自動(dòng)化焊接設(shè)備在港口機(jī)械設(shè)備制造中的應(yīng)用

胡建

[摘? ? 要]在我國(guó)港口事業(yè)快速發(fā)展的背景下，對(duì)港口機(jī)械設(shè)備制造水平要求不斷提升，傳統(tǒng)的焊接工藝效率低下，焊接質(zhì)量不高，已不能滿足港口機(jī)械結(jié)構(gòu)件焊接加工的實(shí)際需要。由于焊接工藝比較落后，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率大大下降，無(wú)法保證焊接質(zhì)量。自動(dòng)焊接設(shè)備是焊接技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的一種新型的焊接設(shè)備，廣泛應(yīng)用于港口機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，效果良好。

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化焊接;焊接設(shè)備;港口機(jī)械;機(jī)械設(shè)備;設(shè)備制造

[中圖分類號(hào)]TG409 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）12–00–02

Application of Automatic Welding Equipment in Port

Machinery and Equipment Manufacturing

Hu Jian

[Abstract]Under the background of the rapid development of my country's port industry， the requirements for the manufacturing level of port machinery and equipment have been continuously improved. The traditional welding process is inefficient and the welding quality is not high， which can no longer meet the actual needs of welding and processing of port machinery and structural parts. Because the welding process is relatively backward， the production efficiency of the product is greatly reduced， and the welding quality cannot be guaranteed. Automatic welding equipment is a new type of welding equipment that combines welding technology and automation technology. It is widely used in the field of port machinery and equipment with good results.

[Keywords]automated welding; welding equipment; port machinery; mechanical equipment; equipment manufacturing

1 自動(dòng)化焊接設(shè)備優(yōu)點(diǎn)分析

自動(dòng)焊接設(shè)備是一種集焊接技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)于一體的工程機(jī)械（圖1）。與傳統(tǒng)的手工焊接相比，自動(dòng)化焊接的效率大大提高，可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤(rùn)，很多企業(yè)都致力于研制新型自動(dòng)焊接設(shè)備，正在逐步取代傳統(tǒng)的手工焊接。自動(dòng)化焊接設(shè)備即焊接工作中運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，能夠自行進(jìn)行焊接工作和任務(wù)的，如焊接專機(jī)、焊接機(jī)器人等的設(shè)備。自動(dòng)化焊接設(shè)備相對(duì)于傳統(tǒng)焊接設(shè)備，能夠極大地提高焊接的效率和質(zhì)量，還可以改善操作工作的環(huán)境，有效保障工作人員的安全。

1.1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

港口機(jī)械設(shè)備制造一般采用自動(dòng)化焊接設(shè)備焊接各種材料，自動(dòng)化設(shè)備采用新型焊接技術(shù)對(duì)薄壁及非金屬材料進(jìn)行處理，可縮小接頭寬度，增加加工深度，防止加工件變形。對(duì)某些工藝要求較高的零件，可以采用自動(dòng)化焊接設(shè)備。用自動(dòng)焊接設(shè)備加工工程機(jī)械零件時(shí)，電弧主要集中在磁通層下，因此處理過(guò)程中損失的熱損失較小。自動(dòng)化焊接設(shè)備環(huán)保性能較好，可減少原材料用量，節(jié)約成本。

1.2 質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)

從質(zhì)量角度來(lái)看，自動(dòng)焊接設(shè)備最重要的部件是采用數(shù)字電子系統(tǒng)對(duì)預(yù)設(shè)的執(zhí)行步驟進(jìn)行完全自動(dòng)控制的機(jī)械組合。在港口機(jī)械產(chǎn)品的制造工序中，焊接設(shè)備所需的電流較大，熱量比較集中，可有效提高電弧的貫穿性，在劃線時(shí)還可提高劃線速度。與手工焊接相比，自動(dòng)焊接設(shè)備能大大提高工程機(jī)械的制造效率。采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)工程機(jī)械與焊機(jī)制造工藝過(guò)程進(jìn)行控制，可有效控制焊接速度和焊接范圍。實(shí)踐中，為提高焊接質(zhì)量，可根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整焊接參數(shù)。自動(dòng)焊接裝置用于制造具有高效率和穩(wěn)定焊接質(zhì)量的工程機(jī)械，使設(shè)備安裝在固定模具上。整個(gè)焊接工作是自動(dòng)化的，大大提高了人工操作的效率和港口機(jī)械設(shè)備的效率。自動(dòng)化設(shè)備主要依靠電力作業(yè)。用手工焊接生產(chǎn)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生焊接質(zhì)量問(wèn)題，影響整體生產(chǎn)。采用自動(dòng)控制裝置和數(shù)控電源，可使設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 成本優(yōu)勢(shì)

在傳統(tǒng)的港口機(jī)械設(shè)備的制造工序中，需要大量的焊接人員進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。這一制造狀態(tài)將大大增加港口機(jī)械設(shè)備過(guò)程中企業(yè)的人工成本。與傳統(tǒng)的手工焊接相比，自動(dòng)焊接裝置在港口機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，大大減少了相關(guān)焊接人員的數(shù)量，僅需購(gòu)置和日常維護(hù)人員，大大降低了港口機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)制造收益，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。傳統(tǒng)的手工焊接在焊接過(guò)程中易出現(xiàn)操作失誤和安全事故，對(duì)工作環(huán)境造成極大的不良影響，危及操作人員的安全。不但影響到機(jī)器的制造和企業(yè)的利益，也影響到員工自己的未來(lái)生活和發(fā)展。自動(dòng)設(shè)備用港口機(jī)械設(shè)備，用自動(dòng)機(jī)械代替人工，減少制造和焊接中的錯(cuò)誤，提高制造的整體質(zhì)量。與此同時(shí)，人員和工作量的減少也會(huì)大大減少，相應(yīng)地改善了生產(chǎn)工作環(huán)境。

2 自動(dòng)化焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)分析

2.1 焊接電源

在采用焊接電源自動(dòng)焊接裝置進(jìn)行機(jī)械零件焊接時(shí)，最重要的是保證加工安全。在選擇焊接電源時(shí)，要選擇逆變脈沖電源，確保數(shù)碼產(chǎn)品全部可用。如果電源連接到控制系統(tǒng)，必須確保接口支持它們之間的連接，并顯示相關(guān)的焊接參數(shù)。當(dāng)輸入焊接參數(shù)時(shí)，可使用示教器。應(yīng)根據(jù)實(shí)際焊接要求在線調(diào)整調(diào)整參數(shù)。與手工焊接不同，在采用自動(dòng)焊接設(shè)備焊接時(shí)，必須提高所選焊絲和電流的技術(shù)指標(biāo)。在焊機(jī)選型時(shí)，電流負(fù)荷率必須達(dá)到100 %。

2.2 主體與控制器

主控室自動(dòng)焊接設(shè)備的主控制器是主控單元的重要組成部分。所使用的材料必須具有耐腐蝕的特點(diǎn)，不具有放射性。自動(dòng)化焊體驅(qū)動(dòng)主要是交流伺服驅(qū)動(dòng)，其位置信息包括路徑測(cè)量系統(tǒng)，保持焊接的動(dòng)態(tài)性能就能達(dá)到符合實(shí)際生產(chǎn)要求的焊接精度。全系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)字化控制，用數(shù)字控制器完成設(shè)備系統(tǒng)的全部控制功能，配電網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備控制系統(tǒng)基本無(wú)電磁干擾，故焊接設(shè)備具有較好的可復(fù)用性。為避免控制器上的其他設(shè)備由于灰塵而誤動(dòng)，必須對(duì)其進(jìn)行除塵處理，以保證整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的可靠性。

2.3 檢測(cè)系統(tǒng)

自動(dòng)化焊接設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)主要具有如下功能。①弧線追蹤功能。焊接過(guò)程中在采用弧線跟蹤傳感器，為了使焊槍在這個(gè)范圍內(nèi)搖擺，必須預(yù)先設(shè)置好距離。測(cè)量電流值、電壓值，可進(jìn)行焊接調(diào)節(jié)，還可自動(dòng)校正編程位置偏差。②激光追蹤功能。在焊接過(guò)程中，要對(duì)焊接過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、煙塵、電磁等干擾，必須控制焊接接觸定位功能。每個(gè)焊接接頭的起始點(diǎn)必須在加工中確定。為提高確定起點(diǎn)的可靠性，在工件表面進(jìn)行涂覆處理，以提高判定起點(diǎn)的可靠性。

2.4 焊接變位機(jī)及夾具

為了確保自動(dòng)化焊接設(shè)備在港口機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，焊接定位器和緊固件可以在平焊或舟形焊接位置上形成焊接接頭，目前的自動(dòng)焊接設(shè)備大多具有焊接定位裝置。所組成的每一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸被用作自動(dòng)焊接裝置的外部軸系統(tǒng)，在焊接過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)與自動(dòng)焊接設(shè)備的協(xié)調(diào)、互動(dòng)。同時(shí)，定位器的高度也很重要。作為一個(gè)工件，其安裝與卸載是否方便有效非常重要。固定結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度。自動(dòng)化焊接時(shí)，應(yīng)選用具有高速裝夾功能的機(jī)構(gòu)，以防止工件在裝夾、焊接過(guò)程以及裝夾和卸載過(guò)程中變形（見圖2）。

2.5 操作軟件及弧焊軟件包

為了使焊接設(shè)備完全自動(dòng)化，操作軟件包和自動(dòng)焊機(jī)裝置均配有操作軟件和弧焊軟件包，必須具有下列功能。①可實(shí)現(xiàn)軸與自動(dòng)焊接裝置的焊接連接控制。②支持動(dòng)態(tài)檢測(cè)和跟蹤功能的實(shí)現(xiàn)。③實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整焊接參數(shù)的功能。④可靈活切換多種焊接工藝，如連續(xù)焊工藝、多層焊接工藝、多道焊接工藝等。⑤實(shí)現(xiàn)全焊接自診斷和保護(hù)功能。⑥具有足夠多功能的接口，可實(shí)現(xiàn)與相關(guān)外部設(shè)備的可靠連接。

3 自動(dòng)焊接設(shè)備在港口機(jī)械設(shè)備制造中應(yīng)用存在的問(wèn)題

3.1 裝置技術(shù)水平不高

自動(dòng)焊接設(shè)備出現(xiàn)和應(yīng)用的時(shí)間并不長(zhǎng)，實(shí)際上就是自動(dòng)化技術(shù)衍生的自動(dòng)焊接設(shè)備時(shí)代。國(guó)內(nèi)自動(dòng)化焊接設(shè)備總體技術(shù)水平不高，設(shè)備存在一些缺陷。由于設(shè)備技術(shù)水平不高，嚴(yán)重影響了自動(dòng)化焊接設(shè)備在港口機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用效果，不能充分發(fā)揮作用。

3.2 設(shè)備運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)不足

自動(dòng)焊接裝置比手工焊接操作效率和質(zhì)量高，盡管干擾和限制較小，但作為機(jī)械的設(shè)備必然要長(zhǎng)期使用，不可避免地從根本上影響了焊接和港口機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量和效果。目前我國(guó)港口機(jī)械設(shè)備企業(yè)在使用自動(dòng)化焊接設(shè)備時(shí)，缺乏對(duì)設(shè)備的維護(hù)意識(shí)，使得該設(shè)備很難發(fā)揮其最大的價(jià)值。

4 自動(dòng)焊接設(shè)備在港口機(jī)械設(shè)備制造中應(yīng)用策略

4.1 提高設(shè)備的技術(shù)水平

首先，提高設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值，優(yōu)化自動(dòng)焊接設(shè)備在港口機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用;提高自動(dòng)焊接設(shè)備的技術(shù)內(nèi)容，改進(jìn)設(shè)備設(shè)計(jì)和詳細(xì)工作程序;最后，制作自動(dòng)化焊接裝置的裝置整體適用性，克服目前應(yīng)用的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接裝置的功能要求。

4.2 重視自動(dòng)化焊接設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)

在長(zhǎng)期運(yùn)行后，自動(dòng)焊接設(shè)備受到設(shè)計(jì)、制造等因素的影響，必然會(huì)出現(xiàn)大小問(wèn)題和故障。常規(guī)生產(chǎn)對(duì)機(jī)器的生產(chǎn)質(zhì)量有不良影響。自動(dòng)化焊接設(shè)備的日常維護(hù)與保養(yǎng)是企業(yè)及相關(guān)人員十分關(guān)注的問(wèn)題，以保證焊接及工程機(jī)械的制造質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

在推進(jìn)工業(yè)4.0，制造智能化以及機(jī)械制造業(yè)快速發(fā)展和升級(jí)的背景下，焊接設(shè)備的創(chuàng)新和發(fā)展也取得了很大的進(jìn)展。將自動(dòng)化技術(shù)與焊接設(shè)備相結(jié)合，使焊接工藝更精確，效果更理想。焊接過(guò)程更可控，對(duì)提高焊接品質(zhì)和其他方面都具有非同尋常的意義。同時(shí)，進(jìn)一步加大自動(dòng)化焊接設(shè)備的應(yīng)用與推廣，也會(huì)使機(jī)械制造業(yè)的整體發(fā)展更加有前景，開發(fā)方向更加明確。

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