工程機(jī)械焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀及展望

王超賢

格力電器(石家莊)有限公司 河北 石家莊 050000

1 高效、自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代,我國(guó)焊接界把實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化、自動(dòng)化作為戰(zhàn)略目標(biāo),已經(jīng)在各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實(shí)施,在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和過程控制智能化,研究和開發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術(shù),發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等方面,取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

(1)熔化極氣體保護(hù)焊逐漸取代手工電弧焊將成為焊接的主流。

(2)高效、節(jié)能并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的智能型逆變焊機(jī)將逐漸取代手弧焊機(jī)和普通晶閘管焊機(jī),而且焊機(jī)的操作趨向于簡(jiǎn)單化、智能化,以符合當(dāng)今淡化操作技能的趨勢(shì)。

(3)在汽車、造船、工程機(jī)械和航空航天等領(lǐng)域,適用于不同場(chǎng)合的智能化焊接機(jī)器人較為廣泛的應(yīng)用,大幅度提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

這些年來(lái),廣大焊接工作者為推廣高效、自動(dòng)化的焊接技術(shù)做出了艱苦的努力,并取得了很大的發(fā)展,從而使我國(guó)制造業(yè)焊接自動(dòng)化水平有了明顯的提高。

在我國(guó),家電等行業(yè)焊接自動(dòng)化的發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)較好,僅成都焊研科技有限責(zé)任公司近年來(lái)就先后為一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)豐、徐工、成都神鋼、美的、格蘭仕等多家著名的汽車生產(chǎn)廠、家電生產(chǎn)企業(yè)研制了幾十臺(tái)(套)自動(dòng)化焊接專機(jī)或生產(chǎn)線。

2 提升我國(guó)焊接自動(dòng)化晉升的幾點(diǎn)思考

推進(jìn)焊接自動(dòng)化進(jìn)程,學(xué)習(xí)、吸收、借鑒、提高是十分重要的環(huán)節(jié),應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)有工藝的學(xué)習(xí)和提高。由于現(xiàn)有工藝多為手工操作,有其局限性,但如果在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行嫁接改造,往往就可以實(shí)現(xiàn)一定的突破。例如成都焊研科技有限責(zé)任公司于2003年研制成功的數(shù)控多功能小車式自動(dòng)氣保焊機(jī),就是緣于這種模式開發(fā)成功的一個(gè)范例。

國(guó)外如歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家早在20 世紀(jì)80 年代便在石油、化工、造船、建筑、電力、汽車、機(jī)械等行業(yè)采用數(shù)字控制的小車式自動(dòng)氣保焊機(jī),代替人工進(jìn)行焊接生產(chǎn)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)幾家企業(yè)開發(fā)了幾種類似的自動(dòng)焊接小車,但在結(jié)構(gòu)和功能上均屬低端產(chǎn)品,在數(shù)字控制、焊接參數(shù)預(yù)置和專家系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用等方面均為空白。成都焊研科技有限責(zé)任公司把開發(fā)適合和滿足我國(guó)工業(yè)企業(yè)焊接生產(chǎn)要求的高端自動(dòng)焊接設(shè)備作為己任,在吸收和借鑒國(guó)外先進(jìn)、成熟技術(shù)基礎(chǔ)之上,經(jīng)過近兩年的研制工作,代表自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第一代數(shù)控小車式自動(dòng)焊機(jī)樣機(jī)在成都焊研科技有限責(zé)任公司問世。該焊機(jī)具有攜帶方便、安裝簡(jiǎn)單、操控靈活、智能化程度高等特點(diǎn),通過微機(jī)控制的多種焊接模式和專家程序,可在不同焊接位置滿足多種焊接工藝要求焊縫的焊接。

數(shù)字化控制小車式自動(dòng)焊機(jī)的研制和市場(chǎng)推廣,一方面為石油、化工、造船、電力等行業(yè)提供了同國(guó)外同等技術(shù)檔次的國(guó)產(chǎn)自動(dòng)焊接設(shè)備,另一方面為國(guó)內(nèi)成功自主研發(fā)高端數(shù)字化焊機(jī)找到了一個(gè)切入點(diǎn),對(duì)推動(dòng)焊接行業(yè)在專用自動(dòng)焊接設(shè)備的發(fā)展,具有里程碑的重大意義。

3 焊接自動(dòng)化技術(shù)的展望

電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)微電子信息和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入,促進(jìn)了焊接自動(dòng)化技術(shù)革命性的發(fā)展。

(1)焊接過程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動(dòng)化的核心問題之一,也是我們未來(lái)開展研究的重要方向。我們應(yīng)開展最佳控制方法方面的研究,包括線性和各種非線性控制。最具代表性的是焊接過程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,以及專家系統(tǒng)的研究。

(2)焊接柔性化技術(shù)也是我們著力研究的內(nèi)容。在未來(lái)的研究中,我們將各種光、機(jī)、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機(jī)結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備,是提高焊接自動(dòng)化水平的根本途徑。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機(jī)械設(shè)備,以提高其柔性化水平和質(zhì)量控制水平,是我們當(dāng)前的一個(gè)研究方向；另外,焊接機(jī)器人與專家系統(tǒng)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑規(guī)劃、自動(dòng)校正軌跡、自動(dòng)控制熔深等功能,是我們近期研究的重點(diǎn)。

(3)焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分,促進(jìn)其有機(jī)地結(jié)合,可大大降低信息量和實(shí)時(shí)控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機(jī)處理的響應(yīng)和判斷力,建立人機(jī)對(duì)話的友好界面,使人和自動(dòng)系統(tǒng)和諧統(tǒng)一,是集成系統(tǒng)的不可低估的因素。

(4)提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩(wěn)定性和可控性,以及優(yōu)良的動(dòng)感特性,也是我們著重研究的課題。應(yīng)開發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運(yùn)動(dòng)、送絲和焊槍姿態(tài),能探測(cè)焊縫坡口形狀、溫度場(chǎng)、熔池狀態(tài)、熔透情況,適時(shí)提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機(jī),并應(yīng)積極開發(fā)焊接過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)。總之,使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變,是實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。我們廣大焊接工作者任重而道遠(yuǎn),務(wù)必樹立知難而上的決心,抓住機(jī)遇,為我國(guó)焊接自動(dòng)化水平的提高而努力奮斗。