1.1 机器人焊接技术及其应用

机器人焊接是利用机器人代替手工焊接的一种自动化焊接方式。20世纪80年代，汽车制造业才开始大量使用机器人进行点焊；时至今日，机器人弧焊应用已较为普遍。机器人焊接常用的有点焊和弧焊；后者包括熔化极活性气体保护电弧焊（metal active gas arc welding，MAG）、熔化极惰性气体保护焊（metal inert gas welding，MIG）、非熔化极惰性气体保护电弧焊（tungsten inert gas welding，TIG）。

1.1.1 机器人点焊技术及其应用

点焊是指焊接时利用柱状电极，在两块搭接工件接触面之间形成焊点的焊接方法，焊缝如图1-1所示。点焊时，先加压使工件紧密接触，之后接通电流，在电阻热的作用下工件接触处熔化，冷却后形成焊点。点焊主要用于厚度4mm以下的薄板构件冲压件焊接。

1）机器人点焊系统组成

如图1-2所示，机器人点焊系统包括机器人系统（含机器人本体及控制系统、示教器等）、焊接系统（包括焊接电源、送丝机构、焊枪、保护气体输送装置）、焊接工装夹具和安全防护装置等部分。其中机器人的作用是保证焊枪所要求的位置和姿态。

2）机器人点焊技术的应用

（1）汽车制造领域。这是最早也是最广泛的应用区域，焊接机器人可以应用于轿车底盘的焊接，还可应用于车身和车顶盖的焊接以及前围总成的焊接。由于点焊可以实现单滴熔焊，精确度完全可以满足汽车零部件的焊接要求。

（2）工程机械领域。该领域是较早引入点焊机器人的行业之一，由于其焊点要求较高，工作环境洁净度要求也较高，点焊机器人可以满足焊机工艺需求，不但能达到极高的自净度，也能够在封闭环境中长时间工作，使得生产效率得到提高、产品质量得到提升。

（3）铁路机车领域。点焊机器人可以应用于铁路轨道、车身以及车内部件的焊接，焊接平面平整度高，焊接牢固，使得产品具有很长的寿命，耐用性增强，极大地减少产品成本，从而使得资源利用率得到了极大提升。

1.1.2 机器人MIG焊接技术及其应用

MIG焊接是一种气体金属保护焊接，该焊接方式使用惰性气体（如氩气）或活性气体（如二氧化碳）作为保护气体，以保护焊缝，同时焊丝也作为电极参与电弧熔化，形成焊缝。MIG焊接适用于铝、镁、铜等金属材料的焊接，典型的MIG焊缝如图1-3所示。

1）机器人MIG焊接系统组成

如图1-4所示，机器人MIG焊接系统主要包括焊接机器人（包括机器人本体、控制系统、示教器）、自动送丝装置、焊接电源、焊枪、变位机、工装夹具和安全防护装置等。其中机器人的作用是保证焊枪所要求的位置、姿态和运动轨迹。

2）机器人MIG焊接技术的应用

机器人MIG焊接几乎适用于所有金属的焊接，特别是铝和铝合金、铜及铜合金、不锈钢的焊接。

1.1.3 机器人MAG技术及其应用

MAG焊接是一种气体金属保护焊接，类似于MIG焊接，但使用的保护气体和焊丝成分不同。MAG焊接通常使用活性气体，如二氧化碳或混合气体，作为保护气体，同时焊丝中含有药芯，以提升焊缝质量。MAG焊接适用于焊接碳素钢、合金钢、铸铁等材料，典型的MAG焊缝如图1-5所示。

1）机器人MAG焊接系统组成

如图1-6所示，机器人MAG焊接系统主要包括焊接机器人（包括机器人本体、控制系统、示教器）、自动送丝装置、焊接电源、焊枪、变位机、工装夹具和安全防护装置等。其中机器人的作用是保证焊枪所要求的位置、姿态和运动轨迹。

2）机器人MAG焊接技术的应用

机器人MAG焊接主要适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属的焊接，尤其在不锈钢的焊接中得到广泛的应用。

（1）汽车制造领域。机器人MAG焊接多用于要求高强度的脚边部件和形状复杂的部件等，在汽车制造业中主要用于汽车减震器、横梁、后桥壳管、传动轴和油缸等的焊接。

（2）压力管道和压力容器制造领域。包括在锅炉本体、化工生产压力容器以及压力管道的焊接。

（3）船舶制造领域。船舶底部和船板中有很多较大的结构件焊缝数量多，有平、立、仰角焊缝焊接，也包括船体分段制造、平直分段内底板、甲板对接等方面。

1.1.4 机器人TIG焊接技术及其应用

TIG焊接采用惰性气体为保护气体，一般为氩气。对于0.5~4.0 mm厚的不锈钢焊接，TIG焊接都是最常用的焊接方式。用TIG焊加填丝的方式常用于压力容器的打底焊接，这是因为TIG焊接的气密性较好，能降低压力容器焊接时焊缝的气孔。典型的TIG焊缝如图1-7所示。

1）机器人TIG焊接系统组成

如图1-8所示，机器人TIG焊接系统主要包括焊接机器人（包括机器人本体、控制系统、示教器）、自动送丝装置、焊接电源、焊枪、水冷系统、变位机、焊接工装夹具和安全防护装置等。其中机器人的作用是保证焊枪所要求的位置、姿态和运动轨迹。

2）机器人TIG焊接技术的应用

机器人TIG焊接广泛用于有色金属（钛合金、铝合金等）、不锈钢和高温合金等的焊接生产，在惰性气体的保护下可以获得高质量的焊接接头。但TIG焊接的主要不足是其单道可焊厚度小（3 mm）、焊接效率低。对于厚度较大的焊件，需要开坡口或进行多层焊。因此，目前TIG焊接多用于薄件或多层焊的打底。

掌握机器人焊接技术，需要掌握常用焊接技术的基本原理，包括点焊技术、MIG焊接技术、MAG焊接技术以及TIG焊接技术的基本原理、这些内容将在本书第2章“焊接技术基础”中介绍，在此基础上，需要学习机器人焊接系统的组成、应用及安全作业规范，这些内容将在本书第3章“机器人焊接技术”中介绍。