发那科弧焊机器人氩气节气装置

氩气作为弧焊工序的保护介质，直接隔绝空气与熔融金属的接触，工件焊缝的成型品质很大程度依托供气状态保持稳定。发那科弧焊机器人拥有成熟的电弧控制体系，能够适配铝材、不锈钢、合金钢等多种材质构件的自动化施焊，不同材质对应的热输入区间跨度较大，产线实际运行过程当中，电弧输出会跟随板材厚度以及焊道类型发生改变。很多生产现场的供气单元依旧维持出厂调试阶段设定的固定流量，整套系统不会跟随电弧的实际做功状态做出对应变化，氩气的实际输出量和施焊所需气量之间出现错位。WGFACS氩气节气装置适配发那科弧焊机器人的运行链路，落实电流大则多，电流小则少的按需供给，在不改动原有焊接工艺、不影响焊接质量的前提下，减少40%-60%氩气消耗。

不锈钢以及铝材类工件的弧焊加工，对保护气体的供给条件有着较高要求，熔池冷却阶段依旧需要惰性气体覆盖，减少工件表面氧化变色的产生。发那科弧焊机器人在处理多层焊道的时候，单条焊缝内部会经历打底、填充、盖面不同作业阶段，每一段焊道对应的电流输出存在明显落差。打底阶段需要足够热输入实现板材熔透，电弧电流维持在较高区间，熔池的受热面积向外扩张，熔融金属暴露在空气当中的范围随之变大。填充以及盖面阶段的电流会做下调处理，熔池体积收缩，工件表面熔融区域收窄，所需要的氩气保护体量随之下降。沿用同一档流量完成全部焊道加工，大流量会持续作用在低热输入的焊道上，大量氩气向外散失，形成持续性的耗材损耗。

整套自动化产线的运行节拍里面，机器人存在大量非电弧作业时段。完成一道焊缝之后，机器人需要完成焊枪抬升、轨迹跳转、寻位感应、工件姿态调整等一系列动作，电弧处于熄灭状态，工件表面不存在熔融金属，氩气的持续喷出不再具备工艺层面的实际意义。原有供气回路没有获取电弧工作信号的能力，气路不会跟随电弧熄灭同步做出约束，氩气继续向外释放。单台工件加工周期内这类间断时段所占的比重，会随着工件焊缝布局发生改变，焊缝点位分散的工况下，间断动作会更加频繁，氩气的无效流出时长进一步拉长。这类间断状态产生的消耗，会完整计入氩气整体用量统计，车间统计报表很难把有效施焊耗气和间断耗气做清晰拆分。

WGFACS氩气节气装置接入发那科弧焊机器人的供气回路之后，装置可以捕捉电弧工作过程当中的电流变化信号，把流量输出和电弧实时工况绑定在一起。电弧电流抬升，对应熔池受热范围扩大，装置自动调高氩气输出水平，维持熔池周边完整的惰性保护环境，规避氧化斑点以及气孔缺陷的生成。电弧电流回落，对应熔池规模收缩，装置同步调低氩气输出，输出气量匹配当下焊道的防护需求。电弧熄灭，机器人进入点位跳转等动作阶段，装置对气路输出形成约束，减少无意义的气体外泄。整套流量调整过程自动完成，现场操作人员不需要反复转动调压旋钮，机器人原有程序文件以及焊接参数全部保留，产线原有作业节奏不会被打乱。

氩气节气装置投入使用之后，气量的动态变化不能带来焊缝品质层面的波动，工件表面成色、焊缝内部致密程度需要维持技改之前的水准。流量调节过程当中气流的平稳状态尤为关键，气流出现骤然波动，会打乱熔池周边的气体层，空气介入之后就会带来焊接缺陷。WGFACS氩气节气装置内部流量调节单元可以完成平缓的流量过渡，电流数值发生变化的瞬间，氩气输出不会出现冲击式的起伏。发那科弧焊机器人执行摆动施焊、变速行走、多角度姿态变换的过程中，焊枪喷嘴喷出的氩气可以维持稳定的覆盖效果，熔池区域始终被惰性介质包裹。

现场硬件改造环节不会对发那科弧焊机器人本体做改动，装置采用管路串联的方式接入现有氩气输送管线，现场已经在用的气瓶组、调压阀、焊枪喷嘴都可以继续投入使用。信号链路采用非侵入式采集模式，只读取电弧工况相关数据，不会改写机器人运动轨迹、焊接参数以及内部电控配置。现场调试阶段只需要结合工位加工工件的材质特性，对应设置不同电流区间下的气量输出基准，调试结束之后装置自主跟随产线工况运转。日常维护工作集中在管路密封性检查以及过滤部件杂质清理，作业耗时较短，不会占用过多有效生产时间。

氩气采购成本会直接反映到单件工件的加工开销当中，产线持续运转的状态下，无效耗气的累积会不断拉高整体耗材支出。WGFACS氩气节气装置通过按需供给的运行逻辑，把氩气输出限定在施焊工况实际需要的水平，消减焊道内部气量过剩以及工序间断时段的气体外泄。产线运行过程当中依旧要做好基础的管路点检，供气压力维持在合理区间，焊枪喷嘴出现磨损堵塞及时处理，保障节气装置可以稳定发挥调节能力。经过足够时长的量产运行之后，对比改造前后的氩气消耗统计，就可以看到装置带来的耗材变化。