工程機(jī)械焊接工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

吳雪飛 段紅濤 王生章

摘要：本文首先簡單介紹工程機(jī)械制造所涉及到的主要焊接工藝，其次從焊接設(shè)備、焊接工藝操作、焊接組織形式等方面對工程機(jī)械焊接工藝的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，最后對工程機(jī)械焊接工藝節(jié)能環(huán)保、自動化兩方面發(fā)展趨勢進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械;焊接工藝;發(fā)展現(xiàn)狀

0? 引言

工業(yè)行業(yè)的發(fā)展對于我國城市化建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)的提高有著重要作用。新時期背景下，如何提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗，已經(jīng)成為工程機(jī)械制造企業(yè)未來發(fā)展中的重要研究內(nèi)容。為此，本文以機(jī)械焊接工藝為切入點(diǎn)，對現(xiàn)階段我國工程機(jī)械制造的主要焊接工藝、工程機(jī)械焊接工藝的發(fā)展現(xiàn)狀以及其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行研究。

1? 工程機(jī)械制造主要焊接工藝

現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國工程機(jī)械行業(yè)取得了很大進(jìn)步，各種先進(jìn)焊接工藝層出不窮。根據(jù)焊接方式進(jìn)行劃分，主要可分為三大類：①全自動焊。所謂全自動焊，指的是借助自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動焊接。全自動焊不僅能夠保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，并且還能夠減少人工操作，降低人力資源成本;②半自動焊。與全自動焊原理相似，主要借助焊接專機(jī)進(jìn)行焊接操作，但需要工作人員輔助操作，與全自動焊相比自動化程度稍低。例如開環(huán)控制型自動焊接專機(jī)、自適應(yīng)控制自動化焊接專機(jī)等;③手工焊接。顧名思義，手工焊接主要以人工為主，依靠焊接變位機(jī)進(jìn)行焊接操作。手工焊接對于焊接人員焊接水平要求較高，且各個焊接工作環(huán)節(jié)都需要焊接人員獨(dú)立完成，操作難度大、勞動強(qiáng)度高。

現(xiàn)階段，很多工程機(jī)械制造企業(yè)為提高整體焊接質(zhì)量與焊接效率，在一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的焊接方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了流水線作業(yè)的工作模式，并在實(shí)際生產(chǎn)制造過程中合理分配全自動焊接、半自動焊接與手工焊接，保證整體生產(chǎn)工序節(jié)拍穩(wěn)定，達(dá)到均衡生產(chǎn)的目的，以此實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益的有效提高。

2? 工程機(jī)械焊接工藝發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 焊接設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

我國是一個工業(yè)大國，工業(yè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展不僅能夠提高國家整體經(jīng)濟(jì)水平，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)對民生的改善，推動城市化建設(shè)進(jìn)程，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。與海外發(fā)達(dá)國家相比，我國由于起步較晚，在焊接設(shè)備、焊接工藝、焊接方法等方面存在很大差距。傳統(tǒng)的機(jī)械焊接設(shè)備只能將其應(yīng)用于材料連接當(dāng)中，設(shè)計(jì)原理非常簡單，并且其應(yīng)用范圍也十分有限，設(shè)備做工粗糙，不僅整體美觀度不夠，其焊機(jī)效率還非常低。新世紀(jì)以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，工程機(jī)械焊接設(shè)備制造方面取得了很大突破，已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化、自動化，拉近了與國外發(fā)達(dá)國家之間的距離。從目前來看，我國手工焊接、自動化焊接等方面均取得了較為理想的進(jìn)步。首先，在手工焊接方面，焊接變位機(jī)得到了大力研發(fā)與推廣，在很大程度上提高了人工焊接質(zhì)量與焊接效率，能夠達(dá)到仰焊、立焊、橫焊所無法實(shí)現(xiàn)的效果。另外，在自動化焊接設(shè)備方面，智能技術(shù)、自動化技術(shù)在工程機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，衍生了焊接機(jī)器人、自動焊接專機(jī)等先進(jìn)焊接設(shè)備。借助這些先進(jìn)焊接設(shè)備，只需要在其中錄入?yún)?shù)即可讓其自動進(jìn)行焊接操作，不僅降低了人工勞動量，并且還在很大程度上提高了焊接的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度，使得工程機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)效率得到大幅度提高?，F(xiàn)階段，焊接機(jī)器人在我國工程機(jī)械行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，使一些金屬、汽車零件的制造更加標(biāo)準(zhǔn)化、精確化。

2.2 焊接工藝操作現(xiàn)狀

工程機(jī)械焊接過程中應(yīng)用的連接工藝分為很多種，例如螺紋連接工藝、銷連接工藝、配焊連接工藝等。目前來看，我國工程機(jī)械領(lǐng)域中最為常用的兩種工藝便是螺紋連接工藝與銷連接工藝。其中，螺紋連接工藝在拆卸、連接方式等方面有著很大優(yōu)勢，但與銷連接工藝相比，螺紋銜接工藝的應(yīng)用范圍較少。銷連接工藝在一般機(jī)械焊接生產(chǎn)過程中都會有所應(yīng)用，應(yīng)用范圍十分廣泛，借助銷連接工藝，能夠在很大程度上提高機(jī)械焊接質(zhì)量與焊接效率，是我國工程機(jī)械領(lǐng)域中最為重要的焊接工藝之一。另外，配焊連接工藝的應(yīng)用，能夠在一定程度上降低機(jī)械焊接的難度?？偠灾?，在焊接一些操作難度相對較低的工程機(jī)械時，若無法準(zhǔn)確把控其零部件的具體位置，則需要焊接人員對相關(guān)零件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證焊接能夠順利進(jìn)行。但是，在配焊過程中，難免會使機(jī)械設(shè)備表面出現(xiàn)一定損傷，因此應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行工藝的合理選擇，并在應(yīng)用配焊工藝之間做好防范約束工作，保證提高焊接效率的同時，能夠在最大程度上保證焊接質(zhì)量。

2.3 焊接組織發(fā)展現(xiàn)狀

目前來看，我國工程機(jī)械焊接的基本組織形式主要分為以下兩種：①固定式焊接。固定式焊接可以劃分為分散固定式焊接、集中固定式焊接兩種方式。在實(shí)際應(yīng)用過程中，集中固定式焊接主要應(yīng)用于小批量生產(chǎn)的機(jī)械工程當(dāng)中，若機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模較大，則需要采用分散固定式焊接方式。分散固定式焊接方式實(shí)質(zhì)上是對焊接過程進(jìn)行節(jié)點(diǎn)劃分，另外，在實(shí)現(xiàn)組件焊接、部件焊接、整體焊接的同時，還能夠大幅度提高機(jī)械生產(chǎn)效率，是企業(yè)工程機(jī)械制造過程中常用的一種焊接組織形式;②移動式焊接。顧名思義，所謂移動式焊接，就是指在焊接地點(diǎn)、焊接人員等方面具有一定的變動。一般情況下，移動式焊接會不斷出現(xiàn)焊接設(shè)備地點(diǎn)轉(zhuǎn)移的情況，并且焊接人員也有著一定的不固定性。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，移動式焊接主要應(yīng)用于規(guī)模更大的焊接生產(chǎn)過程中。例如，汽車制造企業(yè)的流水線焊接。

3? 工程機(jī)械焊接工藝發(fā)展趨勢

3.1 節(jié)能環(huán)保

基于可持續(xù)發(fā)展理念，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為我國工業(yè)發(fā)展的重要趨勢和原則?，F(xiàn)階段，我國不斷提出各種節(jié)能減排目標(biāo)，并應(yīng)用于諸多行業(yè)當(dāng)中。因此，工程機(jī)械焊接工藝也應(yīng)該朝著節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。由于我國工程機(jī)械焊接起步較晚，雖然近年來取得了較為理想的成果，但與一些發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距，因此應(yīng)該更加側(cè)重于在節(jié)能環(huán)保高效技術(shù)焊接技術(shù)方面的研究與發(fā)展。

首先，振動時效處理技術(shù)的應(yīng)用。振動時效最大特點(diǎn)便是節(jié)能環(huán)保、應(yīng)用成本低，其主要借助受控振動能量實(shí)現(xiàn)對機(jī)械工件的處理，能夠在很大程度上降低工件的殘余應(yīng)力。與傳統(tǒng)的熱時效處理技術(shù)相比，振動時效處理在成本、能源消耗等方面能夠達(dá)到其十分之一，具有十分理想的應(yīng)用效果。不僅如此，振動時效處理還具有周期短、效率高的優(yōu)勢，通常在30-60分鐘之間便可完成。現(xiàn)階段，時效振動處理已經(jīng)完全取代了亞共振處理，解決了亞共振處理技術(shù)工藝操作復(fù)雜、噪音大、應(yīng)用面窄等弊端，是保證工程機(jī)械焊接工藝節(jié)能環(huán)保發(fā)展的重要技術(shù)。

其次，隨焊錘擊法的應(yīng)用。隨焊錘擊法是指通過對焊縫、近縫區(qū)的不斷錘擊，從而達(dá)到降低金屬塑性影響的工藝技術(shù)。隨焊錘擊法在工程機(jī)械焊接中的應(yīng)用，能夠在很大程度上提高焊接質(zhì)量，大幅度節(jié)約焊接能源與成本，對工程機(jī)械制造企業(yè)而言具有十分重要的作用。在實(shí)際焊接過程中，由于機(jī)械試件、焊接條件的不同，隨焊錘擊法還在原有基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了能夠調(diào)節(jié)的隨焊錘擊方式。新型隨焊錘擊方式能夠?qū)﹀N擊頻率進(jìn)行有效控制，能夠保證處理金屬焊接過程中產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)變得到有效釋放，對于焊接接頭疲勞強(qiáng)度有著很大提高。另外，對于可調(diào)節(jié)隨焊錘擊方式還在能夠有效控制錘擊的力度、錘擊距離。故而，在進(jìn)行機(jī)械焊接的過程中，若焊接材料與環(huán)境發(fā)生變化，能夠進(jìn)行隨時調(diào)整，在很大程度上提高了工程機(jī)械的焊接效率。

3.2 自動化發(fā)展

自動化是工程機(jī)械焊接工藝未來發(fā)展的重要趨勢，雖然現(xiàn)階段我國工程機(jī)械制造自動化取得了一定成果，但仍有很大發(fā)展空間。

首先，精密高效化。未來發(fā)展過程中，精密高效化是自動化機(jī)械焊接技術(shù)的重要發(fā)展方向，除需要加強(qiáng)相關(guān)研究力度之外，還應(yīng)該根據(jù)行業(yè)情況制定一定的政策支持。機(jī)械制造發(fā)展是促進(jìn)城市化建設(shè)的重要推動力，因此，應(yīng)該不斷提高對機(jī)械制造產(chǎn)品關(guān)系數(shù)與質(zhì)量要求，不斷對生產(chǎn)制造設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化與更新。除此之外，還應(yīng)該加強(qiáng)管理，保證各個機(jī)械焊接環(huán)節(jié)的質(zhì)量，提高自動化技術(shù)的精準(zhǔn)度，在最大程度上實(shí)現(xiàn)自動化焊接技術(shù)的精密化、高效化。

其次，柔性化。柔性化是自動化焊接技術(shù)發(fā)展的重要關(guān)鍵，需要根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際需求進(jìn)行有序管理。未來發(fā)展過程中，應(yīng)該合理利用土地資源，在滿足實(shí)際生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，節(jié)約生產(chǎn)成本。另外，還應(yīng)該加強(qiáng)對焊接設(shè)備提出更高的要求，明確具體生產(chǎn)焊接需求，保證焊接設(shè)備的選擇具有合理性、科學(xué)性，充分體現(xiàn)出自動化技術(shù)的柔性化。

最后，網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)階段，大多數(shù)自動化焊接技術(shù)都是通過計(jì)算機(jī)直接控制焊接設(shè)備，部分規(guī)模較大的生產(chǎn)企業(yè)采用局域網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)。但隨著科學(xué)水平的不斷提高，未來發(fā)展過程中對于通訊管理有了更高的要求，在實(shí)際焊接過程中，應(yīng)該朝著一體化自動焊接設(shè)備的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對自動化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化管理。這樣，不僅能夠在一定程度上提高安全程度，并且還能夠降低人工工作量，降低人力資源成本。

4? 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段，我國在工程機(jī)械焊接工藝方面取得了較為理想的發(fā)展成果，在很大程度上提高了機(jī)械制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。智能化、自動化等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用使機(jī)械焊接工藝發(fā)生的重要改革。在未來發(fā)展過程中，應(yīng)該堅(jiān)持自動化發(fā)展路線，在現(xiàn)有的自動化焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)柔性化、高效化、精密化發(fā)展，同時秉承可持續(xù)發(fā)展理念，應(yīng)用振動時效處理、隨焊錘擊等方式實(shí)現(xiàn)機(jī)械焊接的節(jié)能環(huán)保。

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