绿色、节能、高效的机器人搅拌摩擦焊技术

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工业机器人与焊接主轴装备集成的搅拌摩擦焊系统，可提升焊接作业的柔性，适用于空间复杂结构产品的批量化焊接制造，提高焊接自动化程度和生产效率。另外据统计，机器人搅拌摩擦焊单件焊接成本比机器人氩弧焊低20%；较多轴搅拌摩擦焊设备相比搅拌摩擦焊的焊接成本只有前者的一半。

焊接过程无烟尘，无弧光，无需耗材，还低能耗？这就是搅拌摩擦焊（Friction stir welding）。搅拌摩擦焊最早由英国焊接研究所(TWI)于1990提出，是一种有别于传统焊接，在焊接过程中无烟尘、无弧光，不需要保护气体和焊丝的焊接技术。由于独特的工艺和在效率、成本、环保等方面显示出的优越性，搅拌摩擦焊已被大规模地应用于航空、船舶、列车、IT等工业制造行业中。

搅拌摩擦焊是一种在机械力和摩擦热作用下的固相连接方法。如图一所示，搅拌针在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转搅拌头（主要是轴肩）与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成焊缝。

图一：搅拌摩擦焊原理示意图

就让我们先来看一段FANUC M-900iA重载机器人搅拌摩擦焊的案例。

该系统由FANUC M-900iA机器人搭载加拿大公司CRIQ开发的焊接主轴装备组成，FANUC M-900iA的高精度和重载能力可以稳定地向搅拌头施加的使搅拌针插入工件和保持搅拌头轴肩与工件表面接触的轴向压力并保持精准的运动轨迹，从而保证焊接质量。

机器人搅拌摩擦焊还适用于复杂曲面和轨迹的焊接。另一个案例是FANUC 最新的重载机器人M-900iB配合FANUC在美国的系统集成商PaB开发的I-STIR主轴焊接包，该款焊接主轴可对X, Y轴上的力值进行测量从而对焊接过程进行监控，同时高精度的Z轴负载控制可保证高速焊接时的完美焊接。

此外，通过FANUC Roboguide离线编程技术，机器人可以在仿真环境下实现复杂工件的焊接过程模拟及轨迹编程，从而大幅提高现场编程调试的效率及焊接轨迹编程的准确性。

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