工程機械焊接技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新思路

王 明

(江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院電氣工程學(xué)院，江蘇 徐州 221000)

1 工程機械焊接結(jié)構(gòu)的變革

隨著社會的快速發(fā)展，以及工程機械行業(yè)的不斷細分，隨之開始嚴格要求產(chǎn)品的功能性、工況針對性等方面，工程機械產(chǎn)品也開始向輕量化、大型化升級轉(zhuǎn)型，同時也對焊接板材提出了高要求、高水準(zhǔn)，促使其耐用性與可靠性得到有效保障，這就導(dǎo)致了焊接板材經(jīng)歷了一系列的發(fā)展過程，從“低碳鋼發(fā)展到低合金鋼，再升級到高強度鋼”，同時，對其節(jié)省能源和延長壽命也做出了嚴格要求。

1.1 具備可焊性

工程機械中較為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)件普遍使用焊接手段實現(xiàn)，以此來確保焊接接頭的質(zhì)量問題，因此，要使用具有較高可焊接性的鋼材，在選用這類鋼材時，要保證其中碳的含量較低。另外，在選用一些耐用鋼材時，要求耐用鋼材的冷裂紋敏感系數(shù)(即Pcm)要≤0.32，同時，耐用鋼材中的合金元素種類必須較少且含量較低，促使其具備較高的可焊接性能[1]。

1.2 耐磨耐沖擊性較高

對工程機械工況進行分析，發(fā)現(xiàn)其情況較為特殊，不斷與工況介質(zhì)產(chǎn)生沖擊或摩擦的現(xiàn)象，如推土機想要確保移動巖石工作得以順利進行，需要結(jié)構(gòu)件用鋼的質(zhì)量有所保障，必須要有足夠的耐磨性和低溫沖擊性。一般情況下，這類鋼材都會加入2種以上的合金元素，如Mo、V等，以此對鋼材的性能要求作出有力保障。

1.3 耐疲勞性強

分析工程機械產(chǎn)品展開作業(yè)時的工況，普遍呈現(xiàn)出來大多都是“往復(fù)循環(huán)式”，因此，要求工程機械的耐疲勞性與耐腐蝕性應(yīng)具備較高的水準(zhǔn)。

2 工程機械焊接結(jié)構(gòu)件外觀的等級要求

所謂的“等級要求”是指工程機械焊接結(jié)構(gòu)件在對外觀質(zhì)量進行有效控制時的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。負責(zé)生產(chǎn)工程機械焊接結(jié)構(gòu)件的相關(guān)企業(yè)，要以外觀質(zhì)量為參考依據(jù)，對質(zhì)量控制進行劃分等級，并對工程機械各種焊接結(jié)構(gòu)件外觀制定出科學(xué)合理的質(zhì)量等級，在滿足了焊接結(jié)構(gòu)件外觀的生產(chǎn)工藝需求時，還要對焊接結(jié)構(gòu)件的可靠性與經(jīng)濟性做出保障。對焊接結(jié)構(gòu)件劃分質(zhì)量等級時，應(yīng)對一些需要重點關(guān)注的元素深入分析，如：表型形態(tài)、質(zhì)量特征、焊縫等，促使焊接結(jié)構(gòu)件的外觀質(zhì)量水平得以綜合提高。在控制焊接結(jié)構(gòu)件的外觀質(zhì)量時，應(yīng)針對不同的質(zhì)量等級要求制定出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，將技術(shù)中的各種參數(shù)深入分析并細化，為焊接結(jié)構(gòu)件在生產(chǎn)外觀過程中提供數(shù)據(jù)參考。縱觀我國當(dāng)前的工程機械制造企業(yè)，在控制結(jié)構(gòu)件的外觀質(zhì)量時，都提出了較高的要求。由此可見，質(zhì)量控制對于結(jié)構(gòu)件外觀處理方面占據(jù)了十分重要的地位，更為焊接結(jié)構(gòu)件外觀質(zhì)量的可操作性提供了有力保障。

3 工程機械焊接技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

3.1 焊接材料的發(fā)展

隨著焊接結(jié)構(gòu)與焊接材料的不斷改革，特別是我國近年來對生態(tài)環(huán)境的要求越來越高，傳統(tǒng)的焊接材料已經(jīng)無法滿足新時代下的焊接質(zhì)量要求，低氫、鈦鈣型焊條等原焊接材料在生產(chǎn)產(chǎn)品過程中會產(chǎn)生高煙塵、高污染，且焊接強度低，也無法響應(yīng)國家對環(huán)保提出的要求[3]。但是，隨著材料的轉(zhuǎn)變，工程機械焊接材料已經(jīng)將傳統(tǒng)焊接材料升級為保焊、氬弧焊等鍍銅焊絲，并在包裝形式上選用了盤裝或桶裝，促使原有害發(fā)塵量得到了有效降低處理，大大推動了焊接連續(xù)性和產(chǎn)品生產(chǎn)效率的提升。鍍銅焊絲是一種表面鍍有銅粉的焊絲，有效避免了焊絲容易氧化的現(xiàn)象發(fā)生，但其在焊接生產(chǎn)過程中容易形成較大的煙霧，且焊絲表面的鍍銅容易脫落，導(dǎo)致電嘴發(fā)生堵塞等情況，致使焊接工作環(huán)境污染大、焊接效率難以提升。

但是近年來，由于科技的不斷發(fā)展，研發(fā)出了一種無鍍銅焊絲，具有較好的焊接效果，并且屬于環(huán)保產(chǎn)品，符合國家的環(huán)保要求，相較于傳統(tǒng)的鍍銅焊絲，在生產(chǎn)過程中還省去了鍍銅的工作流程，大大降低了對環(huán)境的污染，同時有效避免了焊接生產(chǎn)時銅煙霧對人身體的損害，無銅焊絲還具有飛濺小、穩(wěn)定性好等特點，有效保障了焊接工作人員的身心健康，但目前在我國的工程機械行業(yè)內(nèi)，還沒有得到廣泛應(yīng)用[3]。工程機械制造企業(yè)通過開展大量的試驗，從開始研發(fā)無鍍銅焊絲到開始生產(chǎn)、應(yīng)用，對影響工藝穩(wěn)定性因素深入研究，通過各種測試、試驗，促使無鍍銅焊絲具備了超高的焊接穩(wěn)定性能。焊接材料的發(fā)展，不僅大幅提高了焊接質(zhì)量與生產(chǎn)效率，同時還有效降低了焊接的綜合成本。

3.2 焊接技術(shù)的創(chuàng)新

工程機械中的結(jié)構(gòu)件普遍都是中厚板件，近年來生產(chǎn)企業(yè)進行焊接作業(yè)的首選板件是CO2氣保焊工藝，CO2具有焊接效率高、焊接過程中變形幾率小、質(zhì)量穩(wěn)定性高等特點。但是，隨著不斷提高的熔化極氣體保護焊以及不斷優(yōu)化的焊接材料制造質(zhì)量，逐漸展現(xiàn)了CO2氣保焊在焊縫過程中成型效果差、焊接飛濺大、焊絲利用率不高等各種缺陷，并且在焊接作業(yè)后會產(chǎn)生大量的修磨焊渣、焊豆，需要消耗大量的人力和工時進行清理工作，給資金成本與環(huán)境污染方面都帶來了不小的損失[4]。

為了將產(chǎn)品質(zhì)量有效提高，降低生產(chǎn)綜合成本，工程機械相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)對中厚板材進行了全新地研究和創(chuàng)新，采用了全新的高速焊接HD-Pulse脈沖無飛濺技術(shù)，同時，在選擇保護氣體時，選用了Ar、O2、CO2等混合氣體，確保焊接作業(yè)過程中形成高質(zhì)量的焊接工藝，有效減少了88%的焊接飛濺物，基本達到了超低焊接飛濺標(biāo)準(zhǔn)，并提升了將近8%的力學(xué)性能，大大提升了沖擊性能，為提升焊接效果提供了保障，同時還提高了96%以上的焊接熔敷率，有效降低了焊絲等生產(chǎn)輔料的使用概率，這種先進的無飛濺焊接工藝值得在廣大工程機械企業(yè)中廣泛推廣使用[5]。

4 工程機械焊接技術(shù)的發(fā)展方向

4.1 充滿人性化

焊接自動化裝備成為了我國當(dāng)前主要的生產(chǎn)方式，同時還設(shè)有專門的焊接設(shè)備數(shù)據(jù)庫，將操作流程及產(chǎn)品數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，確保后期的產(chǎn)品質(zhì)量檢查合格率高。同時，自動化系統(tǒng)還能控制參數(shù)，實現(xiàn)人機交換，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題時，可立即切換成人工操作模式，避免造成生產(chǎn)系統(tǒng)癱瘓的后果。近年來，隨著科技的發(fā)展，推動著人機交換技術(shù)也愈加完善穩(wěn)定，促使焊接技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)型為人性化管理[6]。

4.2 機械數(shù)字化

信息技術(shù)在我國各行各業(yè)得到了廣泛地推廣和使用，促使工程機械向數(shù)字化控制逐漸升級。數(shù)字化控制機械設(shè)備能將焊接標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)確實施，將手動操作過程進行了簡化，促使產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性和可靠性得到了保障。但是，基于我國當(dāng)前的生產(chǎn)情況，尚未完全掌握數(shù)字化機械控制，導(dǎo)致了焊接技術(shù)面臨了很多難題，難以準(zhǔn)確控制大規(guī)模的焊接作業(yè)，因此，數(shù)字化機械焊接，仍需不斷改善和優(yōu)化，重視試驗、測試環(huán)節(jié)，加快我國工業(yè)化的前進步伐。

4.3 生產(chǎn)環(huán)保化

隨著我國環(huán)保建設(shè)理念的日益深入人心，對資源的可持續(xù)利用也加大了管理力度[7]。近年來，我國也開始對環(huán)保型的焊接技術(shù)大力開展研發(fā)工作，如在能量控制方面利用了振動時效，在生產(chǎn)焊接結(jié)構(gòu)件時，減小了焊接廢渣的產(chǎn)生，形成了更好的節(jié)能減排效果，積極相應(yīng)了國家環(huán)保理念。

5 結(jié)語

在“中國制造2025”發(fā)展進程中，高端裝備制造業(yè)成為了重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一，工程機械行業(yè)也隨之迎來了全新的發(fā)展時機，在不久的將來，企業(yè)生產(chǎn)將完成向智能化、大型化、自動化的轉(zhuǎn)型升級，提升工程機械的工況，促使工程機械焊接技術(shù)長期良性發(fā)展。