低变形薄壁构件RPAW焊接质量控制技术(2)
Q235是工业上最常用的一种碳素结构钢，由于它不仅价格低廉，而且强度、塑性、焊接性能都较好，已广泛用于各机械制造领域，尤其是一些民用、军用、国防领域，如在压力容器、桥梁、船舶、管道、武器等方面的应用，更为普遍[4-5]。虽然Q235因此在应用中具有很大优势，但是，它也容易在焊接过程中出现残余应力和缺陷，使焊接质量受到很大的影响。同时，由于其物理性能等一些因素，也具有很容易被氧化、腐蚀，不易保存等等缺点[5]。另外，由于现在的技术研究领域都向着高精尖发展，Q235的一些性能已经不能满足一些研究的要求，故，需要采用一些方法或手段改变其性能，使具备或符合某些要求，如，添加一些元素改变性能参数等，因为和特种金属、钢材相比，其在价格和量方面很占优势，这样做还是很有前景的！
焊接作为一种金属制造业中不可或缺的连接技术或成形方法，它是在分子或原子的尺度上使互相分离的零件连接为一整体，其使用方法既可是物理方法，又可是化学方法[6]。焊接的发展具有很早的历史，几千年前就有了，只不过局限于当时的条件，处于一个非常低的水平，即便如此，在古代也已发明出钎焊、铸焊、锻焊[7]。近现代的焊接是于19世纪末开始的，经过不懈的探索和发展，才有了现在的深度和广度，焊接已扩展到多个领域，多个层次。如，化工、石油、航天、船舶、医药等等，已从宏观扩展到微观纳米层次[8-12]。并且，由于大力发展可持续的发展战略，追求环保、高效、优质的目标，其也推动了焊接领域的一些重大发展。从以前的手工发展到半机械自动化、再到机器人自动化，从分步式生产到流水线生产工作，从小零件等到大构件，从单一到多种焊接方法，从宏观控制到微观控制等等，都取得了巨大进步。尤其是从薄板到中厚板的不剖坡口、单面焊一次成型，多角度、多方位焊等，大大节约了人力物力，提高了效率。虽然焊接能有效的提高效率，解决一些困扰，但是，接头的质量成为关键性的制约因素，特别是各种缺陷，对接头性能直接起到决定性作用。
焊接根据不同的分类标准，有不同的分类方法。通常将焊接分为三大类，熔焊、压焊、钎焊。因热源不同，熔焊又可分为激光、电子束、铝热和电弧焊（MAG和TIG）。压焊是在物理作用下的一种固相焊接，它在加热方式下可分为摩擦、冷压、电阻、超声波焊等。钎焊是利用低熔点的钎料在工件表面的流散侵润作用，冷却结晶形成结合面而连接的焊接方法。按热源，有火焰钎焊、真空钎焊、盐浴钎焊等[13]。根据不同的材质和焊接性能要求，选择不同的焊接方法。等离子弧焊是在TIG焊的基础上发展而来，也是以钨极为电极，电弧为热源（等离子体放电），温度高达15000-30000度。根据电极接法，等离子弧可分为三种，即，转移型、非转移型、混合型。按不同的工艺性能和要求，匹配相应的电弧。如薄板一般采用非转移型，中厚板一般采用转移型，微弧等离子焊接或粉末材料喷焊采用混合型[14-17]。根据焊接过程中的特点，即有无小孔，等离子弧焊又可分为穿孔型和熔透型。
1.2 等离子弧焊接特点及发展现状
1.3 弧焊机器人及其自动控制
在弧焊机器人的应用中，由于焊接过程的非线性、多变量，且随机不确定因素多，所以，对焊接质量的控制是其关键性的技术。王会方等人对弧焊机器人焊接质量控制进行了研究，并作了简要的概述，通过对闭环控制系统的研究，分析了弧焊电源、焊接专家系统和焊接过程动态建模与控制等技术，得出了一些建设性的理论，为得到高焊接质量提供了帮助[26]。李香等人经过对FANUC公司的ARC Mate 100iB型弧焊机器人研究，用传感器来实现对焊接参数的控制和修正，并用VB对其软件进行二次开发，更好的总结出控制焊接的方法[27]。夏卫生等人通过位移传感器对机器人等离子弧熔射涂层进行在线检测和过程控制，有效地控制了焊接质量[28]。
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