焊接機(jī)械手在制冷壓力容器領(lǐng)域的應(yīng)用探討

范勝海 王景東 劉安琦

摘 要： 隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，焊接機(jī)械手在主要應(yīng)用領(lǐng)域的汽車及汽車零部件制造業(yè)的裝配量快速增長上升；但是在制冷壓力容器領(lǐng)域幾乎還是很少，傳統(tǒng)的焊接方法依然占據(jù)80%以上，主要還是由于焊接機(jī)械手對(duì)前序的組隊(duì)工藝要求高，將焊接機(jī)械手引入制冷壓力容器領(lǐng)域，可以顯著提高焊接質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，把工人從惡劣的作業(yè)環(huán)境中解放出來。文章圍繞機(jī)械手技術(shù)在制冷壓力容器領(lǐng)域中的應(yīng)用，提出了相應(yīng)的應(yīng)用策略分析。

關(guān)鍵詞： 焊接機(jī)械手；制冷壓力容器；應(yīng)用

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，帶動(dòng)了居民生活水平的提高，再次基礎(chǔ)上制冷行業(yè)逐漸成為了不可缺少的一部分。然而，再起發(fā)展的過程中，也面臨了一些問題，生產(chǎn)效率低依然是制約制冷行業(yè)發(fā)展的一大要素。深究其原因，主要與其勞動(dòng)生產(chǎn)模式有關(guān)。因此為了提高制冷行業(yè)的生產(chǎn)效率，應(yīng)采用自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)制造技術(shù)。在2015年我國在《中國制造2025》中提出的中國制造觀念，完成中國制造由大變強(qiáng)的戰(zhàn)略任務(wù)。為此，文章中針對(duì)制冷壓力容器領(lǐng)域應(yīng)用工業(yè)焊接機(jī)械手，并對(duì)其應(yīng)用策略進(jìn)行了分析。

1 機(jī)械手技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1 機(jī)械手技術(shù)應(yīng)用概述

機(jī)械手技術(shù)是結(jié)合科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)的一種先進(jìn)操作技術(shù)。同時(shí)也體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，機(jī)械手具備的定位、編程等功能，也為工業(yè)的生產(chǎn)提供了一定的便利。將機(jī)械手技術(shù)應(yīng)用于制冷壓力容器領(lǐng)域，可以全面取代手工勞動(dòng)力，在科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備焊接工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基本的作業(yè)流程。然而今年來收到人力資源成本的大幅度提高，以及國家戰(zhàn)略任務(wù)要求，一些企業(yè)逐漸認(rèn)識(shí)到機(jī)械手技術(shù)的重要性，開始注重機(jī)械手自動(dòng)化設(shè)備的更新。在制冷壓力容器領(lǐng)域采用焊接機(jī)器手，使生產(chǎn)過程逐漸走向機(jī)械化、自動(dòng)化以及智能化。

1.2焊接機(jī)器手的特點(diǎn)

機(jī)械手焊接是使用機(jī)械化可編程工具（機(jī)械手），通過執(zhí)行焊接和處理零件來完全自動(dòng)化焊接過程。諸如氣體保護(hù)金屬電弧焊接之類的工藝雖然通常是自動(dòng)化的，但并不一定等同于機(jī)械手焊接，因?yàn)椴僮魅藛T有時(shí)準(zhǔn)備要焊接的材料。機(jī)械手焊接通常用于汽車工業(yè)等高產(chǎn)應(yīng)用中的電阻點(diǎn)焊和電弧焊。

機(jī)械手焊接是一種相對(duì)較新的機(jī)械手應(yīng)用，盡管機(jī)械手在20世紀(jì)60年代首次引入美國工業(yè)。直到20世紀(jì)80年代，當(dāng)汽車工業(yè)開始廣泛使用機(jī)械手進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)，機(jī)械手在焊接中的應(yīng)用并沒有起飛。從那時(shí)起，工業(yè)中使用的機(jī)械手?jǐn)?shù)量和應(yīng)用數(shù)量都大大增加。2005年，北美工業(yè)使用了超過12萬臺(tái)機(jī)械手，其中大約一半用于焊接。增長主要受高設(shè)備成本的限制，以及由此導(dǎo)致的對(duì)高產(chǎn)量應(yīng)用的限制。機(jī)械手電弧焊最近剛剛開始增長，已經(jīng)占據(jù)了工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用的20%左右。弧焊機(jī)械手的主要部件是機(jī)械手或機(jī)械單元和控制器，它們充當(dāng)機(jī)械手的“大腦”。機(jī)械手是使機(jī)械手移動(dòng)的原因，這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以分為幾種常見類型，例如SCARA和直角坐標(biāo)機(jī)械手，它們使用不同的坐標(biāo)系來指引機(jī)器的手臂。

機(jī)械手可以焊接預(yù)編程的位置，由機(jī)器視覺引導(dǎo)，或通過兩種方法的組合。然而，機(jī)械手焊接的許多優(yōu)點(diǎn)已被證明使其成為幫助許多原始設(shè)備制造商提高準(zhǔn)確性，重復(fù)性和產(chǎn)量的技術(shù)；

2 焊接機(jī)器手在制冷壓力容器領(lǐng)域的運(yùn)用策略

焊接機(jī)械手在制冷行業(yè)中的運(yùn)用主要可以體現(xiàn)在需要人工完成的部位焊接之處，例如蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)等連接設(shè)備的焊接，之前采用的是人工焊接的形式，然而當(dāng)機(jī)械手技術(shù)逐漸普及之后，焊接機(jī)械手便逐漸在其中發(fā)揮了作用。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)焊接機(jī)械手在制冷行業(yè)中的作業(yè)較為繁瑣，加上部分焊接精度要求較高，普通的工人無法完全的圣人該工作，初次之外，在漢街時(shí)產(chǎn)生的火花以及電弧等會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的危害，另外，焊接技術(shù)之大、質(zhì)量與數(shù)量的要求均較高，這也造成了對(duì)機(jī)械手技術(shù)的需求。焊接機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)的過程中將傳統(tǒng)的焊接技術(shù)全面突破，使用更為柔和的焊接技術(shù)。冷壓力容器焊接要求制冷壓力容器主要是指以液化氣體為制冷劑、設(shè)計(jì)壓力不高于4.0MPa、設(shè)計(jì)溫度不高于200攝氏度的制冷裝置。容器主要受壓部分的焊接接頭分為A、B、C、D四類。（如圖1所示）焊縫表面不得有裂紋、未熔合、氣孔、弧坑、等缺陷和飛濺物。

在壓力容器組裝時(shí)，需要對(duì)容器的不同部位進(jìn)行焊接，焊縫類型較多，在焊接生產(chǎn)過程中往往涉及到多種自動(dòng)焊接設(shè)備，如何使得焊接設(shè)備具有自動(dòng)化、智能化功效，從而提高壓力容器焊接自動(dòng)化程度，提高焊接質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，已成為所有焊接工作者的強(qiáng)烈愿望。

采用焊接機(jī)械手焊接制冷壓力容器，根據(jù)不同的工件及焊縫接頭，選擇合適的焊接參數(shù)，并利用設(shè)備自帶焊縫跟蹤功能，焊縫外觀得到極大改善。

3運(yùn)用焊接機(jī)械手的優(yōu)勢

焊接機(jī)械手的運(yùn)用，相較于傳的制冷壓力容器焊接領(lǐng)域的生產(chǎn)，會(huì)大大的提高生產(chǎn)效率，具體可以從以下幾個(gè)方面全面體現(xiàn)自動(dòng)化的意義：

（1）提升了焊接的質(zhì)量，與人工焊接相比焊縫更加均勻；

（2）全面優(yōu)化了人工焊機(jī)的環(huán)境，一些人工無法作業(yè)的環(huán)境可以由機(jī)械手完成；

（3）降低了施工的成本費(fèi)用，減少了人工焊接的費(fèi)用；

（4）全面提升工作效率，在保證機(jī)械手運(yùn)行狀態(tài)的前提下可以連續(xù)工作；

（5）實(shí)現(xiàn)了焊接的自動(dòng)化。

4結(jié)論

（1）采用上述的焊接工藝參數(shù)所焊的試件，經(jīng)過焊接工藝評(píng)定，符合壓力容器的相關(guān)安全技術(shù)規(guī)范要求，表明此工藝方法可以應(yīng)用于壓力容器的焊接生產(chǎn)中。

（2）由于焊接機(jī)械手的投入使用，焊接的壓力容器數(shù)量是原先的5倍，相當(dāng)于原5個(gè)焊工手動(dòng)的日焊接量，極大地提高了生產(chǎn)效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；且焊縫外觀優(yōu)于人工的焊接，提高了生產(chǎn)質(zhì)量。

（3）焊縫跟蹤是焊接自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)實(shí)現(xiàn)壓力容器生產(chǎn)過程的焊接自動(dòng)化意義深遠(yuǎn)，有效提高了焊接接頭的焊縫成形，降低了焊接接頭的返修成本。

（4）該批產(chǎn)品的制造質(zhì)量符合《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、GB150-2011《壓力容器》、JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測》及設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定要求。

本文章針對(duì)制冷行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，在生產(chǎn)過程中采用機(jī)械手技術(shù)，從幾方面對(duì)其應(yīng)用的優(yōu)勢進(jìn)行分析。圍繞機(jī)械手技術(shù)在制冷壓力容器領(lǐng)域中的應(yīng)用，提出了相應(yīng)的應(yīng)用策略分析。希望本次通過文章中的分析，進(jìn)一步加快工業(yè)生產(chǎn)效率的智能化進(jìn)程，早日實(shí)現(xiàn)中國制造由大變強(qiáng)的戰(zhàn)略任務(wù)。■

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作者簡介：姓名：范勝海（1981.2.24），性別：男，民族：漢族，籍貫：遼寧省大連市，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于，遼寧工程技術(shù)大學(xué)，現(xiàn)有職稱，中級(jí)工程師研究方向：制冷空調(diào)的質(zhì)量提升。