工程機(jī)械中高效焊割技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王孝強(qiáng)

（阿克蘇地區(qū)庫(kù)車(chē)中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，新疆庫(kù)車(chē) 842000）

焊割工序在生產(chǎn)工程機(jī)械的產(chǎn)品過(guò)程中充當(dāng)非常重要的角色，在整個(gè)結(jié)構(gòu)件的工作量中能占到55%~75%[1]。影響焊接結(jié)構(gòu)部件整體質(zhì)量及使用效果的關(guān)鍵因素就是焊接切割方法，直接影響著整個(gè)工程機(jī)械的質(zhì)量，其影響包括機(jī)械設(shè)備是否能夠穩(wěn)定的進(jìn)行運(yùn)作以及使用壽命是否長(zhǎng)久等[2]。將材料進(jìn)行分離主要運(yùn)用的是工程機(jī)械中的切割技術(shù)，而將不同金屬通過(guò)電弧產(chǎn)生的高溫與焊接材料進(jìn)行結(jié)合進(jìn)而形成強(qiáng)度較高的接頭，這種加工技術(shù)就是通常所說(shuō)的焊接技術(shù)。

1 工程機(jī)械焊割技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 火焰切割

火焰切割這項(xiàng)技術(shù)使下料時(shí)經(jīng)常使用到的切割方法，它可以利用天然氣、丙烷、乙炔等這些可燃?xì)怏w與氧氣等助燃?xì)怏w產(chǎn)生火焰，而后在切割相關(guān)材料，其工作的原理是利用金屬的可燃性，火焰切割可以對(duì)厚度2~120cm 的金屬進(jìn)行切割，但是對(duì)厚度在1cm 以下的板材進(jìn)行切割時(shí)容易發(fā)生變形的現(xiàn)象[3]。整體來(lái)說(shuō)，火焰切割的適用范圍比較廣，而且設(shè)備的成本比較低廉，但是它對(duì)氣體安全性的要求比較高，而且切割縫隙不夠光滑，焊接之前需要對(duì)割縫進(jìn)行打磨處理。現(xiàn)在我國(guó)大部分的企業(yè)都在使用數(shù)控火焰切割的方法，在切割要求比較簡(jiǎn)單時(shí)具有一定的可行性，但是在進(jìn)行一些形狀比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)件比較大的產(chǎn)品時(shí)，不能夠很好地應(yīng)對(duì)，效率相對(duì)較低。

1.2 CO2 氣體保護(hù)氣體焊

在現(xiàn)場(chǎng)焊接工作開(kāi)展過(guò)程中，大多數(shù)企業(yè)都是將半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w，作為保護(hù)實(shí)心焊接的主要內(nèi)容，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)有效焊接，其實(shí)際工作原理就是利用焊絲和工件之間產(chǎn)生的電弧融化母材料與焊接材料。使用二氧化碳?xì)怏w來(lái)保護(hù)氣體焊能夠提高焊接的基本質(zhì)量及生產(chǎn)效率，同時(shí)也能夠保證焊絲自動(dòng)送絲，融化更多量的金融。二氧化碳保護(hù)焊一般應(yīng)用的是明弧焊接，更方便觀察溶池的基本情況。而且其操作也更加便捷，并不需要操作人員擁有極高的專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)，最重要的是二氧化碳保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的焊接功能。

此外伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)機(jī)械手進(jìn)行焊接，在作業(yè)過(guò)程中將運(yùn)條和焊絲按照實(shí)際工序進(jìn)行操作，由于有電弧的充分保護(hù)，焊接過(guò)程也就更加集中，同時(shí)其焊接整體效率得到了有效提高，溶池相應(yīng)減小，熱影響區(qū)域變窄，而且傳統(tǒng)焊接容易出現(xiàn)的變形情況，在使用氣體焊后也得到了明顯降低，其開(kāi)裂的情況也得到了充分控制。在以比較薄的板材為主的焊接工作中采用CO2氣體和氬氣混合的氣體進(jìn)行焊接，可以有效減少產(chǎn)品飛濺現(xiàn)象，并且能夠使機(jī)械產(chǎn)品具有更加美觀的外觀和優(yōu)秀的內(nèi)部質(zhì)量[4]。

1.3 焊接變位機(jī)械

為了使工程機(jī)械焊接的焊縫保持在相當(dāng)有利的位置，所以需要在焊接中配備焊接變位機(jī)械，讓它的回轉(zhuǎn)軸當(dāng)成外部軸，保持和焊接能夠協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)。變位機(jī)可以通過(guò)調(diào)整高度來(lái)使工件的裝卸需求得到滿足，從而使生產(chǎn)施工更加方便快捷。與此同時(shí)，通過(guò)合理配置變位機(jī)與一定的裝夾工具，進(jìn)一步降低了整體焊接工作的難度，有效提高裝配效率，縮短裝配實(shí)踐，全方位的提高機(jī)械的裝配焊接質(zhì)量。變位機(jī)已經(jīng)逐漸成為我國(guó)工程機(jī)械必不可少的設(shè)備[5]。如今變位機(jī)在我國(guó)的工程機(jī)械相關(guān)行業(yè)，有了迅速的發(fā)展，并且被廣泛應(yīng)用，變位機(jī)的型號(hào)、規(guī)格、品種已經(jīng)非常豐富，面世的差不多有十多個(gè)系列，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸形成一個(gè)比較大的行業(yè)。

2 工程機(jī)械的高效焊割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 等離子切割機(jī)

等離子切割技術(shù)可以通過(guò)與不同的氣體記性配合能夠切割一些氧氣所不能進(jìn)行切割或者很難切割的金屬，等離子切割在對(duì)鈦、鎳、鋁、銅、不銹鋼等這些有色金屬的切割上起到很好的切割作用。比如在進(jìn)行普通的碳素鋼薄板的切割時(shí)，等離子切割技術(shù)的速度要比用氧氣切割的技術(shù)的速度要快5~6 倍，隨著熱產(chǎn)生變形情況的不斷降低，熱影響區(qū)也就減小。其中離子切割技術(shù)（如精細(xì)等）的應(yīng)用使切割作業(yè)具有更高的精確度和更快的切割速度，其機(jī)床和精細(xì)的等離子切割電源能夠通過(guò)智能化的技術(shù)有效控制好氣體的流量，對(duì)板材進(jìn)行圓孔切割，這種氣割技術(shù)在現(xiàn)在的切割工業(yè)中算得上是非常先進(jìn)的切割方法了。但是等離子切割技術(shù)也有其自身的弱點(diǎn)，比如其在進(jìn)行切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多金屬煙塵、對(duì)人體有害的氣體、電磁輻射，所以在運(yùn)用等離子技術(shù)進(jìn)行工作時(shí)要配到好專(zhuān)業(yè)的護(hù)目鏡和面罩，防止弧光灼傷眼睛和皮膚，并且在施工場(chǎng)所必須要進(jìn)行通風(fēng)，工作人員要佩戴性能較好的防塵過(guò)濾口罩，防止工作人員吸入過(guò)多的金屬煙塵，對(duì)身體造成一定的損害。

2.2 激光切割

所謂的激光切割就是使用高功率高密度的激光光束對(duì)需要切割的金屬進(jìn)行照射，快速加熱金屬，使金屬達(dá)到汽化的溫度，從而由于蒸發(fā)的作用使板材產(chǎn)生空洞，隨著激光光束的移動(dòng)孔洞連續(xù)延長(zhǎng)并且形成較窄的切縫，從而完成切割。激光切割具有很多的好處，例如在切割完成后切縫的邊緣更加平整，而且沒(méi)有出現(xiàn)氧化物等物質(zhì)，不需要進(jìn)行二次加工就能直接進(jìn)行裝配，從而從很大的程度上提高生產(chǎn)的效率，減少在人工方面的成本。激光切割在現(xiàn)在的工程機(jī)械應(yīng)用中主要是進(jìn)行三維成型件下料和平板的下料等[6]。在科技進(jìn)步的過(guò)程中，激光切割技術(shù)也得到了進(jìn)步，傳統(tǒng)的固體激光轉(zhuǎn)換為光纖激光，激光其中有70%應(yīng)用在了8mm 以下的較薄板材的切割中，20%用在了12mm 以下的中厚板材的切割上。激光切割的速度比較快，能夠高速切割物體，節(jié)約下料時(shí)間和資金投入成本，同時(shí)能夠防止切割時(shí)板材發(fā)生變形的問(wèn)題。另外，激光切割時(shí)產(chǎn)生的污染物也比較少，能夠有效減少對(duì)空氣的污染，保證工作的環(huán)境。在將來(lái)，激光切割會(huì)在工程機(jī)械制造行業(yè)得到更好的應(yīng)用，也會(huì)成為最標(biāo)準(zhǔn)、最常用的切割技術(shù)。

2.3 柔性組合夾具

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)著當(dāng)前工程機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步，品種繁多、定制化小批量生產(chǎn)具有很大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)代產(chǎn)品的更新速度比較快，專(zhuān)用的夾具以及品種繁多的夾具，暫不生產(chǎn)時(shí)，就會(huì)造成夾具積壓，需要占用一定的場(chǎng)地，會(huì)浪費(fèi)很多的資源。柔性組合夾就能夠有效的解決這一問(wèn)題，它的生產(chǎn)成本比較低、生產(chǎn)周期不長(zhǎng)、又能夠適應(yīng)不斷變差的產(chǎn)品，滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展及生產(chǎn)的基本需求。目前部分公司為了有效提高三維焊接和安裝的工作效率，就研制出了柔性組合夾具，從而滿足當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)、裝備安裝及檢測(cè)等多方面的需求，進(jìn)而確保工程機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程能夠更加有序順暢的進(jìn)行。

2.4 數(shù)字化智能焊接電源

數(shù)字化智能焊接技術(shù)是未來(lái)得到高標(biāo)準(zhǔn)的合格焊縫，通過(guò)使用單片機(jī)技術(shù)控制焊接電源的工作狀態(tài)，使其能夠滿足焊接產(chǎn)品的相關(guān)要求的技術(shù)。焊接電源數(shù)字化是整個(gè)技術(shù)的核心。在工程機(jī)械方面，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)如下：①主電路數(shù)字化。這就意味著要將傳統(tǒng)的模擬式電源逐漸向雙極晶體管式弧焊逆變器轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。而且隨著焊接方法的多樣化，能夠應(yīng)用的焊接材料逐漸增加，那么在功率逐漸加大的同時(shí)要降低其體積；②控制電路數(shù)字化。對(duì)于控制系統(tǒng)的構(gòu)而言，數(shù)字化焊接電源主要就是通過(guò)使用單片機(jī)及DPS 組合來(lái)控制系統(tǒng)，從而進(jìn)一步對(duì)電源加以控制及處理，保證能夠綜合處理信號(hào)流參數(shù)反饋流等綜合內(nèi)容，進(jìn)而使得焊接資源得到柔性化控制；③人機(jī)接口技術(shù)。目前人機(jī)交互技術(shù)是科技發(fā)展的一項(xiàng)比較前沿的技術(shù)，在國(guó)外已經(jīng)有了焊機(jī)的鍵盤(pán)操作與液晶顯示相結(jié)合，通過(guò)輸入焊接的方法和相關(guān)的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接的人機(jī)交互技術(shù)。人機(jī)交互也就是焊接工作者通過(guò)給計(jì)算機(jī)輸入一定的信息并發(fā)出指令，使機(jī)械進(jìn)行操作的過(guò)程，并且在人機(jī)交互的過(guò)程中，操作人員能夠通過(guò)液晶顯示觀察到現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)與信息，使高效焊割技術(shù)能夠更加直觀、操作更加規(guī)范和簡(jiǎn)便。

2.5 傳感系統(tǒng)和軟件的應(yīng)用

在當(dāng)前更為先進(jìn)的焊接機(jī)器人工作站中，運(yùn)用較多的包括傳感系統(tǒng)及軟件，有些詞類(lèi)軟件大多數(shù)都包含跟蹤定位功能，進(jìn)而對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)以及內(nèi)容反饋至工作工作站，同時(shí)能夠及時(shí)調(diào)整電流電壓，并且能夠根據(jù)系統(tǒng)和實(shí)際工作中產(chǎn)生的位置偏差進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。對(duì)于機(jī)器人工作站而言，其相關(guān)裝配的標(biāo)準(zhǔn)較高，在生產(chǎn)過(guò)程中需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序?qū)ζ潆娏鞔笮〖巴Ａ魰r(shí)間等進(jìn)行合理工作。將來(lái)的工作中，通過(guò)傳感系統(tǒng)和軟件的綜合應(yīng)用，根據(jù)焊接過(guò)程中的測(cè)量即其反饋數(shù)據(jù)，會(huì)實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化，在獲得美好的外觀形象時(shí)也能夠穩(wěn)定提升其內(nèi)部質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展更新，對(duì)焊割技術(shù)有了更加高的要求，需要不斷地提高焊接的外觀質(zhì)量與產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量，使工程的焊割技術(shù)能夠有更高的效率減少資源的消耗與浪費(fèi)，節(jié)約生產(chǎn)的成本，進(jìn)而為工作人員提供更加舒適的工作環(huán)境，也能夠推進(jìn)時(shí)光的順利進(jìn)行維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)產(chǎn)品的功能得到更大的發(fā)揮。