焊接自動化技術及應用

本書為高等職業(yè)教育焊接專業(yè)教學改革教材，在知識與結構上均有所創(chuàng)新，不但符合高職學生的認知特點，而且緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，真正體現(xiàn)學以致用。本書按照國際焊接技師( International Welding Specialist，IWS)培養(yǎng)的要求，選擇典型的焊接自動化設備為載體進行學習情境描述，并按照工作過程的六步法安排教材內(nèi)容，真正做到“教中學”和“學中做” 相互融合。 本書以典型的焊接自動化設備為載體，以焊接操作人員的工作崗位遷移為主線，共設四個學習情境，將典型焊接自動化設備控制系統(tǒng)的設計、調(diào)試和操作同直流電動機控制技術、傳感器技術、可編程控制器技術和弧焊機器人技術等先進自動化技術的理論內(nèi)容有機結合，通過完成任務使學生掌握焊接自動化的基本知識，焊接自動化設備控制系統(tǒng)的設計、調(diào)試和操作技能以及安全操作知識。 本書可作為高等職業(yè)院校焊接技術及自動化、模具設計與制造、機械制造與自動化等相關專業(yè)的教材，也可作為成人教育和繼續(xù)教育的教材，同時也可供其他相關專業(yè)的師生參考。

編寫說明

前言

學習情境1 焊接加熱控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試 1

任務1.1 焊后熱處理爐溫控系統(tǒng)的設計與調(diào)試 2

1.1.1 LabVIEW應用程序的構成 4

1.1.2 數(shù)據(jù)流驅(qū)動 5

1.1.3 前面板設計 6

1.1.4 子 VI 8

1.1.5 VI的運行和調(diào)試技術 9

1.1.6 循環(huán)結構 13

1.1.7 常用的溫度傳感器 15

1.1.8 溫度控制原理 16

任務1.2 真空熱處理爐溫控系統(tǒng)的設計與調(diào)試 23

1.2.1 壓力傳感器 25

1.2.2 真空熱處理爐的控制原理和主要功能 27

1.2.3 條件結構 27

1.2.4 局部變量 29

學習情境2 半自動焊接小車控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試 39

任務2.1 熱切割小車控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試 41

2.1.1 直流電動機的調(diào)速 43

2.1.2 CG1..3-0型小車的結構和功能 46

2.1.3 CG1..3-0型小車電氣控制系統(tǒng)的設計 46

任務2.2 帶焊槍擺動功能的焊接小車控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試 54

2.2.1 步進電動機的結構與工作原理 56

2.2.2 基于 LabVIEW的步進電動機控制程序設計與仿真 57

2.2.3 事件結構 58

2.2.4 數(shù)組數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和應用 59

學習情境3 環(huán)縫自動焊接控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試 68

任務3.1 單工位環(huán)縫自動焊接控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試 70

3.1.1 可編程控制器的工作過程 72

3.1.2 可編程控制器的硬件構成 72

3.1.3 可編程控制器的編程語言 73

3.1.4 梯形圖的編程規(guī)則 74

3.1.5 可編程接制器控制系統(tǒng)的設計 75

3.1.6 可編程控制器在環(huán)縫自動焊接中的應用 76

任務3.2 雙工位環(huán)縫自動焊接控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試 84

3.2.1 接觸式位置傳感器 86

3.2.2 接近式位置傳感器 87

3.2.3 位置傳感器在自動焊接中的應用 88

3.2.4 可編程控制器的指令及其應用 88

3.2.5 雙工位環(huán)縫自動焊接控制系統(tǒng)的設計 91

學習情境4 弧焊機器人的操作與編程 98

任務4.1 弧焊機器人的手動控制 100

4.1.1 ABB弧焊機器人組成及功能的知識準備 102

4.1.2 安全操作準備 106

4.1.3 機器人系統(tǒng)的啟動和關閉 107

4.1.4 機器人坐標系的建立 107

4.1.5 機器人手動操作 108

4.1.6 機器人精確定點運動 109

任務4.2 弧焊機器人示教編程 116

4.2.1 示教與再現(xiàn) 118

4.2.2 新建與加載程序 118

4.2.3 常用指令及其應用 119

4.2.4 平板對接接頭焊接與編程 124

4.2.5 管板角接接頭焊接與編程 125

任務4.3 弧焊機器人離線編程 133

4.3.1 機器人的編程方法 135

4.3.2 機器人離線編程系統(tǒng)的組成 136

4.3.3 安裝 RobotStudio 137

4.3.4 在 RobotStudio中建立練習用的仿真工作站 139

4.3.5 仿真工作站的基本操作 145

參考文獻 1522100433B

本書是為滿足普通高等教育“材料成型及控制工程”專業(yè)畢業(yè)后從事焊接技術工作的學生、焊接方向的研究生了解和掌握焊接專業(yè)基礎知識。以及企業(yè)開展焊接工程師培訓和焊接工程技術人員自學焊接專業(yè)基礎知識的需要而編寫的“焊接工程師系列教程”之一。本書系統(tǒng)介紹了有關焊接自動化、自動控制系統(tǒng)的基本概念,焊接自動化中常用的傳感器,焊接自動化中常用的電動機控制技術、單片機控制技術、PLC控制技術以及焊接機器人等知識。

本書可供大學相關專業(yè)、函授班和培訓班作為教材,還可作為具有大專以上文化水平的技術人員、技師作為焊接工程師崗前教育和崗位培訓之用,也可供焊接方向的研究生和從事焊接工作的工程師和技術人員參考。

本書是為滿足普通高等教育“材料成型及控制工程”專業(yè)畢業(yè)后從事焊接技術工作的學生、焊接方向的研究生了解和掌握焊接專業(yè)基礎知識。以及企業(yè)開展焊接工程師培訓和焊接工程技術人員自學焊接專業(yè)基礎知識的需要而編寫的“焊接工程師系列教程”之一。本書系統(tǒng)介紹了有關焊接自動化、自動控制系統(tǒng)的基本概念,焊接自動化中常用的傳感器,焊接自動化中常用的電動機控制技術、單片機控制技術、PLC控制技術以及焊接機器人等知識。

《焊接原理及應用》是《焊接工程師繼續(xù)教育叢書》之一，從工程實用性角度闡述涉及焊接原理的一些基本概念，如焊接化學冶金和物理冶金等，闡明不同材料的焊接性特點和焊接工藝要點，給出相關的應用實例。根據(jù)焊接原理的基本概念，指導技術人員針對具體產(chǎn)品學會制定焊接工藝的基本原則及方法。《焊接原理及應用》著重培養(yǎng)讀者對焊接基本概念的理解、加強理論聯(lián)系實際的訓練，使讀者可以結合具體產(chǎn)品應用焊接原理，具備分析和解決焊接工程中技術問題的能力。

第1章 概述

1.1 金屬焊接的基本原理

1.1.1 焊接過程的本質(zhì)

1.1.2 焊接所需的能源

1.2 焊接方法的分類及特點

1.2.1 焊接方法的分類

1.2.2 常用熔焊方法的特點

1.3 焊接材料及選用

1.3.1 焊條的特點及選用

1.3.2 焊絲的特點及選用

1.3.3 焊劑的特點及選用

第2章 焊接化學冶金及應用

2.1 焊接化學冶金的特點

2.1.1 焊接區(qū)金屬的保護

2.1.2 焊接化學冶金的反應區(qū)

2.1.3 焊接區(qū)氣體與金屬的作用

2.2 焊接熔渣對金屬的作用

2.2.1 焊接熔渣及其性質(zhì)

2.2.2 焊接熔渣對金屬的氧化

2.2.3 焊縫金屬的脫氧

2.3 焊縫金屬的合金化與雜質(zhì)的控制

2.3.1 焊縫金屬的合金化

2.3.2 氮、氫、氧對焊接質(zhì)量的影響及控制

2.3.3 硫、磷的危害及控制

2.4 應用實例分析

2.4.1 通過調(diào)整焊條成分控制焊縫力學性能

2.4.2 通過控制藥皮成分防止焊縫氣孔

2.4.3 調(diào)整Mn/Si比值控制焊縫韌性

2.4.4 通過焊絲與焊劑匹配控制焊縫性能

第3章 焊接接頭的組織性能

3.1 焊接熔池、結晶及焊縫組織

3.1.1 焊接熔池的特征

3.1.2 焊縫的結晶特點

3.1.3 焊縫組織與強韌性匹配

3.1.4 焊接熔合區(qū)劃分及特點

3.1.5 焊縫組織圖及其應用

3.2 焊接熱影響區(qū)的組織性能

3.2.1 焊接熱影響區(qū)的劃分

3.2.2 熱影響區(qū)的典型組織

3.2.3 熱影響區(qū)的焊接熱循環(huán)

3.2.4 熱影響區(qū)的組織分析特點

3.2.5 熱影響區(qū)組織圖及其應用

3.3 焊接接頭區(qū)組織分析的實例

3.3.1 低合金鋼氣體保護焊焊縫的組織

3.3.2 異種鋼焊接接頭區(qū)的組織性能分析

3.3.3 Q370q橋梁用鋼焊接熱影響區(qū)組織分析

3.3.4 09MnVTiN微合金鋼的熱影響區(qū)組織分析

第4章 焊接性試驗及應用

4.1 焊接性及其影響因素

4.1.1 材料的焊接性

4.1.2 影響焊接性的因素

4.2 焊接性試驗的內(nèi)容及評定原則

4.2.1 焊接性試驗的內(nèi)容

4.2.2 評定焊接性的原則

4.3 材料焊接性的評定方法

4.3.1 材料焊接性的間接評定

4.3.2 材料焊接性的直接試驗方法

4.4 焊接性試驗的實例

4.4.1 低合金鋼斜y形坡口對接裂紋試驗

4.4.2 低合金鋼插銷試驗方法（Implant Test）

4.4.3 低合金鋼熱裂紋試驗

4.4.4 低合金鋼層狀撕裂試驗

第5章 焊接缺陷及防止

5.1 焊接缺陷的危害及分類

5.1.1 焊接缺陷的危害

5.1.2 焊接缺陷的分類

5.2 焊縫中的偏析、氣孔和夾雜

5.2.1 焊縫中的偏析

5.2.2 氣孔

5.2.3 焊縫中的夾雜

5.3 焊接裂紋

5.3.1 焊接裂紋的種類和特征

5.3.2 焊接熱裂紋

5.3.3 焊接冷裂紋

5.4 焊接缺陷防止實例

5.4.1 大橋鋼箱梁焊縫熱裂紋的防止

5.4.2 液化氣球罐的焊接冷裂紋分析

5.4.3 電站鍋爐管道焊接氣孔分析及防止

5.4.4 螺旋焊管焊縫夾雜分析及防止

第6章 低合金結構鋼的焊接

6.1 合金結構鋼的分類和性能

6.1.1 合金結構鋼的分類

6.1.2 合金結構鋼的基本性能

6.1.3 合金結構鋼的應用

6.2 熱軋及正火鋼的焊接

6.2.1 熱軋及正火鋼的成分和性能

6.2.2 熱軋及正火鋼的焊接性分析

6.2.3 熱軋及正火鋼的焊接工藝特點

6.3 低碳訶質(zhì)鋼的焊接

6.3.1 低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分及性能

6.3.2 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析

6.3.3 低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點

6.4 低合金結構鋼焊接實例

6.4.1 工程機械橋式起重機主梁的焊接

6.4.2 鋼橋主體結構（主梁）的焊接

6.4.3 14MnNbq正火鋼箱形梁的焊接

6.4.4 16MnR鋼制液化石油氣球形儲罐的焊接

6.4.5 X70鋼輸氣管道向下立焊工藝

第7章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接

7.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類及性能

7.1.1 不銹鋼及耐熱鋼的分類

7.1.2 不銹鋼的物理性能和力學性能

7.1.3 不銹鋼的組織特點及焊接方法

7.2 奧氏體不銹鋼的焊接

7.2.1 奧氏體不銹鋼的焊接性分析

7.2.2 焊接方法與焊接材料

7.2.3 奧氏體不銹鋼的焊接工藝特點

7.3 鐵素體及馬氏體不銹鋼的焊接

7.3.1 鐵素體不銹鋼的焊接性分析

7.3.2 鐵素體不銹鋼的焊接工藝特點

7.3.3 馬氏體不銹鋼的焊接性分析

7.3.4 馬氏體不銹鋼的焊接工藝特點

7.4 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的焊接

7.4.1 雙相不銹鋼的焊接性分析

7.4.2 雙相不銹鋼的焊接工藝特點

7.5 不銹鋼焊接應用實例

7.5.1 高純0Cr18Mo2鐵素體不銹鋼的焊接

7.5.2 奧氏體不銹鋼蒸煮鍋的焊接

7.5.3 原煤倉漏斗4Cr13馬氏體不銹鋼襯板的焊接

7.5.4 1Cr17鐵素體不銹鋼管裂紋的焊接修復

第8章 有色金屬的焊接

8.1 鋁及鋁合金的焊接

8.1.1 鋁及鋁合金的分類、成分及性能

8.1.2 鋁及鋁合金的焊接性分析

8.1.3 鋁及鋁合金的焊接方法及工藝要點

8.2 銅及銅合金的焊接

8.2.1 銅及銅合金的分類、成分及性能

8.2.2 銅及銅合金的焊接性分析

8.2.3 銅及銅合金的焊接工藝特點

8.3 鈦及鈦合金的焊接

8.3.1 鈦及鈦合金的分類、性能及應用

8.3.2 鈦及鈦合金的焊接性分析

8.3.3 鈦及鈦合金的焊接工藝要點

8.4 有色金屬焊接應用實例

8.4.1 鋁制容器的鎢極氬弧焊（TIG）

8.4.2 鋁制容器的熔化極氬弧焊（MIG）

8.4.3 銅制容器的氬弧焊實例

8.4.4 高爐純銅螺旋風口的自動MIG焊

8.4.5 船用銅制螺旋槳的電弧焊修復

8.4.6 鈦管及鈦合金管的氬弧焊

第9章 鑄鐵焊接與堆接

9.1 鑄鐵的焊接

9.1.1 鑄鐵的種類及特點

9.1.2 鑄鐵的焊接性分析

9.1.3 鑄鐵的焊接特點

9.2 表面堆焊

9.2.1 堆焊的特點及應用

9.2.2 堆焊合金的類型

9.2.3 堆焊方法及工藝特點

9.3 鑄鐵焊接和堆焊應用實例

9.3.1 灰鑄鐵電機底座的焊接

9.3.2 鑄鐵和碳鋼水管接頭的焊條電弧焊

9.3.3 汽車覆蓋件切邊模刃口的堆焊

9.3.4 鑄鐵閥門堆焊馬氏體合金

9.3.5 柴油機球墨鑄鐵機體的焊接

參考文獻 2100433B