焊接技術在工程機械行業中的應用

彭學祥（葛洲壩集團五公司,湖北　宜昌　443000）

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焊接技術在工程機械行業中的應用

彭學祥
（葛洲壩集團五公司,湖北宜昌443000）

摘 要：傳統手工焊接質量比較差，工作效率低下，不能滿足市場競爭的需要。而且工程機械行業對焊接質量嚴格，工程機械結構件的結構普遍比較復雜且焊接工作量大，為了縮短產品生產周期、提高生產效率進而降低生產成本，需要采用先進的焊接技術。本文分析焊接技術應用特點，探討了幾種焊接技術在工程機械行業中的應用現狀，旨在為焊接技術的深入研究提供一定的參考。

關鍵詞：焊接技術；工程機械；應用

1　工程機械行業焊接技術應用特點分析

1.1焊前準備工序

（1）下料工序:不同厚度的板件采用不同的機器進行下料。薄板件一般采用等離子切割，中薄板件一般采用數控切割機、激光切割，中厚板件可采用火焰切割；（2）組對工序:由專業公司設計和制造拼點工裝可以在保證組隊精度的前提下簡化操作流程。液壓缸作為輔助成型的工具常用于拼點工裝的驅動，該方法對于大型工件，提高了組對精度保證了產品的一致性，且操作非常簡單實用。

1.2焊接工序

（1）焊接位置。焊接位置可用焊縫傾角和焊縫轉角進行表示，分為平焊、立焊、橫焊和仰焊位置等。焊縫位置是指手工電弧焊施焊過程的方位，焊工圍繞組焊件將焊縫焊接完畢，完成所有焊縫往往需要翻轉多次。焊接變位機型式很多，主要有單回轉、雙回轉、升降式單、雙回轉等，不同的型式適用于不同的工件。采用焊接變位機可以實現這種理想的焊接條件。工程機械結構件的形狀大多不規則，變位機在使用時需要專用夾的配合。（2）焊接方法。在工業機械行業采用的焊接方法主要有兩種：埋弧自動焊與C02/MAG氣體保護焊。其中埋弧自動焊主要用于中厚板長直焊縫或環焊縫其他場合可采用C02/ MAG氣體保護焊。兩種焊接方法都具有電流密度大、熔深大的特點，比手工電弧焊的速度快，而埋弧自動焊的焊接速度又是C02/MAG氣體保護焊的2-3倍。此外埋弧自動焊作為優選的焊接方法其焊接質量穩定可靠在焊接過程中沒有弧光、煙塵所形成的焊縫也相對美觀。C02/MAG氣體保護焊在焊接時采用富Ar混合氣體以減少熔渣的產生從而節省了清理的時間提高了總體效率。

2　焊接技術在工程機械行業中的應用發展現狀探討

2.1大型結構件拼點工裝應用發展現狀

目前工業機械行業的焊接工藝的研究重點是拼箱精度和焊接質量。高精度拼點工裝作為一種高精度組對、便捷通用性應用的產品，在大型結構件中廣泛使用。例如三維柔性工裝，它取代了劃線拼點作業模式。該焊接技術的理念是其采用模塊化、全裝配式裝備，其優勢是拼箱精度高且產品一致性好。傳統作業模式，在移動后其重復定位精度會降低，三位柔性工裝采用高精度等距銷孔定位解決了這一難題。同時它還具有高通用性的特點，可以對不同尺寸的機構件進行高效、快速地換模。但是該工裝對安裝精度的要求很高，不僅造價昂貴而且需要定期維護保養，增加使用成本。

2.2自動化焊接技術應用發展現狀

隨著國內用工成本的提高，工業機械行業對焊接質量有著更高的要求，機器人自動焊接工作站應運而生。機器人自動焊接工作站由焊接用機器人（六軸集成的機械手）與各種系統設備組成。因為焊接用機器人一般只能上下工件，比較精細的焊接工作還需要其他系統的配合。相應的系統設備包括焊接系統、弧焊軟件控制系統、工件裝夾變位系統、高效除塵系統等。目前工業機械行業中使用的機器人（如ABB,KUKA,REIS,ARCMAN等）大多是由國內供應商采購的國外品牌機器人，我國主要自主開發焊接變位機、夾具等鋼結構。

焊接專機作為另一種自動化焊接技術更受到焊工的青睞，因為焊接專機與機器人焊接工作站相比，其價格更低、保養更加容易、操作簡便實用。焊接專機專門為特定的工件和一定形狀的焊接接頭設計的，在焊接過程中實現自動化不需要焊槍來回擺動。對于要求不高的焊縫結構（如形式單一的長直焊縫），要實現專機的功能需要焊接系統與直線運動機構組合起來。有的工件在焊接過程中對工作環境要求很高或需要變位，則為了保證焊縫質量，需要為焊接專機搭配變位機等系統設備。

2.3高強鋼焊接工藝應用發展現狀

為保證機械結構件的焊接質量，焊接接頭的性能必須與母材相匹配，否則會成為薄弱部位。這就要求與低合金高強鋼相匹配的焊接材料在性能上應與高強鋼性能一致。依托鋼鐵冶金技術的進步，低合金高強鋼性能上實現了潔凈化、強韌化，則焊接材料的性能也必須實現潔凈化和強韌化。我們在進行高強鋼焊接工藝評定試驗時發現，在接頭強度和伸長率符合規定的情況下接頭發生脆斷往往是由于韌性不足導致的。主要原因就是高強鋼的強度>800MPa，在焊接時焊縫金屬強韌性與母材匹配困難。且由于高強鋼強度較大，這種現象調節比較困難，不像調質鋼（強度在400MPa左右）要獲得理想的強韌性只需使焊縫組織獲得細小的針狀鐵素體即可。

以起重機產品為例，其焊接工藝存在局限性，即采用的鋼板強度>1100MPa而與之匹配的焊絲強度則在1000MPa左右。高強鋼激光焊接工藝的熱源是連續或脈沖激光束，它可以直接融化待焊母材。這種焊接工藝突破母材與焊接材料強度不匹配的局限性，國外工程機械企業已對其開展研究，待工藝成熟就可廣泛應用在高強鋼焊接中。傳統焊接技術是采用焊接材料過渡金屬元素，激光焊接省略這一復雜過程，而是用激光束融化母材，再用熔融金屬填充“激光束小孔”以此形成焊縫，提高了焊接速度。

3　結語

綜上訴述，目前工程機械行業增大了對高強鋼的需求，高強焊絲作為與高強鋼相匹配的構件，對它需求也會增大。高強鋼激光焊接工藝現已成為工程機械行業關鍵焊接技術之一，該工藝突破傳統焊接技術的局限，可提高產品開發的速度。由于工業機械結構的焊接難度不斷加大對焊接技術的要求也隨之增高，因此應該不斷加大對焊接技術的深入研究，探究新的焊接技術以促進我國工業機械行業的發展。

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DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.241