導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇自動(dòng)焊接，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

受大學(xué)招生“3＋X”制度的影響，對(duì)于一些學(xué)生來說，中學(xué)物理課程逐漸被邊緣化．由于十多年來的大學(xué)擴(kuò)招，地方大學(xué)大量增加“機(jī)械設(shè)計(jì)制造”、“電氣工程及其自動(dòng)化”等工程類應(yīng)用專業(yè)，中學(xué)物理的許多概念又需要這些工程專業(yè)學(xué)生掌握，這兩者成為大學(xué)物理教學(xué)中的一對(duì)矛盾．把工程實(shí)例引入大學(xué)物理的教學(xué)中，可以促使學(xué)生愛學(xué)物理、會(huì)做物理、善用物理，幫助學(xué)生理解物理概念，提高物理教學(xué)的有效性［1］．胡海云等人提出在大學(xué)工科物理教學(xué)過程中結(jié)合工程實(shí)例的教學(xué)改革方案［1］，他們通過巧克力倉(cāng)爆炸事故的實(shí)例幫助學(xué)生理解靜電場(chǎng)，通過旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)發(fā)生爆炸的實(shí)例幫助學(xué)生理解剛體旋轉(zhuǎn)勢(shì)能等案例教學(xué)方案對(duì)我們很有啟發(fā)．胡海云等認(rèn)為：高質(zhì)量的實(shí)例是教學(xué)成功的關(guān)鍵，這些例子最好是“真實(shí)”，而不是“假象”的或人為“設(shè)計(jì)”的，否則容易與實(shí)際脫節(jié)，達(dá)不到預(yù)想的效果．速度或速率是物理教學(xué)中非常重要且最基本的概念之一［3］．作者結(jié)合自己科研工作中遇到的自動(dòng)焊接過程中焊絲的表達(dá)方程問題，建立了焊絲一邊以機(jī)械方式送進(jìn)燃弧區(qū)一邊在電弧區(qū)燃燒的運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)例，希望該實(shí)例可以加深對(duì)速度或速率問題的進(jìn)一步理解．

2工程模型

按電弧電極是否燃燒，電弧焊可以簡(jiǎn)單分為燃燒極電弧焊和非燃燒極電弧焊兩種．用于不銹鋼焊接的鎢極氬弧焊屬于非燃燒極電弧焊，最常見的用于鋼鐵工件的手工電弧焊接工藝屬于燃燒極電弧焊．在手工電弧焊工藝中，一個(gè)電極加在工件上，另一個(gè)電極加在焊槍上，焊槍再通過導(dǎo)電良好夾具連接焊條．焊接過程中，焊條既是電極，同時(shí)又被燃燒填充在焊縫中．自動(dòng)埋弧焊工藝與手工電弧焊工藝的原理基本相同，主要的特點(diǎn)是用導(dǎo)電嘴取代焊槍；用很長(zhǎng)（成卷安裝使用）的焊絲取代焊條．兩個(gè)電極一個(gè)加在工件上，另一個(gè)加在導(dǎo)電嘴上，見圖1．這樣就可以避免經(jīng)常更換焊條帶來的麻煩，形成連續(xù)不斷的焊接，其焊接質(zhì)量和焊接速度得到大大提高．焊絲一邊通過導(dǎo)電嘴被送絲機(jī)送到燃弧區(qū)，一邊在燃弧區(qū)不斷燃燒，兩者只有達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，才能形成良好焊縫．如果焊絲送進(jìn)過快，后果就是焊絲插入熔池，形成短路；如果焊絲送進(jìn)過慢，電弧拉得過長(zhǎng)而滅弧，正常焊接過程兩者都是不允許出現(xiàn)的．焊接控制器的作用主要是完成焊絲運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)控制，而建立正確的焊絲運(yùn)動(dòng)方程是實(shí)現(xiàn)良好控制的前提．

3焊絲運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式

3．1以導(dǎo)電嘴為參照系的焊絲速度表達(dá)式從導(dǎo)電嘴測(cè)量焊絲的速度其表達(dá)式是最簡(jiǎn)單的，假設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)電嘴的焊絲長(zhǎng)度是Δl，則焊絲的平均速度S1可以表示為S1＝ΔlΔt焊絲的瞬時(shí)速度為S1＝limΔt0ΔlΔt＝dldt（1）.

3．2以弧長(zhǎng)表達(dá)焊絲速度從工件角度觀察，焊絲的運(yùn)動(dòng)有兩個(gè)：一個(gè)是焊絲從導(dǎo)電嘴送出的速度S1，另一個(gè)是焊絲跟隨導(dǎo)電嘴沿焊縫行走的速度S2，S2實(shí)際上就是焊接速度．大部分情況下焊絲的上述兩個(gè)運(yùn)動(dòng)在方向上是垂直的關(guān)系，兩者的矢量和才是焊絲相對(duì)于工件的總速度，但這并不是本文要討論的重點(diǎn)，如果對(duì)工科學(xué)生深入討論是用速度還是用速率容易把問題復(fù)雜化．本文主要討論焊絲沿垂直于工件方向的運(yùn)動(dòng)．由于控制器是通過采集電弧電壓來控制電弧的穩(wěn)定性，而電弧電壓又與弧長(zhǎng)成正比關(guān)系．因此，了解弧長(zhǎng)與焊絲運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是后續(xù)建立控制方程的關(guān)鍵．電弧的弧長(zhǎng)是焊絲頭部與工件之間的距離，與S2基本沒有關(guān)系．圖2是近弧區(qū)的示意圖，其中L代表導(dǎo)電嘴頭部與工件表面之間的距離，l1代表弧長(zhǎng)，l2代表焊絲從導(dǎo)電嘴的伸出長(zhǎng)度．保持L固定，則存在下面的關(guān)系：L＝l2＋l1或l2＝L－l1dl1dt＝－dl2dt（2）（1）首先進(jìn)行靜態(tài)分析，即焊絲不燃燒情況下焊絲的運(yùn)動(dòng)與l1之間的關(guān)系．注意，這時(shí)l1還不圖2近弧區(qū)各種關(guān)系示意圖能說成是弧長(zhǎng)．假設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)由導(dǎo)電嘴送出的焊絲長(zhǎng)度是Δl，在這種情況下，l1將縮短Δl，從0時(shí)刻的l1變?yōu)棣時(shí)刻的l1＋Δl1＝l1－Δl．則焊絲的瞬時(shí)速度可以表達(dá)為S2＝－dl1dt＝dldt＝S1（3）上式說明，在電弧不燃燒情況下，從工件處測(cè)量的焊絲速度和從導(dǎo)電嘴處測(cè)量的焊絲速度相同．（2）現(xiàn)在分析動(dòng)態(tài)情況下，即焊絲一邊在電弧中燃燒一邊從導(dǎo)電嘴送進(jìn)燃弧區(qū)的情況下，弧長(zhǎng)的變化關(guān)系．設(shè)Δt時(shí)間內(nèi)焊絲被燃燒掉的長(zhǎng)度是Δl2，由導(dǎo)電嘴送出的焊絲長(zhǎng)度依然是Δl．在這種情況下，弧長(zhǎng)從0時(shí)刻的l1變?yōu)棣時(shí)刻的l1－Δl＋Δl2．在Δt時(shí)間內(nèi)弧長(zhǎng)的變化Δl1為－Δl1＝Δl－Δl2（4）可以這樣理解式（4）：假定在一定時(shí)間內(nèi)（Δt），送絲機(jī)送入10mm焊絲，而電弧只燃燒掉9mm焊絲，則電弧（Δl1）會(huì)縮短（上式Δl1為負(fù)系數(shù)）1mm．式（4）還可以表達(dá)為Δl＝Δl2－Δl1（4’）這種情況下焊絲速度的表達(dá)式為S1＝dldt＝dl2dt－dl1dt＝S0－dl1dt（5）.

3．3表達(dá)式的物理意義由于Δl2代表Δt時(shí)間內(nèi)焊絲被燃燒掉的長(zhǎng)度，公式（5）中的S0＝dl2dt表示焊絲在電弧中燃燒的速度．公式（5）的物理意義很明確：（1）當(dāng)電弧長(zhǎng)度恒定，即dl1dt＝0時(shí)，這時(shí)S1＝S0，表明送絲機(jī)送到燃弧區(qū)的焊絲速度恰好等于電弧燃燒焊絲的速度．正常焊接時(shí)屬于這種情況．（2）當(dāng)電弧長(zhǎng)度變短，即dl1dt≤0時(shí)，說明送絲速度過快，或焊絲燃燒速度過慢．（3）當(dāng)電弧長(zhǎng)度拉長(zhǎng)，即dl1dt≥0時(shí)，表明送絲速度過慢，或焊絲燃燒速度過快．

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關(guān)鍵詞：自動(dòng)焊接；加工業(yè)；運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、自動(dòng)焊接的工作原理

自動(dòng)焊接指的是把焊接工作的整個(gè)過程加以機(jī)械化和自動(dòng)化。之前手動(dòng)焊接的過程中主要焊接方法是引燃電弧，通過送進(jìn)來的焊條來維持足夠的電弧長(zhǎng)度，電弧前后左右移動(dòng)都是靠手動(dòng)進(jìn)行的，操作時(shí)需要進(jìn)行焊接的機(jī)加工部分，接著就是息弧動(dòng)作。自動(dòng)焊接機(jī)指的是由導(dǎo)軌床體、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)、氣動(dòng)尾頂滑臺(tái)機(jī)構(gòu)來進(jìn)行前后左右、轉(zhuǎn)動(dòng)等移動(dòng)方法，所需機(jī)加工工件的安放與固定由工件夾緊機(jī)構(gòu)和托料機(jī)構(gòu)來完成，焊接裝置由焊槍氣動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和焊槍夾持機(jī)構(gòu)等于焊槍相關(guān)的技術(shù)機(jī)構(gòu)來為按成，之后就是通過氣動(dòng)尾頂與專機(jī)電控系統(tǒng)來完成動(dòng)作指令的發(fā)送輸出。

目前，機(jī)械加工中多用的自動(dòng)焊接機(jī)不僅僅具有機(jī)械化和電子化技術(shù)的支

持，同時(shí)還加入了數(shù)字化技術(shù)的運(yùn)用，把焊接的加工技術(shù)指令向技術(shù)精度指令延伸，把焊接的動(dòng)作指令向動(dòng)作軌跡指令延伸，使得自動(dòng)焊接技逐漸走向了一個(gè)更高的技術(shù)平臺(tái)。自動(dòng)焊接機(jī)上常用的焊接工藝方法有：埋弧焊、MIG/MAG焊、TIG焊、等離子弧焊、激光焊和激光復(fù)合焊等。

二、自動(dòng)焊接的優(yōu)勢(shì)

2.1 生產(chǎn)效率高

因?yàn)樽詣?dòng)焊接設(shè)備是由整個(gè)機(jī)械組組成的，而執(zhí)行程序是由數(shù)字電子系統(tǒng)控

制的，所以自動(dòng)焊接設(shè)備的使用電流比較大，而大電流所產(chǎn)生的電弧熱量很集中，穿透能力非常強(qiáng)，這就就可以使焊接速度加快很多。與普通手動(dòng)的焊接加工相比，自動(dòng)焊接設(shè)備的加工效率要增高大概10倍。

2.2 技術(shù)水平高，加工難度大

自動(dòng)焊接設(shè)備還能夠?qū)芰悴考⒈”诓牧弦约胺墙饘俨牧线M(jìn)行焊接加工。因?yàn)檫@種方法不是人手持的焊接，所以在選擇焊源介質(zhì)時(shí)不會(huì)有局限，這就使得自動(dòng)焊接技術(shù)水平能夠得到進(jìn)一步的發(fā)展和飛躍，比如，激光焊接在運(yùn)用時(shí)，產(chǎn)生的焊縫寬度很小，熱影響小，加工部件的變形小，但由于激光焊接的深度比高，電流超大，焊接速度十分快，所以焊縫也就更加平整美觀，同時(shí)還能夠?qū)す夂附拥木酃饨裹c(diǎn)進(jìn)行調(diào)控，這樣加工的難度就會(huì)有所提高。

2.3 質(zhì)量高且相對(duì)質(zhì)量水準(zhǔn)穩(wěn)定

鑒于自動(dòng)焊接設(shè)備的焊接指令是由數(shù)字中心統(tǒng)一發(fā)出的，焊接的速度和范圍都能夠進(jìn)行控制，這就可以保持相對(duì)的一致性，恒定所加工工件的焊接質(zhì)量水平，如果加工過程中出現(xiàn)問題或者產(chǎn)生了變化，都能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且保持相對(duì)的穩(wěn)定性。自動(dòng)焊接設(shè)備的焊劑保護(hù)效果相當(dāng)好，一般情況下，熔池金屬很少會(huì)受到空氣的污染和腐蝕，再加上電流比較大，這種條件下的熔池金屬也就能夠充分的與渣進(jìn)行反應(yīng)，均勻的生成的焊液成分，這樣加工出的焊縫金屬性能穩(wěn)定、質(zhì)量較高，同時(shí)還具有美觀性。

2.4 改善加工工作環(huán)境，同時(shí)降低加工者的勞動(dòng)強(qiáng)度

自動(dòng)焊接在焊接的過程中產(chǎn)生的焊接煙霧會(huì)被自動(dòng)焊接設(shè)備的隔離罩阻擋住，有的自動(dòng)焊接設(shè)備在焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)烈的焊光，焊接時(shí)所產(chǎn)生的煙霧也很少，這樣就會(huì)在一定程度上改善焊接加工人員在進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)的工作環(huán)境；使用自動(dòng)焊接設(shè)備進(jìn)行焊接加工，不需要焊接作業(yè)人員長(zhǎng)時(shí)間保持一個(gè)焊接動(dòng)作，這樣就減輕了焊接機(jī)加工人員的體力損耗，降低了焊接作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.5 能源消耗低并節(jié)省原材料

部分自動(dòng)焊接設(shè)備所產(chǎn)生的電弧是在焊劑層下面燃燒，這樣所產(chǎn)生的熱量就不容易散失掉，所消耗的電能相對(duì)也比較少，在這種自動(dòng)焊接中，進(jìn)行薄板焊接加工可以不用開坡口，這樣一來焊條在加工時(shí)就不會(huì)金屬飛濺，也沒有焊頭，從而也就節(jié)省了焊條或者是焊絲金屬的消耗，進(jìn)而節(jié)約了加工原材料。

三、我國(guó)自動(dòng)焊接在機(jī)械焊接中的應(yīng)用現(xiàn)狀

這部分所提及的自動(dòng)機(jī)械焊接指的是焊接機(jī)械手和焊接機(jī)械人。這種將自動(dòng)焊接運(yùn)用于機(jī)械手臂和機(jī)械人中的工作方法就如同機(jī)械加工中的加工中心，能夠?qū)斎爰庸こ绦蜻M(jìn)行加工，等同于多個(gè)自動(dòng)焊接設(shè)備在同一個(gè)加工部件上進(jìn)行不同的焊接工作。

一般情況下，這種自動(dòng)化焊接機(jī)械手臂和機(jī)器人在流水線的生產(chǎn)加工中比較常用。這種加工方式運(yùn)用了自動(dòng)化原理，將多個(gè)機(jī)械手臂或機(jī)器人分布在同一條串聯(lián)的流動(dòng)工作線中，每一個(gè)動(dòng)作組執(zhí)行相同的動(dòng)作指令，完成本工作線動(dòng)作后再進(jìn)行下一個(gè)工作線的加工，這些動(dòng)作指令，對(duì)機(jī)械手臂或者機(jī)器人的控制以及流程安排也全部是運(yùn)用了自動(dòng)焊接的工作原理，有簡(jiǎn)單的單一的自動(dòng)焊接組成整體的自動(dòng)焊接組，由主數(shù)字控制系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行指令，完成焊接加工程序。

山推機(jī)械工程股份有限公司是國(guó)內(nèi)大型工程機(jī)械生產(chǎn)和加工行業(yè)的龍頭企業(yè)，其自動(dòng)焊接的應(yīng)用方面在國(guó)內(nèi)同行中處于領(lǐng)先地位，早在20世紀(jì)90年代，就已經(jīng)開始應(yīng)用焊接機(jī)器人和自動(dòng)化焊接專機(jī)。山推機(jī)械工程股份有限公司對(duì)自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，證明自動(dòng)焊接有效地改善了企業(yè)的生產(chǎn)效率，也轉(zhuǎn)變了機(jī)械焊接行業(yè)的一些傳統(tǒng)觀念。最初在設(shè)計(jì)和制造焊接專機(jī)時(shí)，往往都是由機(jī)械加工企業(yè)自行完成，焊機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能單一，無法很好地滿足機(jī)械加工多樣化的需求。在應(yīng)用焊接機(jī)器人的初期，也出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤，例如沒有充分利用焊接機(jī)器人的靈活性。此外，最早的一批原裝進(jìn)口焊接機(jī)器人不但價(jià)格高昂，配件的兼容性也較差，使用成本高。隨著國(guó)內(nèi)焊接機(jī)器技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人系統(tǒng)的性價(jià)比得到了提高。自動(dòng)焊接技術(shù)通常應(yīng)用在焊縫開放性好，并且對(duì)焊縫要求十分嚴(yán)格的產(chǎn)品上，例如車架后段自動(dòng)焊接時(shí)，工作體系由雙機(jī)器人同時(shí)進(jìn)行，雙機(jī)器人一個(gè)對(duì)工件焊接加工，另一個(gè)進(jìn)行上料或補(bǔ)焊的工序，這種模式有效提升了生產(chǎn)效率。目前應(yīng)用的焊接機(jī)器供應(yīng)商主要有IGM、昆山華恒、唐山開元等。

四、工程機(jī)械加工制造中自動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)于推土機(jī)、挖掘機(jī)等工程機(jī)械制造生產(chǎn)而言，結(jié)構(gòu)件是最為主要的部件，結(jié)構(gòu)件的制造對(duì)工程機(jī)械生產(chǎn)十分重要，自動(dòng)焊接在工程機(jī)械生產(chǎn)的應(yīng)用前景十分廣闊。筆者認(rèn)為，自動(dòng)焊接在工程機(jī)械加工制造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)主要有下列幾個(gè)方面：

（1）焊接技術(shù)在工程機(jī)械加工制造、汽車船舶制造、電力設(shè)備加工、建筑等行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)焊接技術(shù)正向著更高質(zhì)量的方面發(fā)展。焊縫自動(dòng)跟蹤技術(shù)成為了其發(fā)展的熱點(diǎn)。焊縫跟蹤涵蓋了多學(xué)科的技術(shù)，包括電子計(jì)算機(jī)、結(jié)構(gòu)、材料、焊接、流體等多個(gè)領(lǐng)域，焊縫跟蹤推動(dòng)了自動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展，不僅提升了產(chǎn)品的加工精度，更顯著減少了自動(dòng)焊接工作的前期準(zhǔn)備工作。

（2）隨著工程機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，客戶對(duì)焊接質(zhì)量的要求更為注重，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化焊接加工需求量也更大，以期讓焊縫質(zhì)量更為穩(wěn)定，因此，對(duì)自動(dòng)焊接設(shè)備數(shù)量的需求也更大。此外，由于焊接自動(dòng)化機(jī)器設(shè)備在工程機(jī)械焊接加工中廣泛的應(yīng)用，必然需要讓焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)更為統(tǒng)一，以方便焊接機(jī)器進(jìn)行自動(dòng)焊接。

（3）工程機(jī)械加工中，自動(dòng)焊接向著智能化發(fā)展方向不斷前進(jìn)，自動(dòng)焊接機(jī)器人和焊接專機(jī)等其他硬件設(shè)備的不斷發(fā)展，使得工程機(jī)械焊接加工更為智能。智能自動(dòng)焊接系統(tǒng)的發(fā)展使得我們實(shí)時(shí)控制和監(jiān)管自動(dòng)焊接產(chǎn)品質(zhì)量成為了可能。

五、結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)焊接在機(jī)械焊接中得到了有效的組合與聯(lián)結(jié)，在機(jī)械焊接領(lǐng)域的應(yīng)用也會(huì)被越來越多的機(jī)械生產(chǎn)加工企業(yè)所重視。利用自動(dòng)焊接設(shè)備的工作動(dòng)作組合原理，將多個(gè)自動(dòng)焊接設(shè)備進(jìn)行組合，再有一個(gè)自動(dòng)化的數(shù)字系統(tǒng)統(tǒng)一管理，自動(dòng)化焊接的運(yùn)用使得自動(dòng)焊接機(jī)械設(shè)備將焊接技術(shù)水平與焊接工藝推向了一個(gè)高峰，使得所能夠應(yīng)用到焊接技術(shù)的加工行業(yè)也得到了發(fā)展與擴(kuò)大。然而我們也應(yīng)該正視我國(guó)自動(dòng)焊接技術(shù)應(yīng)用中的一些問題，積極學(xué)習(xí)和引入國(guó)外自動(dòng)焊接的先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合自身的實(shí)際發(fā)展情況，有針對(duì)性地應(yīng)用，以期更好地推動(dòng)我國(guó)機(jī)械焊接水平的提升。

參考文獻(xiàn)：

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1焊接小車

焊接小車是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接過程的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它安裝在焊接軌道上，帶著焊槍沿管壁作圓周運(yùn)動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)管口自動(dòng)焊接的重要環(huán)節(jié)之一。焊接小車應(yīng)具有外形美觀、體積小、重量輕、操作方便等特點(diǎn)。它的核心部分是行走機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)和焊槍擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。行走機(jī)構(gòu)由電機(jī)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，為使行走電機(jī)執(zhí)行計(jì)算機(jī)控制單元發(fā)出的位置和速度指令，電機(jī)應(yīng)帶有測(cè)速反饋機(jī)構(gòu)，以保證電機(jī)在管道環(huán)縫的各個(gè)位置準(zhǔn)確對(duì)位，而且具有較好的速度跟蹤功能。送絲機(jī)構(gòu)必須確保送絲速度準(zhǔn)確穩(wěn)定，具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，動(dòng)態(tài)性能較好，同時(shí)應(yīng)具有足夠的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。而焊槍擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有焊槍相對(duì)焊縫左右擺動(dòng)、左右端停留、上下左右姿態(tài)可控、焊槍角度可以調(diào)節(jié)的功能。焊接小車的上述各個(gè)部分，均由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)可編程的自動(dòng)控制，程序啟動(dòng)后，焊接小車各個(gè)部分按照程序的邏輯順序協(xié)調(diào)動(dòng)作。在需要時(shí)也可由人工干預(yù)焊接過程，而此時(shí)程序可根據(jù)干預(yù)量自動(dòng)調(diào)整焊接參數(shù)并執(zhí)行。

2焊接軌道

軌道是裝卡在管子上供焊接小車行走和定位的專用機(jī)構(gòu)，其的結(jié)構(gòu)直接影響到焊接小車行走的平穩(wěn)度和位置度，也就影響到焊接質(zhì)量。軌道應(yīng)滿足下列條件：裝拆方便、易于定位；結(jié)構(gòu)合理、重量較輕；有一定的強(qiáng)度和硬度，耐磨、耐腐蝕。軌道分為柔性軌道和剛性軌道兩種。所謂剛性軌道就是指軌道的本體剛度較大、不易變形，而柔性軌道則是相對(duì)剛性軌道而言。兩種類型的軌道各自有各自的特點(diǎn)。剛性軌道定位準(zhǔn)確、裝卡后變形小，可以確保焊接小車行走平穩(wěn)，焊接時(shí)焊槍徑向調(diào)整較小，但重量較大、裝拆不方便。而柔性軌道裝拆方便、重量較輕，精度沒有剛性軌道高。

3送絲方式

送絲的平穩(wěn)程度直接影響焊接質(zhì)量。送絲方式可以簡(jiǎn)單分為拉絲和推絲兩種方式。拉絲時(shí)焊槍離送絲機(jī)的安裝位置較近，焊接過程中焊絲離開送絲機(jī)后受到的阻力較小，因此可以保證送絲過程平穩(wěn)，但送絲機(jī)和焊絲盤均須安裝在焊接小車之上，增加了焊接小車的重量，給人工裝拆增加了困難，重量增加還容易造成焊接小車行走不平穩(wěn)。使用直徑為0.8mm或1.0mm的小盤焊絲（重量約為5kg）減輕了焊接小車的重量和負(fù)載，又使得焊接過程容易控制，但對(duì)焊接效率有一定的影響。采用推絲方式時(shí)，將送絲機(jī)構(gòu)安裝于焊接小車之外，減小了焊接小車的體積和重量，可以使用大功率的送絲機(jī)和直徑為1.2mm的大盤焊絲（重量約為20kg），從而提高焊接效率。然而，由于推絲時(shí)送絲機(jī)離焊槍較遠(yuǎn)，兩者之間須有送絲軟管相連，當(dāng)焊絲被連續(xù)推送到焊槍嘴處時(shí)，焊絲受到的摩擦阻力較大，而且，焊接過程中送絲軟管的彎曲度對(duì)送絲的平穩(wěn)程度有一定的影響，嚴(yán)重時(shí)造成送絲不暢，因此使用推絲時(shí)須充分考慮述因素。

4焊接工藝的選擇

目前，除采用手工焊接外，管道焊接較多的是采用埋弧自動(dòng)焊接工藝和氣體保護(hù)焊工藝。

埋弧自動(dòng)焊有焊縫成型好、焊接效率高、焊接成本低等特點(diǎn)，對(duì)于管道施工而言，埋弧自動(dòng)焊可用于雙管聯(lián)焊，簡(jiǎn)稱“二接一”，即焊槍固定在某一位置，管子轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然長(zhǎng)距離管道焊接時(shí)不可能讓管子轉(zhuǎn)動(dòng)，因而“二接一”只能用于管子的預(yù)制。如果管道全位置自動(dòng)焊采用埋弧焊工藝，那么焊接裝置上必須配加焊劑的投放、承托與回收機(jī)構(gòu)，使得焊接裝置的結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜，給操作與裝拆帶來不便，而且增加了行走小車的負(fù)載，影響小車行走的平穩(wěn)性。埋弧焊一般采用粗焊絲、大電流的焊接方式，用于全位置自動(dòng)焊可能會(huì)由于熔敷率較高出現(xiàn)熔滴下垂、流動(dòng)等焊接缺陷，影響焊縫的成型與質(zhì)量，因此將埋弧焊應(yīng)用于管道全位置自動(dòng)焊接實(shí)現(xiàn)起來困難較大。

采用藥芯焊絲加氣體保護(hù)的焊接工藝，若是多遍成型，則每次焊縫表面清渣費(fèi)工費(fèi)時(shí)；若是強(qiáng)迫成型，則須配加一個(gè)與焊槍一起運(yùn)動(dòng)的成型銅滑塊，并通入循環(huán)冷卻水，可以大大提高焊接效率，這樣一來不僅焊接裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且重量增加。因?yàn)樗幮竞附z的價(jià)格較高，同時(shí)還要解決保護(hù)氣體的氣源，所以焊接成本較高。單一使用自保護(hù)焊絲，雖然節(jié)省了保護(hù)氣體，但存在清渣困難問題。

采用實(shí)芯焊絲加氣體保護(hù)的焊接工藝，若是多遍成型，則焊接過程可簡(jiǎn)單分為打底、填充、蓋面三個(gè)階段，無須對(duì)焊縫表面進(jìn)行清理而直接進(jìn)行下一道工序，但焊接速度相對(duì)強(qiáng)迫成型而言慢一些。保護(hù)氣體一般為純二氧化碳?xì)怏w、二氧化碳和氬氣或二氧化碳和氧氣的混合氣體。二氧化碳和氬氣的混合氣體可以使得焊接時(shí)的電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺較小，但在野外施工時(shí)氬氣氣源難尋、價(jià)格較高，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，在焊接輸油管道時(shí)，最好盡量使用純二氧化碳作為保護(hù)氣體。在有條件的地區(qū)施工，使用二氧化碳和氬氣作為保護(hù)氣體較為理想。

5控制方式

篇4

關(guān)鍵詞：定子鐵心 自動(dòng)焊接 PLC 傳感器 伺服電機(jī) 氣動(dòng)裝置

中圖分類號(hào)：TM38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）07-0008-01

1 前言

電機(jī)定子鐵心的焊接方式通常采用手工電弧焊，即沿定子鐵心外圓上一條條縱向的焊道依次焊接。這種人工操作的工藝方法，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工人操作時(shí)要保持高度集中的注意力，勞動(dòng)強(qiáng)度大；而產(chǎn)品質(zhì)量受焊工持槍移動(dòng)速度的快慢、是否穩(wěn)定、均勻所影響，會(huì)產(chǎn)生較大的差異。焊接時(shí)因局部熱變形產(chǎn)生應(yīng)力（熱量輸入大），焊后工件會(huì)因應(yīng)力不均變形，質(zhì)量不穩(wěn)定， 焊縫在定子片毛刺的回彈力作用下易開裂，須采用嚴(yán)格的焊接工藝和焊后矯正變形的措施，要花費(fèi)較多的工時(shí)。

為克服現(xiàn)有工藝的不足，特設(shè)計(jì)了一種定子鐵心立式自動(dòng)焊接裝置，具有自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高，焊后工件質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。

2 思路與設(shè)計(jì)方案

本裝置的基本構(gòu)成單元是：機(jī)械裝置、執(zhí)行裝置、能源、傳感器、控制器和焊接系統(tǒng)。

（1）機(jī)械裝置：實(shí)現(xiàn)焊接運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，配合焊接系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作。

（2）執(zhí)行裝置：驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)、液壓及氣動(dòng)裝置等。

（3）能源：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電源等。

（4）傳感器：檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)、焊接參數(shù)、焊接質(zhì)量。

（5）控制器：用于工件、焊槍動(dòng)作控制的可編程控制器以及電子控制系統(tǒng)。

（6）焊接系統(tǒng)：包括焊接電源、氣體保護(hù)焊焊機(jī)、焊槍等。

由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)工件回轉(zhuǎn)臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)定子鐵心的分度旋轉(zhuǎn)，使定子鐵心的焊道逐個(gè)與焊槍對(duì)應(yīng)，進(jìn)行焊接；焊槍可實(shí)現(xiàn)水平前進(jìn)、后退，以及沿焊道的縱向升降移動(dòng)。

采用對(duì)稱的一對(duì)/多對(duì)焊槍同時(shí)自動(dòng)焊接，可進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，節(jié)省較多的工時(shí)；另一方面，采用對(duì)稱焊接，焊接時(shí)產(chǎn)生的熱變形是對(duì)稱的，因而產(chǎn)生的應(yīng)力也是對(duì)稱的，所以焊后工件變形更小，能有效避免焊縫開裂的情況發(fā)生。

由x，y方向的兩個(gè)交流伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)絲杠，限位氣缸對(duì)焊槍進(jìn)行精確定位，等x，y平面內(nèi)定位完畢，z軸方向的交流伺服電機(jī)開始工作，焊槍運(yùn)動(dòng)到焊接位置，焊接完成后，x，y，z軸方向的交流伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，并回到起始位置，準(zhǔn)備下一加工。另外，加上光電傳感器用于精確定位，若焊槍未到達(dá)指定位置，可強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)急停，并報(bào)警。

裝置中有工作模式設(shè)置，伺服系統(tǒng)的開啟、停止、重啟，繼續(xù)和回零等信號(hào)輸入到控制端口，通過這些控制端口，PLC可對(duì)焊接機(jī)進(jìn)行上述控制。同時(shí)，也具有焊槍處于運(yùn)行模式時(shí)伺服系統(tǒng)的開、停、就緒、報(bào)警和急停等狀態(tài)的輸出端口，通過讀取這些端口的狀態(tài)，PLC就能獲知焊槍的焊接基本狀態(tài)，帶動(dòng)焊槍以定速移動(dòng)，且能自動(dòng)調(diào)整電弧的電壓電流，即實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)焊接。

電氣控制柜采用PLC控制方式，配備有自動(dòng)控制系統(tǒng)和A/D轉(zhuǎn)換器，在焊接過程中系統(tǒng)將來自裝置的各種指令信號(hào)送到模擬量輸入模塊，通過信號(hào)處理，再將此模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，啟動(dòng)模擬輸入模塊與PLC之間的數(shù)據(jù)交換程序。PLC讀入該數(shù)字信號(hào)，并將此數(shù)據(jù)與設(shè)定數(shù)據(jù)相比較，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量傳到PLC控制器中，經(jīng)過運(yùn)算，PLC控制器發(fā)出輸出指令，輸出指令由繼電器 、接觸器等執(zhí)行器件執(zhí)行，推動(dòng)伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、及各個(gè)氣缸器件的動(dòng)作。

定子鐵心焊縫是利用鐵心外圓的U 型工藝槽，由于高溫液態(tài)熔池重力和電弧力的作用，下行焊接相對(duì)于上行焊接，焊接電流和速度均大一些，進(jìn)而要求氬氣流量也適當(dāng)加大，故以采用上行焊接方式，以保證焊接引弧可靠， 電弧穩(wěn)定。

下面詳述本裝置，如圖1所示：1-壓緊模具、2-定子鐵心、3-焊槍、4-焊槍升降架、5-回轉(zhuǎn)臺(tái)、6-焊槍水平移動(dòng)架、7-支撐柜、8-電氣控制柜、9-伺服電機(jī)、10-主動(dòng)齒輪、11-從動(dòng)齒套、12-鏈條導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)。

在支撐柜上安裝回轉(zhuǎn)臺(tái)5，該回轉(zhuǎn)臺(tái)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)的輸出軸安裝主動(dòng)齒輪10，該主動(dòng)齒輪與回轉(zhuǎn)臺(tái)外周所固裝的從動(dòng)齒套11相嚙合。

在回轉(zhuǎn)臺(tái)外側(cè)的支撐柜7上安裝焊槍水平移動(dòng)架6，在其上安裝焊槍升降架4，在該升降架上安裝焊槍3。水平移動(dòng)架為水平導(dǎo)向安裝在支撐柜上的電磁移動(dòng)小車。焊槍通過鏈條導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)12安裝在焊槍升降架上。 焊槍水平移動(dòng)架為對(duì)稱的一對(duì)或多對(duì)焊槍水平移動(dòng)架，在該對(duì)稱的焊槍水平移動(dòng)架上均安裝焊槍升降架，在該對(duì)稱的焊槍升降架上相向安裝焊槍。伺服電機(jī)9、電磁移動(dòng)小車以及鏈條導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)12均與電氣控制柜8連接。

工作原理：將壓緊后的定子鐵心2連同壓緊模具1一同裝卡定位于回轉(zhuǎn)臺(tái)上，開啟控制柜，回轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)壓緊模具，使定子鐵心旋轉(zhuǎn)一定角度，焊接水平移動(dòng)架平移靠近定子鐵心，焊槍升降移動(dòng)同時(shí)完成焊接。焊接完成后，再旋轉(zhuǎn)一定角度，使下一條焊道與焊槍對(duì)準(zhǔn)，再進(jìn)行焊接。焊槍的前進(jìn)、后退，提升、下降，左、右移動(dòng)，起弧、收弧（同電源聯(lián)機(jī)），采用PLC控制器進(jìn)行控制。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）采用自動(dòng)焊接技術(shù)，能有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)解決了加工過程中焊工持槍移動(dòng)速度快慢不同、不穩(wěn)定、不均勻的問題，從而有效保證焊接質(zhì)量、增強(qiáng)產(chǎn)品性能。

（2）采用自動(dòng)焊接技術(shù)，能提高目前工藝水平、改善勞動(dòng)者工作條件、減少煙塵、噪音和輻射、降低材料與能源消耗、降低成本、擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。

參考文獻(xiàn)

[1]劉岳臣.定子鐵心外圓結(jié)構(gòu)及焊接設(shè)備的改進(jìn).中小型電機(jī)，1988（2）.

篇5

[關(guān)鍵詞]AZ31鎂合金；機(jī)器人焊接；自動(dòng)及半自動(dòng)焊接，焊接工藝

中圖分類號(hào)：TG376 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）47-0343-02

1.AZ31鎂合金的性質(zhì)及特點(diǎn)

室溫狀態(tài)下金屬鎂的密度是1.74g/cm3，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，金屬鎂的熔點(diǎn)是（650±1）℃，沸點(diǎn)為1090℃。鎂金屬的密度小，易于燃燒，這是由于它的物理、化學(xué)性質(zhì)所決定的。工業(yè)用鎂的純度最高可以達(dá)到99.99%，但是純鎂不能用作結(jié)構(gòu)材料，一般情況下需在純鎂金屬中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土等元素，從而形成的鎂合金具有較高的強(qiáng)度，可以作為結(jié)構(gòu)材料而廣泛應(yīng)用。

鎂合金材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）重量輕。可以制作3C產(chǎn)品的外殼、內(nèi)部構(gòu)件，還是汽車、飛機(jī)等零件的優(yōu)秀材料。

（2）比強(qiáng)度、比剛度高。鎂合金的比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當(dāng)，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工程塑料，為一般塑料的8-12倍。

（3）耐振動(dòng)性好。在相同載荷下，減振性是鋁的100倍，是鈦合金的300-500倍。

（4）散熱性好。一般金屬的熱傳導(dǎo)性是塑料的數(shù)百倍，鎂合金的熱傳導(dǎo)性略低于鋁合金及銅合金，遠(yuǎn)高于鈦合金，比熱則與水接近，是常用合金中最高者。

（5）穩(wěn)定的資源。提供鎂元素在地殼中的儲(chǔ)量居第八位，大部分的鎂原料自海水中提煉，所以它的資源穩(wěn)定、充分。

AZ31鎂合金是目前應(yīng)用最廣泛的變形鎂合金，其主要化學(xué)成分見表1。

2.設(shè)備與焊接材料的選擇

（1）焊接設(shè)備

選用通用6kg焊接機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)焊接，電源電壓220V，機(jī)械手臂最大幅度半徑1.5m，采用示教盒的示教/執(zhí)行操作系統(tǒng)。

焊接過程中機(jī)器人行走路徑采用MOVL直線行走，行走速度為5-15v/ mm?s-1。

（2）焊機(jī)

采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接，采用鎢極噴嘴，氬氣作為保護(hù)氣體。

（3）焊接材料

AZ31鎂合金試板300*100mm，3mm厚度薄板。

3.焊接工藝參數(shù)選擇

在機(jī)器人自動(dòng)焊接AZ31鎂合金薄板之前，設(shè)計(jì)五組焊接工藝參數(shù)，具體工藝參數(shù)見表2-表6。

4.工藝參數(shù)分析

通過5組不同的焊接工藝參數(shù)，觀察焊縫并比較焊縫質(zhì)量得出結(jié)論，選擇第3組焊接工藝參數(shù)所得到的焊縫質(zhì)量最為優(yōu)秀，焊縫外觀美觀。

第一組焊接工藝參數(shù)，選擇較小的焊接電流，較細(xì)的焊絲，采用這樣的焊接工藝，對(duì)于薄板鎂合金工件來說，產(chǎn)生較大的焊腳角度，極容易產(chǎn)生未焊透的焊接缺陷。采用第二組焊接工藝參數(shù)，增大了焊接電流，雖然降低了焊縫的焊腳角度，但是仍然采用直徑為1.0mm的焊絲進(jìn)行自動(dòng)化焊接，焊后達(dá)不到所要求的焊縫熔寬，不能形成良好的焊縫成形系數(shù)。

第三組焊接工藝參數(shù)相對(duì)來說是比較完整的一套工藝，無論從焊接電流的選擇，還是焊絲直徑的選擇，都恰到好處，能夠形成良好的焊縫成形系數(shù)，焊縫外觀美觀，不容易出現(xiàn)未焊透以及塌陷等焊接缺陷。

第四組焊接工藝是在第三組焊接工藝的基礎(chǔ)上，增大了焊接電流以及焊接速度，通過實(shí)踐結(jié)果顯示，這顯然不符合鎂合金薄板的焊接工藝，一方面焊接電流的增大，容易使鎂合金薄板產(chǎn)生焊穿的焊接缺陷，另一方面焊接速度的增大極容易對(duì)焊接工件造成損害，因此不建議增大焊接電流以及焊接速度。通過實(shí)驗(yàn)，第五組的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)更不符合AZ31鎂合金薄板的焊接。

5.鎂合金的應(yīng)用前景

全球鎂合金的需求年均增長(zhǎng)達(dá)到12%左右，西方鎂合金的市場(chǎng)需求增長(zhǎng)率達(dá)到了18%？以上，未來鎂合金的市場(chǎng)需求將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。鎂合金主要應(yīng)用于汽車、3C、航空航天領(lǐng)域，其中應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)（74%）、3C行業(yè)（22%）、軍事和航空航天（14%）。

目前，鎂合金主要作為以下汽車零件使用：儀表盤和托架、座椅框架、轉(zhuǎn)向柱部件、手動(dòng)變速箱殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管、氣缸蓋等。其它的如需要安全及高斷裂韌性的零部件，也將是鎂合金正在并將繼續(xù)深入拓展應(yīng)用的領(lǐng)域，如座椅框架、車身保護(hù)板、發(fā)動(dòng)機(jī)前的散熱格柵加強(qiáng)板及一些車身結(jié)構(gòu)支撐件。

隨著鎂合金結(jié)構(gòu)件在汽車上的廣泛使用，鎂合金結(jié)構(gòu)件的焊接也日益得到了重視。從焊接工藝來看，主要集中在氬弧焊、激光焊、非真空電子束焊、摩擦焊等方面。尤其以氬弧焊、激光焊居多，但由于鎂合金的性質(zhì)活潑、熔點(diǎn)低、導(dǎo)熱快、熱膨脹系數(shù)和線膨脹系數(shù)大等特點(diǎn)，氬弧焊時(shí)易造成鎂合金的熱影響區(qū)寬、晶粒粗大、焊件變形嚴(yán)重等缺陷，激光焊時(shí)易造成氣孔、裂紋等焊接缺陷。

6.總結(jié)

（1）鎂合金材料具重量輕；比強(qiáng)度、比剛度高；耐振動(dòng)性好；散熱性好；穩(wěn)定的資源等優(yōu)點(diǎn)，這就足以使鎂合金在日后的工業(yè)生產(chǎn)中優(yōu)廣泛的應(yīng)用。

（2）焊接機(jī)器人的出現(xiàn)，增加了焊接生產(chǎn)率，大大提高了焊接的效率，降低了人工的成本，降低了對(duì)焊工的技術(shù)水平的要求，很大程度上保證了焊縫的質(zhì)量。

篇6

船舶的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，技術(shù)要求比較苛刻，是全焊接結(jié)構(gòu)，高效焊接對(duì)建造質(zhì)量過硬的船舶具有至關(guān)重要的作用和意義。船體建造中有70%的工作量為焊接，焊接成本在船體建造成本中占有30%-50%的比例。所以，在建造船舶時(shí)要運(yùn)用高效自動(dòng)焊接技術(shù)來滿足降低制造成本、減少制造工期等要求，同時(shí)也要確保焊接的高質(zhì)量。運(yùn)用高效自動(dòng)焊接技術(shù)還可以提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，使其在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得勝利，為企業(yè)提供發(fā)展契機(jī)和經(jīng)濟(jì)效益。

2高效自動(dòng)焊接技術(shù)在船舶企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

第一、焊接工藝方面的現(xiàn)狀。我國(guó)船舶焊接工藝發(fā)展得很緩慢，以氣體保護(hù)焊、埋弧焊、普通焊條電焊等為主，其中焊條電焊占據(jù)的比例較大，焊接效率比較慢。現(xiàn)在一般使用垂直氣電焊接、船用自動(dòng)化機(jī)械化平角焊接技術(shù)和逆變焊機(jī)、交流焊機(jī)、整流弧焊機(jī)等設(shè)備。在推廣應(yīng)用新技術(shù)和新設(shè)備方面，我國(guó)很小一部分造船廠能夠引進(jìn)分段裝焊流水線，采取拼板工位高效自動(dòng)焊接的新設(shè)備和新工藝，它能對(duì)船舶上的板材進(jìn)行拼板和對(duì)接，對(duì)船體進(jìn)行平面分段焊接。同時(shí)也運(yùn)用自動(dòng)或者半自動(dòng)氣體保護(hù)焊等工藝，提高焊接效率。

第二、焊接材料方面，現(xiàn)在大部分使用藥芯焊絲，其具有焊接飛濺少、焊縫質(zhì)量高、熔敷效率強(qiáng)等特點(diǎn)，便于自動(dòng)化、機(jī)械化焊接。現(xiàn)在船舶企業(yè)通常運(yùn)用藥芯焊絲和CO2焊接技術(shù)結(jié)合在一起，因?yàn)閺V泛應(yīng)用CO2保護(hù)焊，對(duì)焊接材料的使用量也大幅度增加。這也促進(jìn)了焊接工藝質(zhì)量的提升、工期縮短以及成本的降低。

3 高效自動(dòng)焊接技術(shù)在船舶企業(yè)應(yīng)用中存在的問題

第一、在焊接工藝上我國(guó)存在的問題表現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先的焊接工藝的高效化率、自動(dòng)化率、機(jī)械化率都比較低。很多企業(yè)以焊條電弧焊或者半自動(dòng)焊為主要工藝，而自動(dòng)化和機(jī)械化焊接工藝的應(yīng)用范圍較小，應(yīng)用水平較差。另外，氣保焊和埋弧焊等高效率的工藝在研發(fā)以及應(yīng)用等方面投入的精力較小。其次先進(jìn)焊接工藝在我國(guó)船舶企業(yè)還沒有得到應(yīng)用，國(guó)外重視對(duì)焊接工藝的研究，已經(jīng)研發(fā)出機(jī)器人焊接、電弧-激光復(fù)合焊接等工藝，而國(guó)內(nèi)才剛剛研究這個(gè)領(lǐng)域。科研投入不足是焊接工藝方面的另一個(gè)問題。

第二、焊接材料方面我國(guó)船舶企業(yè)出現(xiàn)的問題有：首先焊接材料普遍存在品種單一的現(xiàn)象。通常以焊條為主，其中高效焊條和專用焊條應(yīng)用較少，高端焊接材料基本依賴合資企業(yè)生產(chǎn)或者直接進(jìn)口。其次焊接材料的性能急需提高。國(guó)內(nèi)焊接材料特別是高端產(chǎn)品在抗吸潮性、工藝性能以及質(zhì)量穩(wěn)定性等方面都有很大的提升空間。

4 解決高效自動(dòng)焊接技術(shù)在船舶企業(yè)問題的對(duì)策

4.1焊接工藝方面

現(xiàn)在船舶焊接工藝得到快速的發(fā)展，機(jī)械化、高效化、專用化、自動(dòng)化、機(jī)器人化是解決焊接技術(shù)在船舶企業(yè)出現(xiàn)問題的最佳對(duì)策。

高效化的具體表現(xiàn)為：逐漸降低焊條電弧焊的應(yīng)用，增加對(duì)氣體保護(hù)焊工藝的使用，并推動(dòng)高效焊接工藝的研究和開發(fā)。例如MAG/MIG雙絲焊接工藝、TIME焊接工藝（也叫做大電流高熔覆率MAG法）、帶活性焊劑氣體保護(hù)焊、多絲埋弧焊、變極性離弧焊、埋弧自動(dòng)焊等工藝。

自動(dòng)化、機(jī)械化就是要推廣普及自動(dòng)化焊接工藝，運(yùn)用智能型焊接裝置、實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置、機(jī)器人技術(shù)以及激光焊接技術(shù)等，提高焊接質(zhì)量和焊接效率，降低焊接成本。專業(yè)化就是在船舶特殊構(gòu)建和部位，要選擇專門的裝備和焊接工藝來完成，以達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求的目的。

隨著平面分段裝焊流水線的不斷投入使用，機(jī)器人焊接技術(shù)體現(xiàn)出其他焊接技術(shù)難以比擬的、獨(dú)具特色的優(yōu)勢(shì)，為船舶高效自動(dòng)焊接技術(shù)的發(fā)展提供更加廣闊的空間。

4.2焊接材料方面

首先要調(diào)整焊接材料的結(jié)構(gòu)。隨著工業(yè)化程度的加深，船舶用材的結(jié)構(gòu)在不斷調(diào)整，傳統(tǒng)焊材的使用在逐漸下降中，而藥芯焊材和氣體保護(hù)焊的應(yīng)用量大幅度增加，埋弧用焊材的用量維持在一定水平，變化不大。

其次增加高效自動(dòng)焊接材料的研究和開發(fā)力度。世界各國(guó)越來越重視增強(qiáng)船舶焊接效率，減少建造成本，研發(fā)出高效焊材，并推廣專用焊條、高效焊條、藥芯焊條等焊材。另外鐵粉型焊劑、活性焊劑、高速焊劑以及單面焊材等等對(duì)埋弧焊材的研究，會(huì)促進(jìn)焊接質(zhì)量的提高。

最后對(duì)焊接材料的發(fā)展予以高度重視。現(xiàn)在要求船舶焊接具有高質(zhì)量，就需要制造出具有良好工藝性能、優(yōu)異力學(xué)性能的焊接材料。美國(guó)研發(fā)的酸性渣、高韌性、低氫型的藥芯焊材系列，在沖擊韌性和低氫等方面的工藝性能優(yōu)越，進(jìn)而在船舶企業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。

另外焊接材料還要具有高性能、高穩(wěn)定性、低飛濺、低煙塵、低故障率以及污染小等特性。

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關(guān)鍵詞：焊接自動(dòng)化 自動(dòng)化焊接設(shè)備的特點(diǎn) 提高生產(chǎn)效率 改進(jìn)和提高

中圖分類號(hào)：TN830文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言：

焊接是制造業(yè)中重要的加工工藝方法之一，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和諸多因素的推動(dòng)，焊接制造工藝正經(jīng)歷著從手工焊到自動(dòng)焊的過渡。焊接過程自動(dòng)化、機(jī)器人化以及智能化已成為焊接行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

所謂焊接自動(dòng)化是指在沒有人直接參與的情況下，采用具有自動(dòng)控制，能自動(dòng)調(diào)節(jié)、檢測(cè)、加工的機(jī)器設(shè)備、儀表，按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行，通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的技術(shù)措施。其目的在于增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本和勞動(dòng)強(qiáng)度、保障生產(chǎn)安全等。自動(dòng)化程度已成為衡量現(xiàn)代國(guó)家科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。

提高自動(dòng)化水平是當(dāng)前世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接也是是我們的理想和目標(biāo)。國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家在焊接新技術(shù)的具體應(yīng)用上已有許多成功的業(yè)績(jī)；中國(guó)的自動(dòng)化焊接技術(shù)、裝備的研究制造企業(yè)也已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，積累了一定技術(shù)、人才、制造經(jīng)驗(yàn)，一部分自動(dòng)焊技術(shù)和裝備的水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，個(gè)別產(chǎn)品也在銷往海外；現(xiàn)代新技術(shù)迅速發(fā)展對(duì)其的不斷完善；國(guó)家對(duì)裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的鼓勵(lì)政策；這些條件的具備，將加速推動(dòng)中國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)的技術(shù)、裝備升級(jí)。未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設(shè)備和焊接材料，以進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和安全可靠性，另一方面要提高焊接機(jī)械化和自動(dòng)化水平，如專用焊接夾具、焊接電源等；研制從準(zhǔn)備工序、焊接到質(zhì)量監(jiān)控全部過程自動(dòng)化的專用焊機(jī)。

二、典型自動(dòng)化焊接設(shè)備的構(gòu)成

由于當(dāng)前的自動(dòng)焊接設(shè)備主要為以電機(jī)控制為主的“控制性自動(dòng)化焊接設(shè)備”，所以應(yīng)用效果最好的主要是環(huán)縫、直縫等規(guī)律焊縫，以及批量較大的專用焊機(jī)，如各類電阻焊機(jī)、焊接機(jī)械手等。以環(huán)縫焊機(jī)為例，其主要構(gòu)成有以下幾類結(jié)構(gòu)：

1、焊接電源，其輸出功率和焊接特性應(yīng)與擬用的焊接工藝方法相匹配，并裝有與主控制器相連接的接口。

2、送絲機(jī)及其控制與調(diào)速系統(tǒng)，送絲速度控制系統(tǒng)要符合精度要求，一般要求其控制電路應(yīng)加測(cè)速反饋。

3、焊接機(jī)頭及其移動(dòng)（也有的為擺動(dòng)）機(jī)構(gòu)，其由焊接機(jī)頭，焊接機(jī)頭支承架，懸掛式拖板等組成。對(duì)于重要或者精密性要求較高的精密型焊頭機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)采用裝有編碼器的伺服電動(dòng)機(jī)。

4、焊件移動(dòng)或變位機(jī)構(gòu)，如焊接滾輪架，頭尾架翻轉(zhuǎn)機(jī)，回轉(zhuǎn)平臺(tái)和變位機(jī)等通用夾具或?yàn)閷C(jī)配套的專用夾緊機(jī)構(gòu)等。精密型的移動(dòng)變位機(jī)構(gòu)應(yīng)配伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

5、焊頭導(dǎo)向或跟蹤機(jī)構(gòu)，弧壓自動(dòng)控制器，焊槍橫擺器和監(jiān)控系統(tǒng)

6、導(dǎo)電機(jī)構(gòu)：導(dǎo)電塊靠壓縮彈簧壓縮接觸在適當(dāng)位置，以保證工件焊接時(shí)接地良好。

7、輔助裝置，如支撐結(jié)構(gòu)（多為床身），循環(huán)水冷系統(tǒng)、焊劑回收輸送裝置、焊絲支架、電纜軟管及拖鏈機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等部分。

8、主控制器，亦稱系統(tǒng)控制器，以可編程序控制器（PLC ）為核心組成自動(dòng)焊接控制系統(tǒng)，通過對(duì)各控制按鈕和焊接狀態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)輸入，按照預(yù)定的邏輯程序進(jìn)行運(yùn)算，輸出完成對(duì)執(zhí)行元件，如電磁鐵、接觸器等的控制。主要電氣元件要求使用壽命長(zhǎng)，可靠性高。必要時(shí)可擴(kuò)展故障診斷和人機(jī)對(duì)話等控制功能。

三、自動(dòng)化焊接設(shè)備的特點(diǎn)及其分類：

a、自動(dòng)化焊接設(shè)備得以迅速普及，主要是因?yàn)樗哂幸恍┦止ず附铀鶡o法具有的優(yōu)勢(shì)。

1、滿足了對(duì)焊接生產(chǎn)過程高節(jié)拍、高效率的要求。隨著氣體保護(hù)焊接設(shè)備的日益普及，自動(dòng)化焊接的高效率日益為廣大使用者所接受，成為它得到普及的主要原因之一。

2、滿足了焊接的高性能要求。尤其在焊接量大的時(shí)候，自動(dòng)焊接設(shè)備克服了手工焊接因受限于人的體質(zhì)和工作環(huán)境，難以保證焊接接頭靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的力學(xué)性能指標(biāo)的缺陷。

3、滿足了對(duì)焊接件高的尺寸精度要求。自動(dòng)焊接設(shè)備具有焊接過程均勻一致，穩(wěn)定性好的優(yōu)勢(shì)，這一特點(diǎn)對(duì)于克服因熱輸入的不均勻（包括時(shí)間和空間上）而導(dǎo)致的變形意義重大。從而保證了產(chǎn)品的裝配精度和尺寸穩(wěn)定性，尤其對(duì)一些薄板件，因?yàn)橐M可能減少在焊前的精度偏差和焊后的熱應(yīng)力與變形，自動(dòng)焊接設(shè)備幾乎是不可取代的。

4、對(duì)高端、精密設(shè)備“零缺陷”的質(zhì)量要求，自動(dòng)化焊接易于實(shí)現(xiàn)焊接過程的監(jiān)測(cè)與信息化管理，為實(shí)現(xiàn)“零缺陷”的質(zhì)量要求提供了控制與保證。

5、保護(hù)操作人員健康。設(shè)備的焊接可以實(shí)現(xiàn)焊接電弧與操作人員保持一定的安全距離，從而減少弧光、輻射、煙塵等對(duì)操作者的傷害。

當(dāng)然，自動(dòng)化焊接也存在著一些難以克服的缺陷：

首先，自動(dòng)化焊接設(shè)備的柔性適應(yīng)能力較差，只能適合焊接一些特定的接頭。

其次，個(gè)別要求非常嚴(yán)格的地方，其焊接效果不佳。比如，一些行業(yè)需要探傷的“單面焊雙面成型”操作中，自動(dòng)化焊接就不及人工焊接，尤其是點(diǎn)焊部位的二次融化效果不理想。

再有，成本較高。

b、根據(jù)自動(dòng)化程度，自動(dòng)化焊接設(shè)備可分為以下三類：

1、剛性自動(dòng)化焊接設(shè)備

剛性自動(dòng)化焊接設(shè)備是初級(jí)自動(dòng)化焊接設(shè)備，其大多數(shù)是按照開環(huán)控制的原理設(shè)計(jì)的。雖然整個(gè)焊接過程由焊接設(shè)備自動(dòng)完成，但對(duì)焊接過程中焊接參數(shù)的波動(dòng)不能進(jìn)行閉環(huán)的反饋系統(tǒng)，不能隨機(jī)糾正可能出現(xiàn)的偏差。

2、自適應(yīng)控制自動(dòng)化焊接設(shè)備

自適應(yīng)控制的焊接設(shè)備是一種自動(dòng)化程度較高的焊接設(shè)備，它配用傳感器和電子檢測(cè)線路，對(duì)焊縫軌跡自動(dòng)導(dǎo)向和跟蹤，并對(duì)主要的焊接參數(shù)進(jìn)行實(shí)行閉環(huán)的反饋控制。整個(gè)焊接過程將按預(yù)先設(shè)定的程序和工藝參數(shù)自動(dòng)完成

3、智能化自動(dòng)焊接設(shè)備

它利用各種高級(jí)的傳感元件，如視覺傳感器，觸覺傳感器，聽覺傳感器和激光掃描器等，并借助計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)具有識(shí)別、判斷、實(shí)時(shí)檢測(cè)，運(yùn)算、自動(dòng)編程、焊接參數(shù)存儲(chǔ)和自動(dòng)生成焊接記錄文件的功能。

當(dāng)前，受技術(shù)條件和應(yīng)用成本限制，市場(chǎng)上的自動(dòng)焊接設(shè)備主要為前兩類，只有少數(shù)的焊接機(jī)械手具有智能反饋系統(tǒng)。

四、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)改革開放30年經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了巨大的進(jìn)步，與焊接行業(yè)相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域這些年來進(jìn)步非常快。但是，盡管焊接生產(chǎn)的自動(dòng)化是產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的一個(gè)重要標(biāo)志，但受限于設(shè)備的智能化水平，在可預(yù)見的一個(gè)時(shí)期內(nèi)，手工電弧焊仍然會(huì)占有一席之地，尤其在壓力容器、野外施工的領(lǐng)域內(nèi)，自動(dòng)化焊接生產(chǎn)仍然難以實(shí)現(xiàn)。

提高焊接生產(chǎn)的生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化越來越受到焊接生產(chǎn)企業(yè)的重視。中國(guó)的經(jīng)濟(jì)條件、工業(yè)基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)工人的技能和素質(zhì)、企業(yè)的理念和管理水平也達(dá)到了較高的水平，所以中國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了向自動(dòng)化、已具備了向智能化發(fā)展的前提條件。自動(dòng)化技術(shù)涉及到多個(gè)交叉學(xué)科，因此，焊接的自動(dòng)化的發(fā)展必然帶來整個(gè)制造業(yè)生產(chǎn)效率的提高。

參考文獻(xiàn):

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》, (GB50205-2001) ,中國(guó)計(jì)劃出版社,北京, 2002

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)：《焊接手冊(cè)》,機(jī)械工業(yè)出版社,北京, 2001

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[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化焊接 新型管路 對(duì)接焊 工裝 氬氣保護(hù)；

中圖分類號(hào)：TU522 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：TU 文章編號(hào)：1009914X（2013）34001901

一、異性管路焊接性能分析

1、自動(dòng)旋弧焊機(jī)結(jié)構(gòu)分析

圖示結(jié)構(gòu)由2個(gè)半環(huán)狀的管料和零件C相互對(duì)接焊接而成，手工氬弧焊接時(shí)首先定位焊接第一、第二道焊縫，剩余最后一道焊縫，在腔體內(nèi)通入氬氣后，氬氣無法流出導(dǎo)致焊接后焊道出現(xiàn)氣孔、無法焊透等現(xiàn)象，焊縫質(zhì)量差。設(shè)想如果將該管路采用自動(dòng)旋弧焊機(jī)焊接，利用旋弧焊機(jī)的氬氣保護(hù)機(jī)構(gòu)得到良好的氬氣保護(hù)氛圍，既可以提高焊接效率也可提高焊接穩(wěn)定性。

3、問題以及解決方案

異性管路采用自動(dòng)旋弧焊機(jī)焊接時(shí)遇到的主要問題有2點(diǎn)：

1、零件在自動(dòng)旋弧焊機(jī)的裝夾問題，現(xiàn)有夾瓣只能焊接直管，無法夾持異型管路。

2、該管路為彎管形狀，管路在焊接過程中鎢極位置離焊縫的距離不一，導(dǎo)致自動(dòng)旋弧焊機(jī)無法工作。

3.1夾瓣夾持的解決方案：如圖三示，由于管路的批量少，復(fù)雜工裝成本高，將夾瓣的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，原本直線的夾持面按管路的形狀設(shè)計(jì)呈圓形，由此即可解決了管路的夾持問題。

3.2 鎢極距離的解決方案：如圖三示，為了保證鎢極到管路的距離A一致，夾瓣的中心線需要根據(jù)管路的形狀進(jìn)行調(diào)整，從而保證距離A的一致性，中心線的下降距離根據(jù)管路的直徑、保護(hù)裝置的寬度、以及管路形成的半徑R有關(guān)。

在重新設(shè)計(jì)夾瓣后，團(tuán)隊(duì)調(diào)整了自動(dòng)焊接的參數(shù)，圓滿的解決了該新型管路的焊接難題。

4、結(jié)束語(yǔ)

此次用自動(dòng)焊對(duì)總管進(jìn)行焊接是事先工藝沒有想到的，但是在生產(chǎn)中卻產(chǎn)生了很好效果。此次攻關(guān)加深的團(tuán)隊(duì)對(duì)自動(dòng)焊的掌握，對(duì)以后自動(dòng)焊的推廣和應(yīng)用啟示良多。

篇9

一、厚壁壓力容器對(duì)接接頭的全自動(dòng)焊接裝備

德國(guó)Babcock-Borsig公司與瑞典ESAB公司合作于1997年開發(fā)了一臺(tái)大型龍門式全自動(dòng)自適應(yīng)控制埋弧裝備。專用于厚壁容器筒體縱縫和環(huán)縫的焊接。自1998年正式投運(yùn)至今使用狀況良好,為大型厚壁容器對(duì)接縫的自動(dòng)埋弧焊開創(chuàng)了成功的先例。該裝備配置了串列電弧雙絲埋弧焊焊頭,由計(jì)算機(jī)軟件控制的ABW系統(tǒng)(AdaptiveBattWelding)和激光圖像傳感器。在焊接過程中激光圖像傳感器連續(xù)測(cè)定接頭的外形尺寸,測(cè)量數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)由智能軟件快速處理,并確定所要求的焊接參數(shù)和焊頭位置。系統(tǒng)軟件可調(diào)整每一填充焊道的4個(gè)焊接參數(shù):焊接速度,焊接電流,焊道的排列和各填充層和蓋面層的焊道數(shù)。該系統(tǒng)可使實(shí)時(shí)焊接參數(shù)自動(dòng)適應(yīng)接頭整個(gè)長(zhǎng)度上橫截面和幾何尺寸的偏差。焊接速度是控制不同區(qū)域內(nèi)的熔敷金屬量,焊接電流是控制焊道的高度和熔敷金屬量,焊道的排列是決定每層焊道間的搭接量,每層的焊道數(shù)則取決于每層的坡口寬度。該設(shè)備的主控制器和監(jiān)視器以PC機(jī)為基礎(chǔ)。多年的使用經(jīng)驗(yàn)表明:該裝備不僅大大提高厚壁容器的焊接生產(chǎn)率,確保形成無缺陷的厚壁焊縫,顯著降低了焊工勞動(dòng)強(qiáng)度,改善了工作環(huán)境。

二、厚壁管件全自動(dòng)多站焊接裝置

火力和核電站的主蒸汽管道,其壁厚已超過100mm,焊接工作量相當(dāng)大,迫切需要實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)的全自動(dòng)化,以提高生產(chǎn)率。每個(gè)焊接工作站由焊接操作機(jī),翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),滾輪架,夾緊裝置和焊接機(jī)頭及焊接電源等組成。所有的焊接工作站由中央控制器集成控制。適用的管徑范圍為139～558mm,壁厚18～100mm。管件長(zhǎng)度大于1800mm。可全自動(dòng)焊接直管對(duì)接,直管與彎管接頭,直管與法蘭以及直管與端蓋對(duì)接接頭。焊接方法采用窄坡口熱絲TIG焊。在該自適應(yīng)控制系統(tǒng)中,采用黑白攝像機(jī)檢測(cè)坡口邊緣的位置。采用彩色攝像機(jī)監(jiān)控電弧和填充絲的位置。通過檢則焊絲加熱電流控制填充絲的垂直方向的位置。這種控制方法是利用黑白攝像機(jī)的圖像,經(jīng)過計(jì)算機(jī)圖像處理,確定內(nèi)外邊緣的照度差。當(dāng)焊接條件變化時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)整攝相機(jī)快門的曝光時(shí)間。壁厚管件全自動(dòng)多站焊接裝置基本上實(shí)現(xiàn)了焊接作業(yè)無人操作,只需要一名操作人員在主控制室內(nèi)設(shè)置管件的原始條件并在焊接過程中進(jìn)行監(jiān)控,這種全自動(dòng)焊接裝置已在日本三菱重工公司投入生產(chǎn)試用。

三、大直徑管對(duì)接全位置自TIG焊機(jī)

大直徑管對(duì)接的全位置TIG焊是一項(xiàng)難度很大的焊接作業(yè),為了克服對(duì)焊工技能的依賴性,消除人為因素對(duì)產(chǎn)品焊接質(zhì)量的不利影響,產(chǎn)生了開發(fā)模擬高級(jí)熟練焊工的智能和操作要領(lǐng)的全自動(dòng)焊管機(jī)的想法。該自動(dòng)焊管機(jī)可用于直徑165～1000mm,壁厚7.0～35.0mm的不銹鋼管環(huán)縫的全位置焊,并采用窄間隙填絲TIG焊(單層單道焊工藝)。焊機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了視覺和聽覺傳感器,由計(jì)算機(jī)程序控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),模仿熟練焊工的反應(yīng)和動(dòng)作。

在自適應(yīng)控制系統(tǒng)中,安裝在焊槍前側(cè)的視覺傳感器(攝像機(jī))起主要作用,將所攝取的對(duì)接區(qū)圖像輸入到計(jì)算機(jī),根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件圖像處理結(jié)果,可以定量檢測(cè)鎢極相對(duì)于坡口邊緣的位置,填充焊絲相對(duì)于鎢極的橫向位移,以及焊接熔池的尺寸及鎢極的損耗。激光視頻傳感器是由攝像機(jī)和激光聚光燈組成,安裝在焊槍的后側(cè)。所形成的圖像可用來測(cè)定焊道邊緣的潤(rùn)溫角,即焊道表面與坡口側(cè)壁之間的角度。控制系統(tǒng)根據(jù)這些信息,對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)控制。自適應(yīng)計(jì)算方法的工原理如下。焊接過程中,為調(diào)整鎢極的位置,引用了模糊邏輯理論,即所謂奇數(shù)理論。當(dāng)前節(jié)距內(nèi)鎢極位置的修正速度是按所測(cè)定的鎢極位移量和前一節(jié)距內(nèi)的修正速度計(jì)算的,以此來保證修正精度。上述大直徑管全自動(dòng)全位置焊管機(jī)已在電站鍋爐安裝工程中得到實(shí)際的應(yīng)用,取得了令人滿意的效果。

四、結(jié)論

1.我國(guó)電站鍋爐、壓力容器和管道已進(jìn)入高參數(shù)和超高參數(shù)的發(fā)展階段,必須選用各種新型的耐熱鋼,耐蝕鋼,抗氫鋼和高強(qiáng)度鋼。期望我國(guó)鋼鐵工業(yè)和焊材制造行業(yè)能在短期內(nèi)滿足鍋爐、壓力容器和管道制造行業(yè)發(fā)展的需要。

篇10

【關(guān) 鍵 詞】焊接自動(dòng)化；大型船舶；機(jī)器人焊接

【中圖分類號(hào)】 TG409【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0244-01

船舶制造，尤其是大型船舶制造在海防軍事、貨運(yùn)旅游、海洋工程等領(lǐng)域的都有著戰(zhàn)略性的意義。焊接技術(shù)在船舶制造中是較為核心的工藝技術(shù)。焊接自動(dòng)化的應(yīng)用對(duì)于提高船舶制造效率、可靠性、先進(jìn)性等都有著重要的意義。對(duì)于提高焊接自動(dòng)化的工藝技術(shù)水平，同時(shí)加強(qiáng)其在大型船舶上的應(yīng)用都是意義重大的課題。

一、我國(guó)船舶焊接自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景

我國(guó)的船舶制造，尤其是大型船舶的制造與國(guó)外造船廠的主要生產(chǎn)指標(biāo)都有著4倍左右的差距，包括生產(chǎn)效率、造船噸位、產(chǎn)值等。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)的焊接自動(dòng)化生產(chǎn)工藝在國(guó)外使用較為廣泛，使用的形式涵蓋整條的生產(chǎn)線、焊接設(shè)備的群控等，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)焊接過程中的自動(dòng)適應(yīng)、智能化。可以自動(dòng)選擇焊接材料厚度，進(jìn)行預(yù)置焊接等。截至2012年，我國(guó)雖然在近幾年自己生產(chǎn)了部分焊接生產(chǎn)線和焊接設(shè)備，同時(shí)也從國(guó)外有過部分設(shè)備的引進(jìn)，但面對(duì)國(guó)內(nèi)大型船舶的制造與生產(chǎn)，以及高效率高精度的要求，這些還遠(yuǎn)不能滿足需求。

目前，我國(guó)大型船舶的焊接技術(shù)還處于自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的初期，水平較低。我國(guó)船舶焊接設(shè)備正在向更近一步的自動(dòng)化階段發(fā)展，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式直流電弧焊現(xiàn)在完全被淘汰，主流為整流電弧焊機(jī)、自動(dòng)化平角焊機(jī)、垂直氣電焊機(jī)等。但是在焊接工藝的效率和焊接自動(dòng)化方面與國(guó)外還存有較大的差距。目前我國(guó)整體的自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用比例不高，工藝仍以半自動(dòng)化和焊條電弧方式為主，自動(dòng)化程度也有待提升。對(duì)于先進(jìn)的自動(dòng)化焊接工藝的開發(fā)力度不夠，比如機(jī)器人焊接工藝、復(fù)合焊接工藝等這方面都僅僅處于起步階段。

近年來，大型船舶的焊接越來越急迫的朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。自動(dòng)化流水線的應(yīng)用、焊接質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)控、智能化的焊接裝置以及焊接機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，都將成為自動(dòng)化焊接的發(fā)展方向。

二、船舶焊接自動(dòng)化的特點(diǎn)及應(yīng)用的重要意義

焊接工藝的先進(jìn)性對(duì)于船舶制造的質(zhì)量的高低有著直接的影響。船體制造中，焊接部分要占到整體工時(shí)的約三分之一。傳統(tǒng)的焊接方式以及焊接質(zhì)量已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化大型船舶的制造生產(chǎn)。焊接自動(dòng)化以其優(yōu)良的特性成為大型船舶制造的發(fā)展趨勢(shì)。

1、船舶焊接自動(dòng)化特點(diǎn)

（1）質(zhì)量好、精度高、可靠性好。自動(dòng)化的控制使得焊接朝著更為精密的方向發(fā)展。目前，焊機(jī)機(jī)器人和精密焊接等自動(dòng)焊接都在精度和質(zhì)量方面有著良好的表現(xiàn)，無論是定位還是移動(dòng)都能控制在0.1以內(nèi)。

（2）焊接設(shè)備系列化標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于通常生產(chǎn)的大型船舶中的部件，如板材、管材、圓筒等，都已經(jīng)開發(fā)出系列的、對(duì)應(yīng)的焊接設(shè)備，針對(duì)性的焊接具有很高的焊接效率和焊接質(zhì)量。目前，針對(duì)大型船舶的構(gòu)件，其針對(duì)性的焊接設(shè)備處于進(jìn)一步的研究生產(chǎn)中。

（3）智能化。在大型船舶的焊接中，焊接過程中需要根據(jù)部件的實(shí)際情況考慮諸多問題，譬如裝配間隙誤差、幾何形狀的偏差以及焊接過程中的熱變形等。自動(dòng)化焊機(jī)技術(shù)采用了自適應(yīng)的控制系統(tǒng)以及傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際應(yīng)用過程中的智能化及自動(dòng)調(diào)整的焊接。

2、焊機(jī)自動(dòng)化應(yīng)用的重要意義

（1）提高焊接效率，保證焊接質(zhì)量。傳統(tǒng)的焊接都采用人工焊接，對(duì)于操作人員的要求較高，若要得到均勻穩(wěn)定的焊接效果就需要保證焊接參數(shù)的穩(wěn)定，和以及焊接速度和伸長(zhǎng)量的穩(wěn)定，這些對(duì)于人工操作都是很難達(dá)到的。焊機(jī)自動(dòng)化保證了電壓、電流、速度等一系列焊接參數(shù)的穩(wěn)定，從而保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定，提高了焊接效率。

（2）生產(chǎn)效率和勞動(dòng)條件的改善。焊接自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)全天不間歇生產(chǎn)，操作人員只需對(duì)焊接對(duì)象進(jìn)行搬運(yùn)，從而改變了傳統(tǒng)的繁重體力勞動(dòng)，也從焊接的煙霧、強(qiáng)光中解脫出來。

（3）更容易控制產(chǎn)品生產(chǎn)。焊接自動(dòng)化對(duì)于焊接時(shí)間的控制更明確，對(duì)于生產(chǎn)效率生產(chǎn)周期變動(dòng)因素較少，可以按計(jì)劃來安排生產(chǎn)。同時(shí)可以通過修改程序來實(shí)現(xiàn)各種焊接，大大擴(kuò)充了焊接的范圍，所以能對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)換代有很好的適應(yīng)性。

三、焊接自動(dòng)化設(shè)備船舶應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)研究

焊接自動(dòng)化是傳統(tǒng)的焊接各部分有機(jī)高效的結(jié)合，其中包括焊接夾持裝置、智能化的控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等。其主要形式包括自動(dòng)化的焊接專用設(shè)備和焊接機(jī)器人。其中焊接機(jī)器人是近幾年的研究熱點(diǎn)，其典型的技術(shù)問題是自動(dòng)化焊接的核心，也是亟待深入研究的發(fā)展方向。

第一、焊縫跟蹤技術(shù)。焊接過程往往伴隨著各種強(qiáng)光、煙塵、加工誤差、焊接精度等問題，這些問題嘗嘗造成焊縫焊接的偏差。現(xiàn)代焊接機(jī)器人可以采取傳感器技術(shù)，采集電弧和光學(xué)參數(shù)，自動(dòng)調(diào)整焊炬和焊縫之間的距離。具體的以焊炬和焊接對(duì)象的空間參數(shù)，同時(shí)結(jié)合焊接參數(shù)的變化來調(diào)整，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)偏差的出現(xiàn)，保證焊接效率及質(zhì)量。

第二、自動(dòng)編程焊接技術(shù)。其研究的目標(biāo)在于只要根據(jù)船舶焊接部件的信息，就可以自動(dòng)生成焊接程序，并自動(dòng)完成焊接過程。程序生成內(nèi)容包括焊接任務(wù)、焊接軌跡、焊接路徑、焊接各參數(shù)等。目前自動(dòng)編程技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)采集工件信息，輔助編程者完成編程的能力，實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)的編程。

第三、多設(shè)備協(xié)調(diào)焊接技術(shù)。大型船舶的制造任務(wù)繁多復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)多設(shè)備協(xié)同合作完成一個(gè)既定的任務(wù)，是當(dāng)前的先進(jìn)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。其研究的目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的能夠在整體的任務(wù)中既能與其他設(shè)備有合作關(guān)系，又能形成自己的獨(dú)立的系統(tǒng)。目前多智能體系的技術(shù)在這方面研究中得到了應(yīng)用和體現(xiàn)。

第四、機(jī)器人仿真技術(shù)。仿真技術(shù)研究難點(diǎn)較多，通常需要對(duì)其焊接軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、自由度等分析，計(jì)算分析復(fù)雜。這方面目前正在運(yùn)用機(jī)器人學(xué)理論、模擬仿真技術(shù)、動(dòng)畫顯示等相結(jié)合進(jìn)行研究。

船舶制造，尤其是大型船舶制造在海防軍事、貨運(yùn)旅游、海洋工程等領(lǐng)域的都有著戰(zhàn)略性的意義。焊接技術(shù)在船舶制造中是較為核心的工藝技術(shù)。焊接自動(dòng)化的應(yīng)用對(duì)于提高船舶制造效率、可靠性、先進(jìn)性等都有著重要的意義。對(duì)于提高焊接自動(dòng)化的工藝技術(shù)水平，同時(shí)加強(qiáng)其在大型船舶上的應(yīng)用都是意義重大的課題。

總之，新時(shí)代的來臨給我國(guó)大型船舶的制造帶來了機(jī)遇的同時(shí)也帶來了更大的調(diào)整。對(duì)于我國(guó)焊接自動(dòng)化的發(fā)展和在大型船舶方面的應(yīng)用，都要清醒的認(rèn)識(shí)到與國(guó)外的巨大差距。船舶制造先進(jìn)化、精密化對(duì)于焊機(jī)技術(shù)和設(shè)備有著越來越高的要求，焊接的自動(dòng)化、智能化成為焊接技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。加大自動(dòng)化設(shè)備的研究開發(fā)和投入使用成為亟待解決的課題。同時(shí)，高新自動(dòng)化焊接技術(shù)，尤其是機(jī)器人焊接技術(shù)的發(fā)展對(duì)于未來大型船舶的建造有著戰(zhàn)略性的意義。

參考文獻(xiàn)

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