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纵观焊接工业机器人技术的发展史,可追溯至1856年

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纵观焊接工业机器人技术的发展史,可追溯至1856年

发布日期:2019-01-29 作者: 点击:

19世纪80年代,焊接只用于铁匠锻造上。工业化的发展和两次世界大战的爆发对现代焊接的快速发展产生了影响。基本六轴工业机器人焊接方法—电阻焊、气焊和电弧焊都是在一战前发明的。但20世纪早期,气体焊接切割在制造和修理工作中占主导地位。过些年后,电焊得到了同样的认可。  

电阻焊  

首例电阻焊要追溯到1856年。James Joule(Joule加热原理发明者)成功用电阻加热法对一捆铜丝进行了熔化焊接。  

1台电阻焊机用于对接焊。1886年,英国的Elihu Thomson造出了1个焊接变压器并在来年为此项工艺申请了专利。该变压器在2V空载电压时能产生200A电流输出。此后,Thomson又发明了点焊机、缝焊机、凸焊机以及闪光对焊机,后来点焊成为电阻焊常用的方法,如今已广泛应用于汽车工业和对其它许多金属片的焊接上。  

1964年,Unimation生产的首批用于电阻点焊的机器人在通用汽车公司使用。  

气焊  

19世纪末,一种氧乙炔火焰的气焊在法国出现了。大约在1900年,Edmund Fouche 和Charles Picard造出了一支焊炬。实验证明焊炬发出的火焰炙热,大约在3100.C以上。后来焊炬成为了焊接切割钢时的重要工具。  

早在英国的Edmund Davy发现当碳化物在水中分解时能产生一种可燃性气体之前就发现了乙炔气体。当乙炔燃烧时,其亮无比,这一点成为它的主要用途。然而,在传输使用乙炔时经常发生爆炸。人们发现丙酮能溶解大量乙炔,尤其是压力增加时。1896年,Le Chatelier 发明了一种安全的方法储存乙炔。那就是在圆瓶内使用丙酮和多孔石来储存乙炔。  

其他许多国家利用这项法国发明储存乙炔。但时有报道在传输过程中发生爆炸。瑞典人Gustaf Dahlen改变了四轴机器人渗透物的成分,成功做到了让乙炔100%安全。  

电弧焊  

1810年,Humphrey Davy在电路的两极造了一个稳定的电弧---电弧焊的基础。在1881年的巴黎“首届世界电器展”上,俄罗斯人Nikolai Benardos展示了一种电弧焊的方法。他在碳极和工件间打出一个弧。填充金属棒或填充金属丝可以送进这个电弧并熔化。那时他是法国Cabot实验室的学生,和他的朋友Stanislav Olszewski一道于1885年至1887年间在几个国家得到了专利权。该专利展示了早期电极夹,参见图2。到19世纪末和20世纪上半叶,碳弧焊越来越流行。  

Benardos, Nicolai Slavianoff的同胞进一步完善了这一焊接法。1890年,他用金属棒代替碳棒作为电极并获得专利。电极熔化,从而充当热源和填充金属。  

但是,焊缝不能隔绝空气,质量问题也接踵而来。瑞典人Oscar Kjellberg在使用该方法修理船上的蒸汽锅炉时注意到焊接金属上到处都是气孔和小缝,这样的话根本不可能让焊缝防水。为了改善这种方法,他发明了涂层焊条,于1907年6月29日获得专利(瑞典专利号27152)。质量改善后,电焊技术得到突破,现在也能应用于工业。这家六轴机器人电焊公司(ESAB,瑞典语首字母缩略)作为一家轮船修理公司于1904年9月12日成立。  

此后,在20世纪30年代,又发明了不少新焊接法。直到那时,所有的金属电弧焊都是通过手工焊的方法完成的。人们不断尝试用连续丝让该工艺自动化。成功的发明是埋弧焊,在这种焊接方法中,电弧埋在一层粒状熔剂里。  

气体保护电弧焊早在1890年就由C. L. Coffin获得了专利。但在二战期间,航空业需要找到焊接镁和焊接铝的方法。1940年,在美国,用隋性气体保护电弧的实验开展得如火如荼。通过使用钨电极,不用熔化电极也可以打出电弧。这样的话,不管有没有填充金属都可以进行焊接。这种方法现在称为TIG焊接(钨极惰性气体保护电弧焊)。  

过些年以后,用连续放入金属丝作为电极的MIG焊接工艺(熔化极惰性气体保护电弧焊)出现了。起初,保护气体为隋性气体氦或氩。  

Oscar Kjellberg使用110V直流电压电源,他让电流通过一个装满盐水的桶,从而把电流减小到适当的水平。  

1905年,德国AEG公司生产了焊接发电机。它由三相异步电动机驱动,其特性适合焊接,重1000kg, 电流250A。  

直流电直到20世纪20年代才适合用于电弧焊。焊接变压器很快变得受欢迎,因为它的价格较便宜,消耗能源相对较少。  

20世纪50年代末,固体焊接整流器问世。初使用的是硒整流器,接着很快出现了硅整流器。此后,硅可控整流器的出现实现了电子控制焊接电流。这些整流器现在都普遍使用,尤其是用于大型焊接电源。  

焊接逆变器的出现是在电源上引人注目的发展。伊萨首个逆变器模型造于1970年。但是逆变器在1977年以前没有普遍用于工业。1984年,伊萨推出140A“Caddy” 牌逆变器,重量只有8kg。  

先进的焊接工艺  

等离子焊接出现时,实验证明它是更集中、更炙热的能源,利用它可以提高焊接速度,减少线能量。20世纪60年代出现的激光电子束焊接也与之有相似的好处。质量提高,容差减小,超过了以前可能达到的标准。对新材料和不同金属组合都能进行焊接。电子束狭窄,要求必需使用机械化设备。  

从1964年起,机器人就已经用于电阻焊。大约10年后出现电弧焊机器人。电动机器人可以设计得非常精确,达到熔化极惰性气体保护电弧焊焊接的要求。机器人内输入的焊接数据和手工焊使用的焊接数据是相同的。  

焊接的有些发展趋势是显而易见的:不断提高生产力;进一步机械化;继续寻找更有效率的焊接工艺。通过新设计以及使用高强度钢和铝合金的增多,整体构件重量减轻。在焊接展上,我们能清楚看到电子元件、计算机技术以及数字通讯的发展影响着焊接设备的发展。诸如混合激光熔化极惰性气体保护电弧焊和搅拌摩擦焊新工艺已经出现。但是传统的钨极惰性气体保护电弧焊、熔化极惰性气体保护电弧焊以及埋弧焊工艺毫无疑问将继续占主导地位。

焊接技术发展史


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关键词:四轴搬运机器人,四轴码垛机器人,自动六轴机器人

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