铝合金罐体机器人焊接方案设计及焊接工艺研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

在传统观念中,铝合金比较轻,但比较软,强度不高,其实这是一种误解。铝合金在交通工具上的应用开始于100多年前,早在1903年,怀特兄弟发明第一架飞机上的发动机上就采用了铝合金材料。如今,铝合金材料已广泛应用于航天飞机、轮船、汽车、火车等等交通工具。相比钢和其他合金而言,铝合金质量轻,同样体积的钢,铝合金的重量只有钢的三分之一;它的耐腐蚀性好,用铝合金制造的罐体,表面不需要涂装任何的防护层就可以运输各种液体和液化气,这也是为什么bp,shell这些国际石油巨头强制使用铝合金罐体运输石油的原因;另外,铝合金的可加性很好,作为除钢铁之外的第二大广泛应用的元素,它的加工工艺已经非常成熟。

随着科学技术的发展,低密度、高强度金属材料越来越多地得到应用,铝合金以其优点,已经被广泛应用在航空航天、机车和民用工业中,成为一种重要的加工材料。
在铝合金的加工过程中,铝合金的焊接是其中一个重要的加工环节。铝合金导热快在空气中容易被氧化,其表面形成一层致密、难熔、体积质量大的氧化膜,阻碍基体金属的熔合。所以对于铝合金焊接必须可靠清理其表面致密氧化膜,才能保证正常的焊接。
目前铝合金的焊接方法有交流tig、直流氩弧tig、熔化极气体保护焊mig、穿孔变极性等离子焊接、真空电子束和激光以及搅拌摩擦焊等,但应用较多的仍然是交流tig和mig两种方法。

由于铝合金在空气中会形成氧化膜,所以被广泛用于油气和危化品的运输中。最常见的形式就是车载铝合金罐体。但是由于装在运输车辆上的铝合金罐体需要根据车辆型号.运输需求以及客户要求设计,所以结构特征灵活多变,不易实现自动化操作。

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2. 研究的基本内容与方案

2.2 研究目标

1、了解并学习掌握铝合金罐体的结构形式;学习并掌握焊接机器人的操作方法。

2、设计出一套合适的焊接方案。

3、分析不同焊接工艺参数对焊接质量的影响,得出最优方案。

2.3 技术方案及措施

工艺研究:

1、实验原材料采用铝合金,焊丝牌号I2,板厚10mm,罐体材料由厂家提供,考虑板厚不大,双边开V型坡口。坡口正面焊三层,背面一层。

2、焊前用硬质钢轮打磨,并用丙酮清洗干净。

3、焊前预热,防止焊接应力过大引起开裂。

4、焊接过程数据:

编号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

电压/V

25

27

29

27

27

27

27

27

27

电流/A

330

330

330

300

330

350

330

330

330

焊接速度/(m/h)

18

18

18

18

18

18

16

18

20

焊丝直径/mm

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

5、焊接后将实验样板双面打磨光滑,分别制作成拉伸试样和磨金相。

6、将制作好的拉伸试样进行XRD测残余应力实验。

7、进行拉伸和弯曲实验,记录数据并进行分析对比。同时进行金相腐蚀实验,观察对比其抗腐蚀性能。

7、选出最佳方案。

焊接方案:

1、 罐体的横直焊缝焊接时可以直接用焊接机器人进行焊接;但是由于焊接机器人不能独立地完成环焊缝的焊接,所以必须设计一个辅助装置来帮助完成焊接。

2、 焊接环焊缝时使机器人的机械臂相对保持不动,罐体平放并转动,让焊接一直保持在平焊位置。装置简图见下图,


3. 研究计划与安排

第1-3周:

查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]王丽辉.铝合金罐体焊接缺陷及工艺措施[j].电大理工,2016,(3): 7-8

[2]张玉新,杨忠驰.铝合金罐体封头与筒身焊接工艺[p].中国专利:cn107695557a,2018.02.16

[3]吴钦,刘标永,仲于进,郭成荣.铝合金危化品运输车隔板总成焊接变形控制方法[j].装备制造技术,2018,(1): 138-140

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