淺談自動化焊接新技術在機械制造中的應用

姚德生 楊楠 李偉

摘 要：為了能進一步促進機械制造領域的發展，目前一些企業開始在機械制造之中使用自動化類型的焊接設備，而在這一過程中需要相關企業能了解自動化類型的焊接設備的特點，并在此基礎上結合機械制造企業的實際情況，靈活地采取對策。本文就自動化類型的焊接設備在機械制造中的應用進行了研究。

關鍵詞：機械制造;工業生產;焊接技術

隨著焊接加工工藝和自動化控制技術的不斷發展和完善，工程機械制造領域原有的工作模式已不能適應本行業設備和工件焊接加工的實際需要。嚴重的滯后焊接技術使工程機械的生產效率大大降低，焊接質量不能得到可靠的保證。焊接技術與自動化技術相結合的自動焊接設備自出現以來逐漸發展起。近年來，它在工程機械制造領域得到了廣泛的應用，取得了令人滿意的效果。在提高生產效率、取代傳統手工焊接方式、提高焊接質量等方面具有突出的意義和價值。

一、自動化類型的焊接設備概述

在電子科技以及機械制造技術不斷發展的現階段，在機械制造領域之中，技術人員成功地將自動化以及智能化程度較高的控制系統和機械制造設備相結合到了一起，使得在實際的生產過程中出現了裝夾定位系統、焊接胎夾具系統等先進的自動化類型系統，通過在機械制造過程中使用這些新型的自動化生產技術，使得機械制造行業不僅在產品質量、產品生產效率方面有所提升，還因為機械化的生產模式，使得生產過程中的工人數量減少，進而有效地降低了企業的生產成本，另外也正以為機械生產制造過程中自動化機械生產模式的使用，使得機械制造行業實現了大規模的生產制造，從而在批量生產的情況下實現了利潤上的提升。在目前機械制造企業之中，主要的自動化類型的焊接設備一般包括自動化類型的焊接專機或者是自動化類型的智能焊接機器人，將這些自動化類型的焊接設備和機械制造工人相結合，就能有效地降低工作人員的工作強度，同時在現代先進的編程以及智能控制設備的使用下，還能實現機械制造設備的24小時不間斷運轉，進一步提升企業的運行效率。自動化類型的生產設備在我國已經出現了一段時間，并且已經在工程機械制造領域、礦山機械施工領域、船舶制造領域之中有了全面的運用，并且對這些企業的生產效率以及發展有了顯著的提升。

二、自動化焊接技術在機械制造中的優勢

工程機械焊接自動化的優勢是針對傳統焊接方式來說的。傳統焊接方式生產效率低。由于工程機械自身的大型化和復雜化，傳統焊接方式有時無法滿足高精尖的作業要求。傳統焊接方式是一種勞動密集型任務，大量的勞動力需求也明顯的增加了企業的運營成本。總之，傳統焊接方式削弱了企業在市場中的競爭力，使得企業不能面向市場對內進行制造改革，影響企業發展。

1.低成本。焊接自動化帶了手工作業，減少了對大量勞動力的需求。雖然自動焊接技術和自動焊接設備需要一定量的資金投入，但從長遠的角度看，焊接自動化大大提高了企業的生產效率，從而減少了企業的運營成本，為企業的擴大生產規模等規劃節約資金。

2.不限工作環境。工程機械焊接有時對人體有直接的傷害，例如弧焊。人體由于生理原因，不能夠在特殊的工作環境中長時間作業，這也成為企業生產過程中的障礙。相比于人工，自動化設備具有持續性工作的優越性，且不會因為工作環境的惡劣而降低生產效率。

3.精準度高。工程機械隨著市場的要求而不斷發展，逐漸走向大型化和復雜化，這要求整個制造過程的精準。焊接自動化代替了傳統手工焊接，在生產中能夠使得焊接的精準度滿足工程機械的生產要求。

三、自動化焊接設備在工程機械制造中的具體應用

1.控制系統的應用。隨著自動化焊接技術的發展，在實際工程中機器人工作站的使用越來越多。在一個焊接機器人工作站中，控制器和機器人本體是其核心組成部分，本體一般采用6軸關節形式，具有較高的結構剛性和負載能力，所使用的材料不具有放射性和腐蝕性，使用年限一般在15年以上。關節軸一般采用交流伺服電動機提供驅動力，具備先進的數字化路徑測量系統，能夠提供絕對位置信息，使其具有較高的焊接精度，重復定位精度誤差可以控制在0.1mm以內。此外，系統中還包含斷電剎車裝置，能夠為使用安全提供保障。

整個系統以全數字化控制技術為基礎，由數字總線連接各個部分，采用計算機進行統一控制，可以有效抵抗配電系統電磁場干擾，確保焊接的絕對在再現。其中央處理單元采用多處理器設計方案，穩定性強，具有可擴展功能，能夠保證高速運行狀態下的軌跡精度。系統中包含有示教器，具有友好的操作界面，能夠方便操作者學習使用。在操作界面中顯示焊接工藝的關鍵參數，能夠實現可視化控制。此外，電控柜和操作系統等均有防塵處理措施，或設置有專門的控制室，能夠保證系統的可靠運行。

2.焊接電源的應用。在選擇焊接電源時，要注意與控制系統接口的匹配性。一般較為先進的產品帶有焊接專家參數系統，能夠對焊接參數進行數字化顯示。主要數據通過示教器輸入，在焊接生產過程中，可以隨時對其進行在線修正。先進的技術產品收弧成功率較高，可以確保焊接回收脈沖收弧能夠填滿弧坑，而且沒有凸起。焊接中斷點的覆蓋與重熔、外觀焊縫、焊滴脫離的準確度都較高。利用其平行擺動功能能夠快速、有效的識別出焊縫并進行填充。使用的焊槍無漏電、漏油等現象。一般使用盤裝或桶裝焊絲，其送絲速度可以達到0～24m/min。由于焊接機器人的焊絲規格較大，在選擇電源規格時，應確保其暫載率能夠達到100%。

3.軟件和傳感系統應用。在軟件和傳感系統應用方面，自動化焊接機器人工作站使用的操作軟件及弧焊軟件包功能較為復雜，具體包括以下幾個方面：（1）示教編程功能;（2）離線編程功能;（3）數據庫存儲功能;（4）數據處理和調用功能;（5）自診斷功能;（6）斷點續焊功能;（7）多層多道焊接功能;（8）參數實時調整功能;（9）縱向與橫向擺動功能;（10）機器人與外部軸的聯動控制功能;（11）傳感和跟蹤功能。為使系統具有較高的可擴展性，系統中應包含多種功能接口，包括焊機串行控制接口、模擬接口、數字接口、打印機接口、局域網接口和域總線系統接口等。

其中，傳感系統的功能主要包括電弧跟蹤、焊絲接觸尋位和激光跟蹤等。在系統運行過程中，電弧跟蹤功能通過對焊接電壓和電流變化情況的檢測，自動修正焊縫編程位置與實際位置的偏差。焊絲接觸尋位功能可以找出焊縫起始點。激光跟蹤功能同時具備上述兩項功能，而且具有較高的抗干擾能力，但激光跟蹤器的成本較高，可以根據工程實際情況進行合理選擇。

四、結語

總之，機械制造技術在促進社會經濟快速發展的過程中有著突出的作用，并且在現階段科技發展程度已經成為了衡量一個國家綜合實力、經濟發展程度等方面的關鍵指標，在這種情況下機械制造相關技術的發展成為企業發展、社會進步的主要目標，并且在技術人員不斷的努力之下，在目前階段機械制造領域之中出現了自動化程度較高的新型焊接技術，這一技術的發展以及應用對于機械制造行業發展有著較大影響，需要引起我們的重視，加強對其研究。

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