工業(yè)機械中自動焊接技術的應用研究

張德平 張杰 張健健 李艷華 李得順

中國船舶重工集團柴油機有限公司 山東青島 266520

1 自動焊接技術重要性分析

毋庸置疑，自動焊接技術在未來的應用將會愈加廣泛。首先，在人力成本逐漸高漲的今天，要想緩解企業(yè)生產(chǎn)中的成本投入壓力，就必須推動其自動化技術的應用。其次，對于焊接工藝而言，其工作強度大，容易使工作者疲勞，而無法長時間工作，由此推動自動化技術是大勢所趨。其三，隨著社會的發(fā)展，加工制造產(chǎn)品日益向著重型化、精密化的方向發(fā)展，制造生產(chǎn)中對焊接工藝的含量和質(zhì)量也提出了更高需求，傳統(tǒng)手工焊接操作已經(jīng)無法滿足新時代生產(chǎn)需求。且手工生產(chǎn)效率不高，焊接質(zhì)量更是有待提高，特別是批量生產(chǎn)時，更是無法保證質(zhì)量和按期完成任務，因此必須推動自動化技術的應用[1]。

2 自動焊接技術原理分析

自動焊接加工技術的廣泛應用本身就是將焊接加工過程從手動轉變?yōu)橥暾臋C械化、自動化加工過程。傳統(tǒng)焊接（主要指手動焊接）通過自動引燃所消耗的電弧，再通過手動將焊接所消耗的電弧通過焊條進行補充或者焊條推進以此方式來繼續(xù)維持電弧的長度，基于靈活的方式通過手工的移動完成了焊接加工過程中所有加工程序。自動焊接技術不同，它是利用一定的現(xiàn)代電子技術、數(shù)字技術完成以往的手工焊接過程，使得整個焊接過程出現(xiàn)自動化、機械化。自動焊接技術是由以下幾個部分組成：負責進行左右上下或者是轉動的導軌床體、轉動機構、氣動尾頂滑臺機構、負責安裝加工軟件的工件夾緊機構、負責進行焊接的焊接機構、負責行動指令的焊槍夾持機構。其中數(shù)字化應用是現(xiàn)代科技與焊接技術的有效融合，是利用電腦高速、精確的運算，使整個焊接過程自動化，使自動焊接技術得到發(fā)展和應用，進而更精準地替代人力操作不好掌握的因素[2]。

3 工業(yè)機械中自動焊接技術的應用

3.1 工業(yè)機械中機械技術的應用

在工業(yè)機械設備相關運動傳遞的過程中，離不開機械技術。工業(yè)機械設備的類別內(nèi)容上，工業(yè)機械運輸裝置與工業(yè)機械固定裝置等兩種居多。整體來說，面對國家發(fā)展的未來重點方向，以自動化和智能化為例，相關機器人自動焊接技術或者相關設備也在機械技術的發(fā)展中不斷創(chuàng)新壯大并實際落地生產(chǎn)，比如快遞業(yè)的物流機械自動處理傳輸技術發(fā)展應用。

3.2 工業(yè)機械中傳感技術的應用

在工業(yè)機械的應用領域，傳感技術的作用越來越凸顯，能夠實時監(jiān)控機械設備的運行狀態(tài)并做出實際處理，在正常運行的過程中能夠實時做出正確的符合生產(chǎn)運營的正確活動，并摒棄錯誤的模式避免影響生產(chǎn)。在這時，假設工業(yè)機械在運轉過程中出現(xiàn)一系列問題，導致不正常的情況出現(xiàn)，操作人員在這時根據(jù)實際情況針對性作出正確處理。總體上說，工業(yè)機械中的自動焊接傳感技術能夠準確完整應對不同的突發(fā)狀況和不安全環(huán)境，運轉狀態(tài)良好，以達到最終的生產(chǎn)活動滿足生產(chǎn)需要。

3.3 工業(yè)機械中自動控制技術的應用

自動控制技術一定程度上是操作人員或者電腦設備按照一定的既定程序或者事先設計過程，運用相關自動焊接技術的控制方式方法和理論，最終完成工業(yè)機械規(guī)模化生產(chǎn)的過程管理監(jiān)控。需要強調(diào)的是，針對自動控制技術的應用推廣，能在達到規(guī)模化生產(chǎn)的標準模式下正確快速提高生產(chǎn)效率。如氣體保護焊、埋弧自動焊等焊接相關技術的應用在工業(yè)機械中不斷發(fā)展。

3.4 工業(yè)機械中系統(tǒng)技術的應用

系統(tǒng)技術能夠實現(xiàn)多方位的結合運轉，尤其是國外光刻機技術領域的發(fā)展對系統(tǒng)技術的運用尤為重要。主要內(nèi)容是針對不同的自動焊接技術應對不同問題處理做進一步的整合鞏固提高。能夠在日常的機械設備運轉中高標準運行，并在這個過程中整合數(shù)據(jù)分析、監(jiān)控數(shù)據(jù)分析、總結數(shù)據(jù)分析，能夠使自動焊接技術得以良好的實現(xiàn)。

3.5 工業(yè)機械中智能化技術的應用

主要是通過智能機器人為主要表現(xiàn)，機器人焊接基礎的應用推廣，在這個過程中，主要內(nèi)容包括需要外部數(shù)字焊接機或者模擬焊接機與智能機器人相結合，主要通過連接安排GSK-Link的總線通信方式，此外還有虛擬、標準I/O口，相關終端指令促使機器人根據(jù)軌跡模式運轉，控制好機械手臂及焊接機，根據(jù)預先設置好的狀態(tài)進行相關焊接作業(yè)[3]。

3.6 工業(yè)機械中PLC技術的應用

由于PLC支持多種總線協(xié)議，因此可以和絕大多數(shù)的焊機進行實時通信，從而在人機界面端就可以修改焊接參數(shù)，例如焊接模式的選擇、焊接電流電壓的調(diào)整等。不僅如此，PLC還可以通過內(nèi)部程序編寫的方式，實現(xiàn)焊接參數(shù)按規(guī)律地自動分段調(diào)整，從而滿足特殊焊接工藝要求。梁濤等人設計了一種以PLC為控制器的焊接控制系統(tǒng)，通過軟件編程及硬件搭建，實現(xiàn)了對焊機電源參數(shù)的監(jiān)測和調(diào)節(jié)。實驗結果表明，該套控制系統(tǒng)對提升焊接穩(wěn)定性和安全性具有很大的幫助。此外，PLC可以對焊接參數(shù)進行監(jiān)測和反饋調(diào)節(jié)，在焊接過程中，如焊接電流等某種參數(shù)由于誤操作或其他外界因素超出規(guī)定使用范圍時，控制系統(tǒng)可以發(fā)出報警信息，并及時對焊接參數(shù)進行調(diào)節(jié)，使其保持在安全可控的使用范圍內(nèi)，保證了焊接過程的正常、平穩(wěn)。為了更好地觀察焊接狀態(tài)，在自動焊過程中，焊接操作者需要監(jiān)測焊接數(shù)據(jù)，如焊接電流、焊接電壓、焊接速度等，甚至包括焊接熔池的實時監(jiān)控。主要方法為PLC控制系統(tǒng)通過連接外部傳感器，輸入模擬量信號將焊接參數(shù)顯示在人機界面，并且通過上位機與攝像頭的通信連接，呈現(xiàn)熔池圖像。

4 結語

綜上所述，自動焊接技術在機械加工中的廣泛應用，不僅提高了焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，更降低了焊接成本，改善了焊接加工的環(huán)境，減少了安全事故，減少了資源的不必要浪費。因此，相關企業(yè)必須結合實際情況不斷地引進先進的自動化焊接技術，這樣才能夠推動自動化焊接技術的發(fā)展，從而助推我國制造行業(yè)的轉型升級。