焊接机器人的焊接飞溅产生的原因有哪些？如何减少焊接飞溅？​

焊接机器人在作业过程中产生焊接飞溅，可能会影响焊接质量和工作环境。以下将详细介绍焊接飞溅产生的原因及减少飞溅的方法：

焊接飞溅产生的原因

一、焊接工艺参数设置不当

电流与电压不匹配：

当焊接电流过大而电压过低时，电弧收缩，熔滴过渡时的冲击力增强，易产生颗粒较大的飞溅；若电压过高而电流过小，电弧拉长，熔滴过渡不稳定，也会导致飞溅增多。

焊接速度不合理：

速度过快会使熔池冷却速度加快，气体来不及逸出，在熔池凝固时形成飞溅；速度过慢则会导致熔池过热，金属蒸发加剧，增加飞溅量。

送丝速度与焊接速度不匹配：

送丝速度过快，焊丝未充分熔化就进入熔池，形成未熔合的金属颗粒飞溅；送丝速度过慢则会导致电弧过长，稳定性下降。

二、焊接材料与母材因素

焊丝与母材的清洁度不足：

焊丝表面或母材焊接区存在油污、铁锈、水分等杂质，在焊接过程中这些物质受热分解产生气体，气体逸出时冲破熔池表面，形成飞溅。

焊丝直径与材质选择不当：

焊丝直径过细，电流密度过大，容易造成焊丝熔断飞溅；不同材质的焊丝（如碳钢、不锈钢、铝合金等）在焊接时的飞溅特性不同，若选择不当，会增加飞溅量。

母材的厚度与热导率差异：

母材厚度较薄时，热输入容易过大，导致熔池金属过热飞溅；热导率高的材料（如铜、铝）散热快，电弧稳定性差，也易产生飞溅。

三、电弧稳定性与熔滴过渡问题

电弧极性选择错误：

在熔化极气体保护焊（GMAW）中，直流反接（焊丝接正极）时熔滴过渡较平稳，飞溅较少；若极性接反，会导致熔滴过渡紊乱，飞溅显著增加。

保护气体种类与流量不当：

保护气体的成分会影响电弧形态和熔滴过渡方式。例如，使用纯 CO₂气体保护时，电弧温度高，熔滴容易发生爆炸式过渡，产生较多飞溅；保护气体流量不足时，气体保护效果差，空气侵入熔池，导致飞溅增多。

熔滴过渡方式不合理：

短路过渡时，若短路电流增长速度过快，会导致熔滴在短路瞬间发生爆炸，产生飞溅；喷射过渡时，若电流未达到临界值，熔滴过渡不稳定，也会出现飞溅。

四、机器人操作与设备状态问题

焊枪姿态与焊接角度不正确：

焊枪与母材的夹角过小或过大，会改变电弧的受力状态和熔滴过渡方向，导致飞溅增加。例如，焊枪倾斜角度过大时，熔池金属容易流淌，形成飞溅。

导电嘴磨损或变形：

导电嘴磨损后，焊丝与导电嘴的接触不良，导致电弧不稳定，电流波动大，产生飞溅；导电嘴变形会使焊丝送进不畅，造成送丝速度波动，影响焊接过程。

设备接地不良或电缆接触不良：

接地不良会导致焊接回路中产生杂散电流，干扰电弧稳定性；电缆接触不良会引起电阻增大，发热严重，影响电流的稳定输出，从而产生飞溅。

减少焊接飞溅的方法

一、优化焊接工艺参数

匹配电流与电压：

通过试验确定较佳的电流和电压组合，使电弧长度适中，熔滴过渡平稳。例如，在短路过渡焊接时，电压一般为 18-24V，电流为 100-200A，具体需根据焊丝直径和母材厚度调整。

合理设置焊接速度与送丝速度：

焊接速度应与热输入相匹配，一般控制在 30-60cm/min；送丝速度应与焊接电流保持同步，可通过设备的送丝速度调节旋钮进行微调，确保焊丝均匀熔化。

选择合适的焊接参数模式：

现代焊接机器人通常具备多种焊接参数模式（如脉冲焊、波形控制焊等），选择合适的模式可改善熔滴过渡特性，减少飞溅。例如，脉冲 MIG 焊可通过控制脉冲电流和基值电流，使熔滴以喷射过渡形式稳定过渡，显著降低飞溅。

二、改善焊接材料与母材处理

清洁焊丝与母材：

焊接前用砂纸、钢丝刷或专用清洁剂去除焊丝表面和母材焊接区的油污、铁锈、水分等杂质，确保焊接区清洁干燥。

正确选择焊丝与母材匹配：

根据母材材质选择合适的焊丝，如焊接碳钢时可选用 ER50-6 焊丝；焊丝直径应根据焊接电流和母材厚度选择，一般薄板焊接选用 0.8-1.0mm 直径的焊丝，中厚板选用 1.2-1.6mm 直径的焊丝。

控制母材的热输入：

对于热导率高的母材（如铝、铜），可采用预热、增加焊接层数等方法，减少因热输入不足导致的飞溅；对于薄板母材，应降低焊接电流，避免过热飞溅。

三、优化电弧稳定性与保护条件

正确选择电弧极性：

在 GMAW 焊接中，通常采用直流反接（焊丝接正极），以获得稳定的熔滴过渡和较少的飞溅；在 TIG 焊（非熔化极氩弧焊）中，采用直流正接（钨极接负极），可减少钨极烧损和飞溅。

选择合适的保护气体与流量：

对于碳钢焊接，可采用 80% Ar+20% CO₂的混合气体，既能保证电弧稳定，又能减少飞溅；对于不锈钢焊接，可采用 98% Ar+2% O₂的混合气体。

保护气体流量一般控制在 15-25L/min，流量过大时会产生紊流，吸入空气，影响保护效果；流量过小时，保护气体不足以覆盖熔池，导致飞溅增加。

改善熔滴过渡方式：

通过调整焊接参数（如脉冲频率、占空比），使熔滴过渡方式从短路过渡转变为脉冲喷射过渡，减少短路瞬间的爆炸飞溅。例如，在脉冲 MIG 焊中，调节脉冲电流峰值和基值电流的比例，可使熔滴在脉冲电流作用下以细小颗粒喷射过渡，飞溅量可降低至 1% 以下。

四、优化焊接机器人操作与设备维护

调整焊枪姿态与焊接角度：

焊枪与母材的夹角一般保持在 70°-90°，确保电弧对熔池的加热均匀，熔滴过渡顺畅；对于角焊缝等特殊位置，可通过机器人编程调整焊枪姿态，避免因角度不当导致的飞溅。

定期检查与更换导电嘴：

当导电嘴磨损或孔径变大时，应及时更换，确保焊丝与导电嘴的良好接触，维持电弧稳定；导电嘴的孔径应与焊丝直径匹配，一般比焊丝直径大 0.1-0.2mm。

确保设备接地良好与电缆接触可靠：

检查焊接设备的接地电缆是否牢固连接，接地电阻应小于 4Ω；定期检查焊接电缆的接头，确保接触良好，无氧化、松动现象，避免因电阻增大导致的电流波动和飞溅。

五、其他辅助措施

使用防飞溅剂：

在焊接前，将防飞溅剂喷涂在母材焊接区或焊枪喷嘴上，可防止飞溅金属粘附在母材表面或喷嘴内，便于后续清理，同时减少因飞溅堆积导致的焊接缺陷。

优化机器人焊接路径规划：

通过编程调整机器人的焊接路径，避免在焊接过程中出现急停、急转等动作，使焊接速度和姿态保持平稳，减少因运动不平稳导致的飞溅。

采用外部设备辅助：

对于大型工件或复杂焊缝，可配备焊枪摆动器、弧长跟踪器等辅助设备，实时调整焊枪位置和姿态，确保焊接过程稳定，减少飞溅。

总结

焊接机器人产生焊接飞溅的原因涉及工艺参数、材料、电弧稳定性、设备操作等多个方面。通过优化参数设置、改善材料处理、控制电弧过渡、维护设备状态等措施，可有效减少焊接飞溅，提高焊接质量和生产效率。在实际应用中，需根据具体的焊接材料、工件结构和设备条件，综合调整各项因素，以达到最焊接效果。