智能化焊接技術(shù)與工程的探討

張永

摘要：在人們的印象中，智力更多地被放在各種科技活動(dòng)中，但是很少把它放在焊接技術(shù)中。隨著配置的全面升級(jí)，許多焊縫已經(jīng)形成了一種全新的觸覺(jué)模式，并且它們的功能更加完善，不僅具有基本的焊接功能，還具有電弧跟蹤功能。然而，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，智能焊接的優(yōu)勢(shì)非常明顯，第二階段將不可避免地取代傳統(tǒng)的手工焊接模式。作為工業(yè)的主要裁縫，焊接技術(shù)是現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)當(dāng)中十分關(guān)鍵的加工手段，而其焊接的最終質(zhì)量也會(huì)直接影響到產(chǎn)品的使用質(zhì)量，并且由于一些焊接過(guò)程中存在各種煙塵和金屬的飛濺，十分容易造成想到惡劣的工作環(huán)境。伴隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化焊接技術(shù)已然得到了全面的推廣，它也逐漸成為了現(xiàn)代焊接的主導(dǎo)方式，所能產(chǎn)生的效益相當(dāng)高。

關(guān)鍵詞：智能化；焊接技術(shù)；工程；探討

中圖分類(lèi)號(hào)：M36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）20-0353-01

1 焊接技術(shù)概論

1.1 焊接過(guò)程的物理本質(zhì)

焊接是兩種或兩種以上同種或異種材料通過(guò)原子或分子之間的結(jié)合和擴(kuò)散連接成一體的工藝過(guò)程.促使原子和分子之間產(chǎn)生結(jié)合和擴(kuò)散的方法是加熱或加壓，或同時(shí)加熱又加壓。

1.2 焊接的分類(lèi)

金屬的焊接，按其工藝過(guò)程的特點(diǎn)分有熔焊，壓焊和釬焊三大類(lèi)。

1.2.1壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過(guò)兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。各種壓焊方法的共同特征是在焊接過(guò)程中施加壓力而不填充材料。大多數(shù)壓焊方法，如擴(kuò)散焊、高頻焊和冷壓焊，都沒(méi)有熔化過(guò)程，因此不存在諸如熔化焊等有益合金元素燃燒和有害元素侵入焊縫的問(wèn)題，從而簡(jiǎn)化了焊接過(guò)程，提高了焊接安全和衛(wèi)生條件。同時(shí)，由于加熱溫度低于熔焊，加熱時(shí)間較短，熱影響面積較小。許多難以通過(guò)熔焊焊接的材料通常可以通過(guò)壓焊焊接成與母材強(qiáng)度相同的高質(zhì)量接頭。

1.2.2 熔焊是在焊接過(guò)程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過(guò)程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過(guò)程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護(hù)焊接時(shí)的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時(shí)，在焊條藥皮中加入對(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池，冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。

2 智能化焊接技術(shù)在工程中的應(yīng)用

2.1 合理使用實(shí)時(shí)智能控制技術(shù)

在智能焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，實(shí)時(shí)智能控制技術(shù)可以融入其中，創(chuàng)造現(xiàn)代焊接制造機(jī)制，提高整體焊接工作水平，同時(shí)理解技術(shù)難點(diǎn)。首先，對(duì)于焊接過(guò)程而言，屬于多個(gè)參數(shù)相互耦合的狀態(tài)，在非線性系統(tǒng)的支持下，直接影響焊縫的形成質(zhì)量，且其中很多不確定的因素，在一定程度上，需要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)學(xué)模型，并在科學(xué)分析的情況下，利用經(jīng)典與現(xiàn)行控制理論等開(kāi)展研究工作，明確其中的限制性問(wèn)題與挑戰(zhàn)。對(duì)于模擬焊工來(lái)說(shuō)，在實(shí)際工作中，他們具有一定的決策和操作功能，在科研過(guò)程中，他們改進(jìn)了特定的操作功能，以確保更好的焊接質(zhì)量。在此期間，有必要闡明焊接過(guò)程的特點(diǎn)和內(nèi)容，并介紹智能控制方法，如模擬控制技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)等。多元化技術(shù)貫穿焊接過(guò)程后，就可以達(dá)到現(xiàn)代化和進(jìn)步的管理目的。

在堆焊工作、無(wú)間隙焊接、有間隙焊接與對(duì)接焊接智能化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)各方面內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)分析，制定完善的管控方案，明確各方面要求與內(nèi)容。對(duì)于無(wú)填絲焊接工作中，應(yīng)明確正面與反面焊縫具體寬度，并開(kāi)展余高的管理控制工作，創(chuàng)建智能化的控制系統(tǒng)。在對(duì)接焊接工作中，需了解具體的焊接寬度與速度，并在科學(xué)管理的過(guò)程中，創(chuàng)建不確定系統(tǒng)，針對(duì)補(bǔ)償學(xué)習(xí)模糊神經(jīng)控制進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)，并滿足當(dāng)前的智能化焊接工作要求。

2.2 智能化焊接技術(shù)的協(xié)調(diào)

在使用智能焊接技術(shù)的過(guò)程中，必須做好相互之間的協(xié)調(diào)和管理，制定完善的控制方案，在合理協(xié)調(diào)的情況下提高工藝技術(shù)的應(yīng)用效果。首先，焊接是制造業(yè)的重要工藝技術(shù)之一。只有做好焊接技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，才能促進(jìn)制造業(yè)的良好發(fā)展和進(jìn)步。智能焊接技術(shù)的應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，明確實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)，在各個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新管理，提高整個(gè)技術(shù)的應(yīng)用效果。其次，在使用智能化焊接技術(shù)期間，需深入開(kāi)展研究工作，并在自動(dòng)控制系統(tǒng)的支持下，提升焊接技術(shù)的應(yīng)用效果，滿足當(dāng)前的技術(shù)性能要求，提升整體焊接技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量。最后，在使用傳感技術(shù)的過(guò)程中，需創(chuàng)建科學(xué)化與合理化的任務(wù)機(jī)制，了解其中的具體任務(wù)，并在科學(xué)創(chuàng)新的情況下，更好的完成當(dāng)前工作任務(wù)，全面提升整體工作效率與質(zhì)量。

2.3 合理使用視覺(jué)傳感技術(shù)方式

視覺(jué)屬于人類(lèi)在日常生活中感受外部信息的功能，而焊工的感官主要接收焊接過(guò)程中的視覺(jué)信息，并動(dòng)態(tài)進(jìn)行焊接加工，以確保焊接工作的質(zhì)量。在此期間，計(jì)算機(jī)技術(shù)可以用來(lái)正確處理人類(lèi)視覺(jué)的理解和信息，并且工作任務(wù)可以通過(guò)焊接過(guò)程傳感方法的支持來(lái)完成。當(dāng)前，我國(guó)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)得到了良好的發(fā)展與進(jìn)步，可以使用視覺(jué)方式觀察焊接熔池狀態(tài)，并真實(shí)反映焊接期間金屬熔化的動(dòng)態(tài)行為，在此期間，可以使用圖像的處理方式，獲取熔池中幾何形狀信息數(shù)據(jù)，并針對(duì)焊接熔深信息、溶透信息等進(jìn)行分析，開(kāi)展動(dòng)態(tài)化的焊接控制工作，提升整體工作效率與質(zhì)量，滿足當(dāng)前的發(fā)展需求。

在此期間，可以使用脈沖GTAW技術(shù)方式開(kāi)展工作，在熔池的正面與反面設(shè)置視覺(jué)傳感系統(tǒng)，能夠更好的獲取熔池正面與反面圖像，保證獲取熔池圖像的二維特征尺寸，并動(dòng)態(tài)化的獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息，更好的開(kāi)展正面與反面?zhèn)鞲行畔⒀芯抗ぷ?，提升整體研究工作效果。在此期間，還可以使用合理的技術(shù)方式，對(duì)接填充焊絲無(wú)縫隙熔池圖像中，可更好的提取三維特征，并進(jìn)行科學(xué)的研究，了解在焊接期間是否出現(xiàn)熔池表面下塌或是凸出的現(xiàn)象，保證提升整體狀態(tài)處理效果。同時(shí)，在實(shí)際工作中，有必要合理使用灰度分布反射圖方程的計(jì)算方法，獲取熔池的三維尺寸信息，更好地研究和分析，確保提升技術(shù)更好的應(yīng)用效果。在實(shí)際工作中，也可以使用多方向的熔池圖像采集方法，根據(jù)熔池前端的圖像，可以定義間隙的變化狀態(tài)，解決項(xiàng)目中的間隙焊縫問(wèn)題，獲得準(zhǔn)確的傳感數(shù)據(jù)信息，提高整體工作效果。另外，需開(kāi)展鋁合金熔池尺寸的控制工作，在動(dòng)態(tài)化管理與控制的情況下，將視覺(jué)傳感技術(shù)與實(shí)時(shí)控制技術(shù)融合在一起，通過(guò)科學(xué)方式解決問(wèn)題，提升整體技術(shù)水平。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，智能焊接技術(shù)的出現(xiàn)無(wú)疑是焊接領(lǐng)域的一個(gè)突破。它不僅更好地集成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，而且形成了更加科學(xué)的操作流程，這可以確保智能焊接水平非常直接有效。

參考文獻(xiàn)

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