焊接技術(shù)認(rèn)識(shí)與發(fā)展

陳華偉

【摘 要】焊接技術(shù)作為材料成型重要手段之一，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要金屬加工工藝。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、建筑、船舶、石油化工、騎車、電力、電子、鍋爐和壓力容器、航空航天和軍工等產(chǎn)業(yè)部門。焊接要考慮那兩個(gè)問(wèn)題，怎樣才能焊上，怎樣才能焊好。對(duì)于發(fā)展最早，應(yīng)用最廣的焊條電弧焊來(lái)說(shuō)，有著操作靈活、方便，帶焊接都裝配要求低，可焊金屬材料廣等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在焊接質(zhì)量不易保障，生產(chǎn)率低等缺點(diǎn)。隨著焊接技術(shù)向著自動(dòng)化、柔性化和智能化方向發(fā)展。出現(xiàn)了埋弧自動(dòng)焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等常用電弧焊方法以及一些新興的從傳統(tǒng)的熔化焊接轉(zhuǎn)向固相焊接、精細(xì)焊接等特種焊接技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】焊接特點(diǎn);焊條電弧焊;智能化

被稱為“鋼鐵裁縫”的金屬焊接是一種不同于鉚接，螺栓連接，鍵連接、銷連接等的一種可以把兩種金屬工件在分子或原子層面緊密結(jié)合在一起的一種連接方式。雖然相對(duì)于直接澆注成型來(lái)說(shuō)強(qiáng)度會(huì)差一些。但是對(duì)于石油化工機(jī)械中的一些化工容器、反應(yīng)塔、加熱爐等，就需要利用大量的焊接了。

焊接結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)：焊接的接頭強(qiáng)度高、形式簡(jiǎn)單，焊接應(yīng)用范圍廣、應(yīng)用場(chǎng)合多，適合制備密閉容器如油罐等，制造大型結(jié)構(gòu)周期短、成本低。但是也有一些缺點(diǎn)：如焊接的結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生氣孔、裂紋、夾渣等問(wèn)題，對(duì)性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。焊接的應(yīng)力和變形易造成裂紋產(chǎn)生，殘余應(yīng)力對(duì)其穩(wěn)定性也會(huì)造成極大影響。

焊接要考慮那兩個(gè)問(wèn)題，怎樣才能焊上，怎樣才能焊好。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，老師講到我們我們之中沒(méi)有一個(gè)人能夠成功把兩塊金屬焊接在一起。我們實(shí)驗(yàn)的是手工電弧焊：引弧方式采用敲擊法和劃擦法兩種方法。在引弧時(shí)我注意到很難控制好力度，利用劃擦法時(shí)動(dòng)作太快容易發(fā)生焊條與焊件黏在一起的情況，或是上拉太快提的太高而引弧失敗。在運(yùn)條過(guò)程中要保證運(yùn)條角度和焊條擺動(dòng)，在擺動(dòng)時(shí)停留的位置也會(huì)影響焊接質(zhì)量。應(yīng)確保焊條一直處在焊縫中央，手腕擺動(dòng)手不動(dòng)。此外，在焊接時(shí)我發(fā)現(xiàn)，飛濺比較多。這是因?yàn)殡娀∵^(guò)長(zhǎng)，造成電弧不穩(wěn)定，飛濺多，熔深淺，易產(chǎn)生氣孔。一條質(zhì)量好的焊縫是由無(wú)數(shù)個(gè)大小一致而又連續(xù)不斷的熔池凝固而成的，就焊縫外觀質(zhì)量來(lái)說(shuō)，寬窄一致、高低相等、焊波均勻也是與熔池密切相關(guān)的。因此，形成正常熔池是操作的核心。

焊接技術(shù)發(fā)明至今已有百余年的歷史，工業(yè)生產(chǎn)中的大量重要產(chǎn)品，如石油化工、機(jī)械、航空、航天中產(chǎn)品的生產(chǎn)制造都離不開(kāi)焊接技術(shù)。當(dāng)前，新興工業(yè)的發(fā)展迫使焊接技術(shù)不斷前進(jìn)，如全自動(dòng)焊技術(shù)，以及焊接機(jī)器人。以及一些特種焊接技術(shù)。

在西氣東輸過(guò)程中應(yīng)用的全自動(dòng)焊技術(shù)：在西氣東輸工程中成功使用的外焊自動(dòng)根焊技術(shù)有：PWT 自動(dòng)根焊+RMS 自動(dòng)焊填蓋技術(shù)和內(nèi)焊機(jī)自動(dòng)焊技術(shù)，自動(dòng)焊技術(shù)在大口徑長(zhǎng)輸管道建設(shè)上，擁有無(wú)可爭(zhēng)議的效率和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。[1]

進(jìn)入了工業(yè)實(shí)用階段得焊接機(jī)器人技術(shù)：據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界擁有的工業(yè)機(jī)器人中，25%～50%寫(xiě)是用于焊接的，在汽車和金屬制品工業(yè)中尤為突出。在當(dāng)今世界性大型的工業(yè)展覽會(huì)中可以看到在代表著人類智慧和進(jìn)步的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展中，焊接機(jī)器人的應(yīng)用總是占據(jù)引人矚目的地位。這表明了焊接技術(shù)正迅速地向著高度機(jī)械化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。[2]

焊接自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)我國(guó)裝備制造業(yè)由大到強(qiáng)轉(zhuǎn)變的基石，是裝備制造業(yè)由粗放型、作坊式的經(jīng)營(yíng)模式向高技術(shù)、集約型轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志。通過(guò)焊接自動(dòng)化工藝技術(shù)裝備，可以提高

焊接加工效率和質(zhì)量、降低能源和材料消耗、節(jié)約成本、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境，從而對(duì)提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。我國(guó)焊接自動(dòng)化的產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有必然性，具體體現(xiàn)在以下方面：

（1）、提高焊接效率

焊接加工是中國(guó)制造企業(yè)最主要的加工手段之一，研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以焊接工藝為主導(dǎo)的制造企業(yè)焊接工時(shí)約占產(chǎn)品制造總工時(shí)的 10%-30%，焊接成本約占產(chǎn)品制造總成本的 20-30%，企業(yè)從事焊接工作的人員數(shù)量約占全體員工的20-30%。提高焊接加工的自動(dòng)化水平，對(duì)企業(yè)節(jié)約成本，提高效率并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性高速發(fā)展具有重要意義。以工程機(jī)械典型結(jié)構(gòu)件為例，焊接機(jī)器人工作站的工作效率為手工焊接的5倍，大幅提高生產(chǎn)效率的同時(shí)降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）、提升產(chǎn)品質(zhì)量

在采用手工焊接工藝的制造過(guò)程中，人工控制焊接過(guò)程（起弧、收弧、焊接軌跡及參數(shù)設(shè)置等）的不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定導(dǎo)致焊縫成型不好，容易在焊接部位產(chǎn)生氣孔、裂紋、未熔合等缺陷。在采用自動(dòng)化焊接工藝的制造過(guò)程中，電弧燃燒穩(wěn)定，連結(jié)處成分均勻，焊縫成型好、焊縫接頭少、填充金屬熔敷率高。焊接工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的存儲(chǔ)與輸出，可以保證工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性，保證特殊焊接要求的實(shí)現(xiàn)和焊縫質(zhì)量的重現(xiàn)性。由于焊接自動(dòng)化在提升產(chǎn)品質(zhì)量方面具有優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化焊接已經(jīng)開(kāi)始逐步取代手工焊接成為焊接加工的主要方法。

（3）、降低營(yíng)運(yùn)成本

隨著勞動(dòng)力成本的不斷上升，焊接自動(dòng)化裝備性能、效率的不斷提高以及價(jià)格的逐漸降低，自動(dòng)化焊接和手工焊接相比較長(zhǎng)期來(lái)看具有成本優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，焊接自動(dòng)化裝備具有的高效率、高穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)使得制造廠商可以較快的收回焊接系統(tǒng)的投入成本并提高焊接質(zhì)量。

（4）、改善操作環(huán)境

手工操作的焊接作業(yè)被公認(rèn)為是一種有害的作業(yè)工種，2002年由衛(wèi)生部和勞動(dòng)保障部公布的我國(guó)法定職業(yè)病目錄中，正式列入了電焊工塵肺、電光性眼炎等焊接職業(yè)病，同時(shí)還列入了對(duì)焊接職業(yè)可能產(chǎn)生危害的錳及其化合物中毒、一氧化碳中毒、職業(yè)性放射性疾病、電光性皮炎及金屬煙熱等職業(yè)病。焊接自動(dòng)化裝備將手工操作變?yōu)樽詣?dòng)化機(jī)械操作，操作工人遠(yuǎn)離焊接現(xiàn)場(chǎng)，能夠避免上述職業(yè)病的發(fā)生，同時(shí)工人勞動(dòng)強(qiáng)度也得到了極大降低。通過(guò)焊接自動(dòng)化裝備與自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、自動(dòng)化檢測(cè)等其他系統(tǒng)的配套，可組成自動(dòng)生產(chǎn)線，能夠極大改善生產(chǎn)車間內(nèi)的整體環(huán)境狀況。

中國(guó)改革開(kāi)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(lái)進(jìn)步非?？?，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)已具備了向自動(dòng)化、智能化快速發(fā)展的前提條件。

近年來(lái)隨著制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，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(lái)越受到焊接生產(chǎn)企業(yè)的重視。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(lái)整個(gè)制造業(yè)生產(chǎn)效率的提高，其綜合應(yīng)用的分析和研究，對(duì)促進(jìn)現(xiàn)代科技體系的發(fā)展，具有一定的理論意義和實(shí)際意義。可以預(yù)測(cè)，中國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化、智能化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)！

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳立斌.管道焊接技術(shù)的發(fā)展及對(duì)未來(lái)的展望[J].2004年《電焊機(jī)》雜志增刊，2004：141.

[2] 張厚潑.中國(guó)焊接技術(shù)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J].《科學(xué)與財(cái)富》，2014，5：61

[3] 關(guān)橋.我國(guó)現(xiàn)代運(yùn)載工具制造工程中的特種焊接技術(shù)[J].《與時(shí)俱進(jìn) 追求卓越——中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)四十周年、中國(guó)焊接協(xié)會(huì)十五周年紀(jì)念文集》，2002：49

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