点焊电阻

两种最常见的焊接工艺是：通过材料的电阻与焊接过程中用于将材料保持在一起的力相结合，产生形成焊接的热量的点焊和缝焊。点焊工艺使用两个成形的铜合金电极将焊接电流集中到一个小“点”并同时将板夹在一起。在“焊接手册”中详细阐述了焊接是一种制造或雕塑工艺，通过引起聚结来连接材料，通常是金属或热塑性塑料。这通常通过熔化工件并添加填充材料以形成熔融材料池（熔池）来完成，所述熔融材料冷却成为强接合，压力有时与热一起使用，或者单独使用以产生焊接。这与焊接和钎焊形成对比，焊接和钎焊涉及熔化工件之间的低熔点材料以在它们之间形成粘合，而不会熔化工件。

在“焊接手册”中阐述的点焊，电阻点焊（RSW）是一种通过耐电流获得的热量使金属表面接触的工艺。工件在电极施加的压力下保持在一起。通常，片材的厚度范围为0.5至3毫米（0.020至0.12英寸）。该工艺使用两个成形的铜合金电极将焊接电流集中到一个小的“点”中，并同时将这些板夹在一起。迫使大电流通过该点将熔化金属并形成焊缝。点焊的吸引人的特点是可以在很短的时间内（大约10毫秒）将大量能量输送到现场。这样就可以在不过度加热到板材的其余部分的情况下进行焊接。在点焊过程中，大电流引起大磁场，电流和磁场相互作用产生大的磁力场，驱动熔化的金属以高达0.5 m的速度快速移动/秒。因此，熔化金属的快速运动可以显着改变点焊中的热能分布。传递到光斑的热量（能量）由电极之间的电阻和电流强度以及电流的持续时间决定。选择能量以匹配片材的材料特性，厚度和电极类型。施加太少的能量不会使金属熔化或焊接不良。施加过多的能量会熔化太多的金属，喷射熔化的材料，并形成一个洞而不是一个焊缝。点焊的另一个吸引人的特点是可以控制输送到现场的能量以产生可靠的焊接。

焊接和装配的工业机器人

工业机器人是可编程的多功能操纵器，设计用于通过可变编程运动自动执行诸如焊接或材料移动之类的任务。有两种流行的工业焊接机器人。这两个是铰接机器人和直线机器人。机器人控制旋转手腕在太空中的运动。直线机器人在三个轴（X，Y和Z）中的任何一个轴上移动。除了机器人沿轴线的线性运动之外，还有一个手腕连接到机器人以允许旋转运动。这创建了一个盒形的机器人工作区。铰接机器人采用手臂和旋转关节。这些机器人像人的手臂一样移动，最后有一个旋转的手腕。这产生了不规则形状的机器人工作区。在建立机器人焊接设施时需要考虑许多因素，例如：精度和可重复性，轴数，可靠性，夹具，编程，焊缝跟踪系统，维护，控制，焊接监视器，焊接设备，定位器和零件转移。

由于任务的单调性，机器人焊接系统可以比手动焊接器更可重复地执行。但是，机器人可能需要定期重新校准或重新编程。机器人应具有允许适当运动范围所需的轴数，并且机器人臂应能够从多个角度接近工作。机器人具有的运动轴称为自由度。典型的垂直铰接式机器人具有6轴配置或6个自由度。六种工业机器人配置包括：垂直关节;笛卡尔; SCARA;圆柱;极性;和达美。只要遵守适当的维护程序，机器人焊接系统就能够连续运行。通过适当的机器人系统设计和强大的维护管理系统，可以最大限度地减少连续生产线中断。除了快速更换焊嘴外，还需要完成以下突发事件的规划;快速替换不能操作的机器人，在生产线上安装备用机器人，并将破碎机器人的焊接重新分配到附近的功能机器人。焊接机器人广泛应用于汽车组件中，“点焊”是汽车冲压组件制造中最常见的焊接应用。虽然它通常用于汽车工业中以将金属板框架连接在一起，但点焊应用具有多种项目用途。自动化点焊是快速，简便和经济的解决方案。点焊机器人能够克服困难的焊缝，同时提供一致的质量。点焊机器人具有成本效益，各种类型可节省占地面积，这就是众多汽车制造公司将这种机器人纳入其工厂的原因。在规定较重载荷时，应考虑：轴数;有效载荷; H-触及;重复性;和机器人弥撒。

Steed（2013）阐明机器人焊接单元致力于制造需要类似操作的产品;这些焊接电池是一种蜂窝制造，代表了一种替代结构，可缩短制造周期，提高产品成本和质量。现代焊接单元提供高度灵活性，允许潜在的工程设计和未来的设计变更。他们还减少了人力需求。机器人焊接单元一直是实现所需质量，产量和机器可靠性所需的桥梁。装配机器人扩大了制造业的生产能力。装配过程比以往任何时候都更快，更高效，更精确。可以为每个装配机器人定制机械臂末端工具，以满足任何装配需求。机器人使工人免于繁琐乏味的装配线工作，同时增加了生产和节约过程。然而，新的超高强度钢（UHSS）正在为焊接工程师提出新的挑战，即更小的焊接窗口（更低的坚固性），更复杂的断裂机制，可能更弱的焊接，不同的疲劳行为以及更复杂的生产质量检查。与传统的低碳钢相比，电阻点焊的典型问题，如电极对准，粘合剂和密封剂的存在以及各种类型的锌涂层对UHSS的焊接影响更大。然而，通过自适应控制可以改善焊接性能。

焊渣和飞溅的恶劣后果

Slag Minnick（2007）在焊接手册中阐述了炉渣是焊剂留在焊缝上的残留物;助焊剂可以保护铁水免受可能削弱焊接接头的大气污染物的影响。炉渣也可以是熔融金属的小球，它们从接头中排出，然后在金属表面上重新固化。炉渣夹杂物是夹在焊缝金属中或焊缝金属和基底金属之间的非金属固体材料。炉渣夹杂物是焊缝横截面内或焊接表面上的区域，其中用于保护熔融金属的一次熔融的焊剂被机械地捕获在凝固的金属内。这种凝固的熔渣代表焊缝横截面的一部分，其中金属不与其自身熔合。这可能导致弱化状态，这可能损害部件的可维修性。夹杂物也可能出现在焊缝表面。与不完全熔合一样，熔渣夹杂物可能发生在焊缝和基底金属之间或各个焊道之间。事实上，夹渣通常与不完全融合有关。飞溅基本上是在焊接弧处或附近产生的小熔融材料液滴。飞溅通常被认为是一种麻烦，是开发应用程序时需要考虑的关键因素。与飞溅相关的一些问题包括：飞溅的球粘在工件或工具上，飞溅燃烧辅助线和连接器，电弧和焊接材料的损失，以及飞溅物的过度清理。大多数制造商都努力减少产生的飞溅量，如果不能将它们全部消除的话。

飞溅是由几个因素引起的，主要因素是在将金属丝转移到焊缝中时熔融焊池中的扰动。通常，这是由电流强度和电压之间的关系引起的。这通常出现在焊接电压过低或电流强度过高的情况下，对于给定的电线和气体组合。在这种情况下，电弧太冷而不能使电线和电池熔化并导致电线的短路效应。这可以在高电流和低电流范围内发生。由于选择了气体，可能会产生飞溅[12]。 Moore（2012）确定，为了确保焊缝的完整性，必须去除焊渣，因为许多产品是由一系列冲压成型的板材构成的，这些板材点焊在一起形成一体式框架。在点焊之前，在面板之间施加环氧密封剂;在焊接过程中，这种密封剂与焊渣一起溅出。经过一段时间后，这种“飞溅”积聚在机器人关节和其他辅助设备上。可能难以对设备进行定期维护，并且机器人的运动范围将减小。可能需要关闭生产线以解决由于渣和密封剂的过量积聚而导致的问题。当自动框架通过焊接线时，它们可以捕获这种熔渣堆积，机器人在错误的位置涂抹密封剂，因此焊接质量受到影响。在预防性维护期间，熟练的电工和机械师花费不成比例的时间来清理故障区域，而不是专注于需要维修/维护的物品。电子涂层是另一个问题领域，其中环氧树脂涂层积聚并影响保持夹具和接触鞋的有效性。传统的清洁方法往往会损坏该区域的精密传感器和电子设备。手动刮擦和擦拭不能非常有效地清洁并且非常耗时。虽然自适应电阻焊接控制，通过签名图像处理辅助焊接一致性，自动补偿，以保持生产和质量达到枪尖经受磨损所需的水平;这些系统无法弥补由于炉渣和传感器的熔渣和飞溅损坏导致的焊接质量下降。以下段落中解释的干冰喷射方法对于清除焊枪和炉渣和飞溅物的固定装置非常有效。

干冰和干冰清洗（喷射）技术

干冰是二氧化碳（CO2）的固体形式，它是一种无色，无味，无味的气体。在-109°F（-78°C）的低温下，固体CO2（干冰）具有可以轻拍的固有热能。在大气压下，干冰直接升华为蒸汽而不经过液相。这是一种独特的性质，意味着喷射介质只是消失，只留下原始污染物被处理掉。此外，水敏感区域的喷砂清理现在是切实可行的。干冰喷射中使用的二氧化碳等级与食品和饮料行业中使用的二氧化碳等级相同，并得到了FDA（食品和药品管理局），EPA（环境保护局）特别批准。

二氧化碳是一种无毒的液化气体，既便宜又易于存放在工作现场。同样重要的是它的非导电性和非易燃性。二氧化碳是几种工业制造工艺的天然副产品，例如发酵和石油化学精炼。捕获并存储由上述生产过程释放的CO 2而没有损失。当在爆破过程中将二氧化碳返回大气时，不会产生新的二氧化碳。相反，只释放原始的二氧化碳副产品。

干冰喷射如何工作？

该系统使用3mm干冰粒，用压缩空气喷射出喷嘴。它的工作方式有点像喷砂或高压水或蒸汽喷射，效果很好。干冰的寒冷温度-78.5°C“喷射”相对于待去除的材料导致其收缩并从其下表面失去粘附力。此外，当一些干冰穿透待移除的材料时，它会与下面的表面接触。较温暖的亚表面使干冰转化为二氧化碳。体积大800倍的气体在材料后面膨胀，加速其去除。油漆，油，油脂，沥青，炉渣，飞溅物，焦油，贴花，烟灰，污垢，油墨，树脂和粘合剂是通过该程序去除的一些材料。当干冰升华到大气中时，只有被去除的物质必须被处理掉。在干冰喷射中，有几种方法用于制造干冰喷射介质：一种技术是在喷砂机中从固体CO2（干冰）块中刮干冰颗粒，另一种是在干冰喷射中制造硬颗粒干冰。

第一种剃干冰颗粒的技术，通常产生糖晶大小的干冰颗粒，由于快速升华必须快速使用;这是由于它们的高表面积与体积比。另一种技术是在造粒机中制造干冰的硬颗粒，然后立即用颗粒喷射或将颗粒储存在隔热容器中直到需要它们。这些干冰颗粒的直径通常为0.2cm至0.3cm，长度为0.25cm至1cm。通过将加压的液态二氧化碳闪蒸到雪中，然后将雪压缩成固体形式来制造粒化的干冰。雪或者直接成型为颗粒（机械压缩），或者在液压下通过模具挤出成固体颗粒形式。后一种方法允许从液相到固相的更有效转化。通常，希望具有良好压实的干冰颗粒以最小化可能影响产品质量的气态CO 2和/或空气的截留。当液态二氧化碳闪蒸到雪中时所达到的产量随着液态二氧化碳的温度降低而增加，因此通过热交换器预先输入的液态二氧化碳与排出的二氧化碳蒸汽是很重要的。由于固体CO2蒸发，干冰喷射过程不会产生任何二次废物。剩下要收集的是被去除的污染物。

干冰喷射技术的好处

降低成本

干冰颗粒的自然升华消除了收集清洁介质进行处理的成本。 还消除了与水/喷砂程序相关的遏制和收集成本。 由于CO2 /干冰喷射系统为生产设备（在线清洁）提供在线维护能力，因此将耗时且昂贵的脱气程序保持在最低限度。 不再需要专门的清洁周期，因为可以采用预防性维护计划，这允许在生产期间清洁设备。 结果，在不增加劳动力或生产设备的情况下增加了产量。

延长设备的使用寿命

与沙子，核桃壳，塑料珠和其他磨料砂砾介质不同，干冰颗粒是非磨蚀性的;用干冰清洁不会磨损工具，纹理表面，开放公差或损坏轴承或机械。此外，在线清洁消除了从压制到清洁区域和背部处理过程中霉菌被损坏的危险。

干法工艺

与蒸汽或水喷射不同，CO2 /干冰喷射不会损坏电线，控制装置或开关。此外，干冰喷射后的任何可能的锈蚀形成都不如蒸汽或水喷射。当用于食品工业时，干冰喷射降低了传统水喷射固有的细菌生长的可能性。

环境安全

二氧化碳是一种无毒元素，符合环保。通过用二氧化碳/干冰喷射系统取代有毒化学过程，可以大大减少或完全消除员工暴露以及因使用危险化学清洁剂而产生的公司责任。由于二氧化碳气体比空气重（二氧化碳气体取代氧气），因此如果在封闭区域或在坑内进行爆破，必须小心。除了清洁和安全之外，重要的是要记住干冰是作为其他工业过程的副产品获得的 - 即它是由再生的CO2制成的。它不会产生二氧化碳或向大气中添加二氧化碳，因此不会对温室效应产生影响。

结论

干冰喷射创造了“无接触清洁”机会，并且可以在一小部分时间内去除炉渣和飞溅物，而不会增加二次废物处理和处置的成本和不便。优点包括;通过发现故障的能力增加了生产线正常运行时间，如果发生故障，可以快速修复问题，而无需先清理故障区域。机器人和夹具在美学上看起来更好看;从干冰喷射清洁后，铜和黄铜配件全部由凿刻和刮擦切割而成，保持了新的外观。它易于清洁接近开关，并且很难通过机器人的枪支和手臂等手部区域进行操作。消除了用于清洁密封剂的溶剂。鉴于机器人装配操作的艰巨性质，自动冲压装配厂必须采用干冰（CO2）喷射进行清洁，以确保设备可靠性，从而保证可持续生产。随着环境问题和立法变得越来越严格，有一点是肯定的;未来成功的突驰科技将把干冰/二氧化碳爆破技术推广向全球。