自动化TIG 焊接专机制造原理浅谈

◎穆岩

为了实现提质、增效、降本，降低焊接工人的劳动强度和制造参与度，提高焊接质量和焊接效率，自动化技术在焊接领域应用越来越多，焊接作业亦向机器生产时代发展。其中，TIG 焊接方法因为其具有污染物排放量小、易于控制、结构可多样化的优势，且无需焊剂，符合绿色化的发展方向，多年来，自动化应用技术越来越成熟、可靠，越来越多的自动化TIG 焊接专机出现在各行各业的生产制造过程中。

一、自动化TIG 焊接专机的构成

自动化TIG 焊接专机主要由TIG 焊接机头、TIG 焊接电源、动作执行机构、TIG 焊枪、送丝机构、控制系统等组成，其中TIG焊接电源为专机的核心部件，是焊接电弧的能量提供部件，其品质好坏直接影响着焊接电弧的品质和最终焊接质量。通过准确设计各个机械部件和合理的装配，搭载满足生产需求的TIG 焊接机头和TIG 焊枪等，由控制系统进行焊接过程的精准控制，来实现产品的自动化TIG 焊接。

二、焊接电源的选取

当前，TIG 焊接电源按照产地可分为三类：国产系、日系、欧美系。其中，国产TIG 焊接电源主要面向手动TIG 焊接开发，起步较晚，功能少，价格低廉，主要在民用行业内应用，还没有形成大规模的使用模式；日系TIG 焊接电源性价比较高，以松下、OTC 为代表，在功能上有一定的扩展，这几年也开发了面向自动化专用TIG 焊接电源，主要用于中小型企业，基本属于中档产品；欧美系TIG 焊接电源以福尼斯、伊达等为代表，做工精良，功能齐全，多面向一元化焊接功能（专家库）开发，焊接电流的挺度好，动态调整性好，为了适应自动化焊接，有多种扩展接口选择，但是，价格比较昂贵，主要用于大型规模制造企业，用于大负荷生产使用。在为自动化TIG 焊接专机进行焊接电源的选取时，应关注：焊接电源的容量及其暂载率、最小稳定焊接电流、动态调整性能等，同时根据专机拟定的控制系统与焊接电源的接口形式确定最终的控制系统的控制接口。

三、动作执行机构

自动化TIG 焊接专机按照执行机构大概可以分为机器人式自动焊接专机和坐标式焊接专机。机器人式自动焊接专机的动作执行机构可直接采用库卡、发那科、松下等焊接机器人，此处不再详述。坐标式焊接专机采用的是坐标式执行机构，常见的类别有焊接操作机、焊接变位机、回转平台等，在进行选用时，须注意根据使用进行精密级、一般精密级、普通级选择适当传动精密精度的坐标式执行机构。近些年来，伴随着科学技术的发展和焊接的高质量要求，自动化TIG 焊接专机的密级越来越高，已经不断向高精度发展。

四、焊接机头

自动化TIG 焊接机头一般安装固定在动作执行机构前端，机器人式焊接专机一般有标配焊接机头，此处不再叙述。坐标式自动化TIG 焊接专机的焊接机头根据其要实现的焊接功能，可以主要分为：旋转式自动TIG 焊接机头和直线维度调整自动TIG 焊接机头，两种机头具有一个相同点，即都至少具备一个弧压调整单元。旋转式自动TIG 焊接机头主要用于管件的焊接，例如管内壁堆焊、管端面堆焊、管与管内坡口或外坡口组焊等，按照旋转度数可以分为无缠绕回转自动TIG 焊接机头和单周回转自动TIG 焊接机头，这是根据焊接需求确定的，焊接量小、空间狭窄不允许无线回转机构的产品会选取单周回转自动TIG 焊接机头。直线维度调整自动焊接机头，主要用于空间较为开阔、焊接位置为平焊位的制造过程，多为直线焊接（也有点焊），例如板表面堆焊、板与板组焊等。

五、TIG 焊枪

自动化TIG 焊接专机中使用的TIG 焊枪，一般称为自动化TIG 焊枪，安装固定在焊接机头终端，是根据制造需求配制的。按照冷却方式，自动化TIG 焊枪可以分为气冷式自动TIG 焊枪和水冷式自动TIG 焊枪。气冷式自动TIG 焊枪暂载率低，不适宜长时间使用，一般用于焊接量小的工况；目前在生产制造过程中，大多采用的是水冷式自动TIG 焊枪。按照其使用用途，自动化TIG 焊枪可以分为常规TIG 焊枪、窄间隙TIG 焊枪、管内壁堆焊焊枪、管管组焊焊枪等，除常规TIG 焊枪外，市场上没有标准的成品，都是焊接设备制造厂家根据设备用途自行设计制造的。需要注意，根据其使用要求，需要配置冷却水循环装置和水冷焊接电缆等冷却部件。

六、送丝机构

以往，送丝机构是焊接设备厂家自行设计制造的，现在也有厂家量产各类自动TIG 焊接专机用的送丝机构。送丝机构一般安装在自动化TIG 焊枪上，根据实际用途各有不同，没有统一的标准，但是一般都会包含小型的校丝机构和调整机构，用于焊丝与钨极尖相对位置的调整。在钢类产品的生产制造过程中，多选用配制φ0.8mm、φ1.0mm 和φ1.2mm 送丝轮的送丝机构。

七、控制系统

控制系统是自动化TIG 焊接专机的核心部分，通过控制系统，实现自动化TIG 焊接专机的自动化焊接控制，完成人机交换、动作执行机构、焊接机头、焊接电源等的有机结合，准确、自动完成整个焊接过程。当前，国内焊接设备厂家由于不能够生产TIG 焊接电源或与焊接电源厂家没有稳定的长期合作关系，其自动化TIG 焊接专机的控制系统的多采用PLC 作为控制器，完成自动化焊接所涉及的各方面的控制；欧美系自动化TIG 焊接专机制造厂家多采用自主研发的集成式焊接控制器，即将控制系统与焊接电源集成一体，通过扩展完成不同自动化TIG 焊接专机的控制。越来越多的TIG 电源生产厂家也在向上下游扩展，面向用户需求开发专用的自动化TIG焊接专机。

八、结论

伴随着提高质量、降低人工、改善环境的发展要求，将有越来越多的自动化TIG焊接专机应用在各类生产制造过程中。在自动化TIG 焊接专机进行制造或选取时，须根据产品制造的特点，按照自动化TIG焊接专机的核心制造原理，搭建科学、合理的自动化TIG 焊接系统，不能盲目的追求功能的多样性而失去其适用性和实用性，也不能只顾及当前的利益而忽略其后期的柔性和扩展性。