构行业是我国国民经济发展的重要行业，焊接技术是钢结构工程建设的重要技术之一。随着钢结构行业的快速发展，钢结构工程质量的要求越来越高，因而对焊接质量也提出了更高要求。但我国钢结构焊接以手工或半自动焊接为主，焊接质量的稳定性和一致性难以保证，生产效率难以有效提高，另外由于满足技能要求的焊工严重短缺，人工成本的攀升导致钢结构工程造价不断提高。因此钢结构行业迫切需要改变传统焊接加工方式，以提升焊接质量、提高焊接效率。机器人焊接具有优质高效、降低成本、节约资源的优点，是钢结构焊接制造技术发展的重要方向，也是智能化焊接发展和应用的基础，已成为国内外钢结构行业关注的热点之一。机器人焊接技术对焊接材料的质量提出了更高要求。首先机器人焊接所用的焊丝导丝管较长，其长度远大于普通半自动焊接导丝管的长度，焊丝的送丝阻力显著增加，这要求焊丝具有更好的送丝稳定性，否则会因焊丝在导丝管内弯曲或扭转而降低焊接过程稳定性，影响机器人焊接质量；其次，机器人焊接是长时间作业过程，若送丝稳定性不良，则会加剧导电嘴的磨损或出现焊丝表面残留拉丝润滑剂堵塞导电嘴的情况，这将增加更换导电嘴的辅助工作时间，降低机器人焊接效率；另外，机器人焊接材料应具有良好的焊接工艺性，若焊接材料存在电弧稳定性差，焊接飞溅多等焊接工艺不良的问题，则会导致焊接过程不稳定，甚至会出现焊接过程频繁中断的情况，不能发挥机器人焊接的高效优质的技术优势。因此开发一种焊接工艺性优良、送丝稳定性好的焊丝对于加快机器人焊接技术的推广应用具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法，采用该方法制备的药芯焊丝具有良好的焊接工艺性和送丝稳定性，适用于钢结构构件的机器人焊接制造。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将规格为0.9mm×13.5mm的焊丝外用钢带轧成U形，采用二级加粉方式向U形槽内填充焊丝药粉，药粉填充系数的波动范围为0～±0.5％；(2)将U形槽合口后，依次进行十一道拉拔减径处理，拉拔减径的前六道次采用聚晶眼模，每道次的减径比在10％～12％范围内；后五道次采用压力模，每道次的减径比在5％～12％范围内；减径比＝(前道次拉拔直径-后道次拉拔直径)/前道次拉拔直径×100％；拉丝润滑剂由55％～65％的钠基润滑剂和35％～45％的钙基润滑剂组成；(3)对焊丝表面进行机械清理，得到直径为1.0mm～1.6mm的药芯焊丝。其中，所述焊丝外用钢带的厚度公差为±0.03mm，宽度公差为±0.1mm。其中，所述焊丝外用钢带的抗拉强度为270MPa～350MPa，断后延伸率为40％～45％。其中，所述焊丝外用钢带的表面粗糙度为0.6μm～1.3μm。其中，所述焊丝药粉的松装密度为2.3g/cm3～2.6g/cm3，流动性为1.0g/s～1.5g/s。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过改进焊丝的制造工艺来提高焊丝的焊接工艺性和送丝稳定性，使其适用于钢结构构件的机器人焊接制造。外用钢带的技术指标(尺寸规格、力学性能、表面状态等)是影响送丝稳定性的重要因素。专利技术人系统深入的研究了外用钢带对送丝稳定性的影响规律，提出了适用于钢结构构件的机器人焊接的药芯焊丝外用钢带技术指标。外用钢带的尺寸公差影响钢带轧制合缝后形成的空腔体积。在药粉填充系数不变的情况下，焊丝空腔体积越大，药粉越容易在焊丝中窜动，降低药粉填充精度，恶化焊接工艺及其稳定性，不利于机器人焊接使用；而空腔体积越小，药粉难以跟随钢带的拉拔同步流动，焊丝拉拔减径更加困难，焊丝应力增大，送丝阻力增加，且焊接过程中易出现焊丝旋转导致的电弧不稳，降低送丝稳定性及焊接工艺稳定性，同样不利于机器人焊接使用。本专利技术优选外用钢带的厚度公差为±0.03mm，宽度公差为±0.1mm。外用钢带的力学性能决定拉拔过程中焊丝的变形能力。外用钢带的强度越高，延伸率越低，焊丝越难以变形，拉拔减径越困难，焊丝应力增加，同样增加送丝阻力，降低送丝稳定性；而外用钢带的强度过低，则在拉拔过程中焊丝的挺度较差，焊丝易发生扭转和旋转，同样降低送丝稳定性。本专利技术优选钢带抗拉强度为270MPa～350MPa，断后延伸率为40％～45％。外用钢带的表面粗糙度影响拉拔过程中焊丝表面拉丝润滑剂的附着程度。表面粗糙度过大，钢带表面附着的拉丝粉多，尽管可以起到较好的减磨作用，但表面残留的拉丝粉在焊接过程中可能堵塞导电嘴或导丝管，影响送丝稳定性，甚至导致焊接过程中断；而表面粗糙度过小，拉丝润滑剂不能很好附着在钢带表面，润滑减磨效果降低，导致焊丝应力增加，同样对送丝稳定性不利。本专利技术优选钢带的表面粗糙度为0.6μm～1.3μm。药粉的松装密度和流动性是影响药粉填充精度的关键参数，药粉填充精度直接决定了焊接工艺的稳定性。药粉的松装密度决定了药粉的体积及其占焊丝空腔的比例，松装密度过小，填充药粉后焊丝的空腔变小，易出现在拉拔的中间道次空腔消失，后续减径则需要增加拉拔外力，导致焊丝应力过大；而松装密度过大，填充药粉后焊丝的空腔大，药粉易在焊丝空腔内窜动，降低药粉填充精度，本专利技术优选药粉的松装密度为2.3g/cm3～2.6g/cm3。对药粉的流动性而言，流动性越差，药粉填充精度越低，本专利技术优选药粉的流动性为1.0g/s～1.5g/s。最终可控制本专利技术焊丝的药粉填充系数的波动范围为0～±0.5％。焊丝拉拔过程中需要采用合理的拉丝润滑剂减少减径阻力，本专利技术采用由55％～65％的钠基润滑剂和35％～45％的钙基润滑剂组成的润滑剂，充分发挥了钙基润滑剂润滑效果好，减径效率高和钠基润滑剂易于清理，焊丝表面残留少的优点，利于提高焊丝送丝稳定性。为了使焊丝有良好的送丝稳定性，在拉拔过程中应尽量减少焊丝应力。减径比和减径模具是焊丝拉拔的核心参数。减径比过大，焊丝加工硬化严重，产生较大的应力，该应力在后续拉拔中不能消除，不仅易导致拉拔断丝事故，而且在焊接过程中应力导致送丝阻力增加，焊丝会发生扭转和旋转，降低送丝稳定性；而减径比过小，则需增加减径道次，造成增加生产设备、工艺复杂性，生产控制节点过多，可控性差，且严重降低焊丝生产效率。本专利技术合理优化了焊丝生产减径比，提出了十一道次连续拉拔减径，其中，前六道次的减径比在10％～12％范围内，后五道次的减径比在5％～12％范围内。另外，本专利技术在拉拔减径过程中，前六道次采用聚晶眼模拉拔，后五道次采用压力模拉拔，聚晶眼模减径效率高，压力模可改善焊丝拉拔过程中的润滑效果，减少拉拔阻力，降低焊丝加工硬化程度。本专利技术集成了聚晶眼模和压力模减径的技术优势，得到了送丝优良的药芯焊丝，在保证焊丝产品质量的同时，极大的提高了生产效率。本专利技术的焊丝适用于100％CO2气体保护焊，焊接工艺性能优良、送丝稳定、焊缝成形好、飞溅小、无裂纹、气孔、夹渣等冶金缺陷，焊丝熔敷金属的各项性能均符合国标要求(GB/T10045《碳钢药芯焊丝》)，适用于钢结构构件的机器人焊接制造。具体实施方式本专利技术提供了一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法。在本专利技术的具体实施方式所使用药芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将规格为0.9mm×13.5mm的焊丝外用钢带轧成U形，采用二级加粉方式向U形槽内填充焊丝药粉，药粉填充系数的波动范围为0～±0.5％；(3)将U形槽合口后，依次进行十一道拉拔减径处理，拉拔减径的前六道次采用聚晶眼模，每道次的减径比在10％～12％范围内；后五道次采用压力模，每道次的减径比在5％～12％范围内；拉丝润滑剂由55％～65％的钠基润滑剂和35％～45％的钙基润滑剂组成；(4)对焊丝表面进行机械清理，得到直径为1.0mm～1.6mm的药芯焊丝。

【技术特征摘要】
1.一种适用于机器人焊接的药芯焊丝制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将规格为0.9mm×13.5mm的焊丝外用钢带轧成U形，采用二级加粉方式向U形槽内填充焊丝药粉，药粉填充系数的波动范围为0～±0.5％；(3)将U形槽合口后，依次进行十一道拉拔减径处理，拉拔减径的前六道次采用聚晶眼模，每道次的减径比在10％～12％范围内；后五道次采用压力模，每道次的减径比在5％～12％范围内；拉丝润滑剂由55％～65％的钠基润滑剂和35％～45％的钙基润滑剂组成；(4)对焊丝表面进行机械清理，得到直径为1.0mm～1.6mm的药芯焊丝。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，马德志，宋晓峰，傅彦青，朱爱希，刘春，
申请(专利权)人：中国京冶工程技术有限公司，中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11