自動(dòng)化焊接技術(shù)及其發(fā)展探討

王旭 陳峰

【摘 要】近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的全面發(fā)展，我國(guó)的機(jī)械焊接行業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，隨著社會(huì)建設(shè)對(duì)焊接技術(shù)提出的要求越來(lái)越高，借助先進(jìn)科學(xué)技術(shù)全面提高焊接質(zhì)量已成為業(yè)界關(guān)注和研究的重點(diǎn)。在本次研究中以自動(dòng)化焊接技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)實(shí)際發(fā)展情況進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化；焊接技術(shù)；發(fā)展

引言

從焊接自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，我國(guó)缺乏自主開(kāi)發(fā)能力，導(dǎo)致焊接自動(dòng)化水平落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。焊接自動(dòng)化技術(shù)在石油工程維修中具有廣泛應(yīng)用，尤其在大型儲(chǔ)罐建設(shè)中發(fā)揮重要作用。將焊接自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及主要趨勢(shì)作為出發(fā)點(diǎn)，以儲(chǔ)罐建設(shè)中焊接自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用為例，對(duì)焊接自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行分析。

1、概述焊接自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

科學(xué)技術(shù)和信息科學(xué)在不斷進(jìn)步，許多智能化和數(shù)字化方面的技術(shù)也逐漸成熟，而且將這些技術(shù)運(yùn)用在許多工業(yè)領(lǐng)域具有十分顯著的作用。其中焊接技術(shù)進(jìn)入自動(dòng)化的時(shí)代，有效推動(dòng)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展進(jìn)入新型階段，尤其將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用在汽車(chē)零部件焊接過(guò)程中，可以有效提升焊接質(zhì)量以及效率，隨著該技術(shù)不斷發(fā)展和廣泛運(yùn)用，對(duì)進(jìn)一步拓展焊接產(chǎn)業(yè)具有十分重要的意義。結(jié)合當(dāng)前汽車(chē)行業(yè)實(shí)施焊接的實(shí)踐，分析其具體的現(xiàn)狀：第一，焊接方式出現(xiàn)了二氧化碳這一高效化、節(jié)能化焊機(jī)以及埋弧焊機(jī)，對(duì)焊接工業(yè)發(fā)展以及生產(chǎn)都帶來(lái)積極作用；第二，通過(guò)自動(dòng)化的方式調(diào)節(jié)焊接的參數(shù)，使得焊接工藝逐漸在智能化的背景下取得良好的效果，如智能型的逆變焊機(jī)，不僅操作簡(jiǎn)單，在實(shí)際的運(yùn)用方面也比較簡(jiǎn)便；第三，先進(jìn)技術(shù)代表焊接機(jī)器人使得自動(dòng)化裝備的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)該焊接方式的運(yùn)用也逐漸提升該技術(shù)在市場(chǎng)中的份額。但是我們還必須清晰意識(shí)到一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)前我國(guó)焊接的自動(dòng)化水平仍然和發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在差異性，出現(xiàn)不平衡發(fā)展的問(wèn)題，集中表現(xiàn)為：焊機(jī)進(jìn)入自動(dòng)化的控制和智能化的控制有較大進(jìn)步空間，將集成網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人焊接之間的融合也可以得到優(yōu)化。

2、自動(dòng)化焊接關(guān)鍵技術(shù)

2.1、組合化和大型化

現(xiàn)階段，對(duì)大型自動(dòng)化焊接設(shè)備的研究更加的深化和具體，使得大量的自動(dòng)化焊接設(shè)備在大、中、小型焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中得到應(yīng)用，比如中重型厚壁容器焊接中心、集裝箱外殼組裝焊接中心、箱型梁焊接生產(chǎn)線等。很多大型的焊接中心在占地面積上不亞于車(chē)間。

2.2、機(jī)械技術(shù)

相關(guān)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行信息傳遞要符合要求，機(jī)械技術(shù)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用情況可知，要具備技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用要求。機(jī)械設(shè)備種類比較多，運(yùn)輸管理過(guò)程中，固定裝置和轉(zhuǎn)換裝置等都需要要求，考慮到焊接設(shè)備操作的類型可知，在傳感處理過(guò)程中要明確裝置的類型。

2.3、高質(zhì)量和高精度

正常情況下，焊接機(jī)器人與焊接操作機(jī)在行走機(jī)構(gòu)的定位精度是在0.1mm左右，而焊接機(jī)器人同焊接機(jī)器人配套焊接變位機(jī)在定位精度上是在0.05mm左右。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化焊接設(shè)備在大型的工程機(jī)械制造中作用還是有目共睹的。

3、自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1、自動(dòng)化技術(shù)的柔性化

自動(dòng)化技術(shù)的柔性化是要求焊接自動(dòng)化項(xiàng)目的關(guān)鍵，根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用要求可知，如何實(shí)現(xiàn)有序化管理是重點(diǎn)。以同類別的產(chǎn)品管理作為前提，土地資源可能存在緊缺的現(xiàn)象，土地的使用價(jià)格也比較高，為了節(jié)省成本，在后續(xù)應(yīng)用過(guò)程中，要盡量壓縮廠房空間，滿足應(yīng)用要求。生產(chǎn)設(shè)備的要求要不斷提升，一家生產(chǎn)多種產(chǎn)品的企業(yè)，需要明確設(shè)備的具體要求，以選購(gòu)作為前提，需要了解產(chǎn)品設(shè)備的應(yīng)用要求，自動(dòng)化技術(shù)的柔性化意義才能體現(xiàn)出來(lái)。在自動(dòng)化焊接設(shè)備管理過(guò)程中，要了解柔性化特點(diǎn)，改變應(yīng)用程序后，適當(dāng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，能提升生產(chǎn)效率。

3.2、機(jī)械焊接過(guò)程的智能化

控制工程機(jī)械自動(dòng)化焊接工藝的核心要素在于全流程智能控制，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、傳感技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，這些先進(jìn)的技術(shù)元素已經(jīng)在自動(dòng)化焊接領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，智能化控制特點(diǎn)更加突出，能夠適應(yīng)不同作業(yè)環(huán)境和高精度焊接要求。從當(dāng)前國(guó)內(nèi)機(jī)械工程自動(dòng)化應(yīng)用情況來(lái)看，除工藝需要升級(jí)外，操作人員素質(zhì)也需要進(jìn)一步提高，尤其是專家級(jí)的焊接人才尤其短缺，這就需要在機(jī)械工程生產(chǎn)中加強(qiáng)智能化控制技術(shù)的應(yīng)用，如建立完善的專家系統(tǒng)、部署神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

3.3、綠色化

為了可以更好地提升焊接自動(dòng)化發(fā)展的綜合效率，人們還需要注重今后焊接發(fā)展的環(huán)保性以及可持續(xù)發(fā)展性。焊接行業(yè)要得到長(zhǎng)久的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)必然選擇，因此，在今后的發(fā)展過(guò)程中，焊接方面需要大力度推廣一些清潔化的生產(chǎn)工藝，尤其是針對(duì)噪聲情況、高溫情況、有害氣體和弧光等給環(huán)境帶來(lái)的不良影響，都需要在焊接生產(chǎn)中給予減少甚至消除。此外，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展還需要積極利用其他外部良好的條件，如積極總結(jié)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，或者是向其他國(guó)家學(xué)習(xí)等，在引進(jìn)技術(shù)方面注重創(chuàng)新，一方面使得焊接自動(dòng)化的系統(tǒng)可以得到不斷更新?lián)Q代，另一方面逐漸培養(yǎng)本國(guó)焊接自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)權(quán)，充分保障工業(yè)發(fā)展。

3.4、自動(dòng)化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化

原有的自動(dòng)化技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制和管理的，設(shè)備比較多的企業(yè)，選擇簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)，計(jì)算機(jī)技術(shù)水平不斷進(jìn)步，對(duì)通訊管理有嚴(yán)格的要求。在整個(gè)完善過(guò)程中要明確自動(dòng)化焊接設(shè)備的一體化應(yīng)用，根據(jù)負(fù)責(zé)區(qū)域和概況可知，網(wǎng)絡(luò)化管理階段，采用合適的操作模式后，能提升安全程度，工人不需要在繁雜的車(chē)間忙碌，僅需要進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

3.5、焊接自動(dòng)化及機(jī)器人操作

工程機(jī)械的自動(dòng)化焊機(jī)及機(jī)器人操作，能夠代替人工從事難度更大、環(huán)境更復(fù)雜、危險(xiǎn)性更高的工作，從而使焊接人員勞動(dòng)安全系數(shù)進(jìn)一步增加，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)提高工程機(jī)械質(zhì)量。隨著人力資源成本的不斷增加，機(jī)器人作業(yè)前景更加樂(lè)觀，通過(guò)機(jī)器人作業(yè)有利于替代人工勞動(dòng)，增加作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性和專業(yè)性，從而使工程機(jī)械行業(yè)獲得更可觀的運(yùn)營(yíng)收益。、

4、焊接自動(dòng)化技術(shù)在石油工程儲(chǔ)罐建設(shè)中應(yīng)用

某石油企業(yè)大型儲(chǔ)罐建設(shè)項(xiàng)目詳細(xì)指標(biāo)如下：5臺(tái)儲(chǔ)罐，其中3臺(tái)1萬(wàn)立方級(jí)原油儲(chǔ)罐，2臺(tái)5千立方級(jí)原油儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐底板焊接工藝采用埋弧自動(dòng)焊接技術(shù)，儲(chǔ)罐壁則采用二氧化碳自動(dòng)焊接技術(shù)。

一般情況下，在大型儲(chǔ)罐建設(shè)項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，采用焊接自動(dòng)化技術(shù)的主要實(shí)施方法為埋弧自動(dòng)焊接。在對(duì)儲(chǔ)罐底板與對(duì)接接頭進(jìn)行連接時(shí)，主要有2種工藝：其一，埋弧自動(dòng)平焊。其二，碎絲填充埋弧平焊。在進(jìn)行焊接之前，第二種焊接方式要求將碎焊絲放在坡口內(nèi)部，并保證其厚度合理，這樣做的主要目的在于充分提高操作速度，進(jìn)而提升實(shí)際工作效率。通常，為避免埋弧焊接將儲(chǔ)罐底板打透，需先開(kāi)展手工焊接，做好封底工作。在此基礎(chǔ)上，對(duì)坡口及其兩側(cè)一定范圍內(nèi)進(jìn)行清理，避免污染物影響焊接質(zhì)量。充分干燥后，結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行定位焊接。為充分保證焊接質(zhì)量，焊工應(yīng)該對(duì)每段定位焊接焊縫的長(zhǎng)度進(jìn)行合理控制。底板焊接結(jié)束后，對(duì)儲(chǔ)罐局部變形情況進(jìn)行檢查，結(jié)果顯示：凹凸變形量最大值為30mm，滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。真空試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，滲透檢測(cè)結(jié)果合格。

結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，考慮到項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用類型可知，在操作階段，要明確智能化應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)化焊接管理具備發(fā)展?jié)摿Γl(fā)展方向和目前經(jīng)濟(jì)形式相互對(duì)應(yīng)，在整個(gè)管理階段需要了解理念要求，促進(jìn)整體進(jìn)步。只有做好技術(shù)分析工作，才能保證技術(shù)落實(shí)到位。

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（作者單位：精誠(chéng)工科汽車(chē)系統(tǒng)有限公司底盤(pán)研究院）