工業(yè)機(jī)械中自動焊接技術(shù)的應(yīng)用研究

張德平 張杰 張健健 李艷華 李得順

中國船舶重工集團(tuán)柴油機(jī)有限公司 山東青島 266520

1 自動焊接技術(shù)重要性分析

毋庸置疑，自動焊接技術(shù)在未來的應(yīng)用將會愈加廣泛。首先，在人力成本逐漸高漲的今天，要想緩解企業(yè)生產(chǎn)中的成本投入壓力，就必須推動其自動化技術(shù)的應(yīng)用。其次，對于焊接工藝而言，其工作強(qiáng)度大，容易使工作者疲勞，而無法長時間工作，由此推動自動化技術(shù)是大勢所趨。其三，隨著社會的發(fā)展，加工制造產(chǎn)品日益向著重型化、精密化的方向發(fā)展，制造生產(chǎn)中對焊接工藝的含量和質(zhì)量也提出了更高需求，傳統(tǒng)手工焊接操作已經(jīng)無法滿足新時代生產(chǎn)需求。且手工生產(chǎn)效率不高，焊接質(zhì)量更是有待提高，特別是批量生產(chǎn)時，更是無法保證質(zhì)量和按期完成任務(wù)，因此必須推動自動化技術(shù)的應(yīng)用[1]。

2 自動焊接技術(shù)原理分析

自動焊接加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用本身就是將焊接加工過程從手動轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾臋C(jī)械化、自動化加工過程。傳統(tǒng)焊接（主要指手動焊接）通過自動引燃所消耗的電弧，再通過手動將焊接所消耗的電弧通過焊條進(jìn)行補(bǔ)充或者焊條推進(jìn)以此方式來繼續(xù)維持電弧的長度，基于靈活的方式通過手工的移動完成了焊接加工過程中所有加工程序。自動焊接技術(shù)不同，它是利用一定的現(xiàn)代電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)完成以往的手工焊接過程，使得整個焊接過程出現(xiàn)自動化、機(jī)械化。自動焊接技術(shù)是由以下幾個部分組成：負(fù)責(zé)進(jìn)行左右上下或者是轉(zhuǎn)動的導(dǎo)軌床體、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、氣動尾頂滑臺機(jī)構(gòu)、負(fù)責(zé)安裝加工軟件的工件夾緊機(jī)構(gòu)、負(fù)責(zé)進(jìn)行焊接的焊接機(jī)構(gòu)、負(fù)責(zé)行動指令的焊槍夾持機(jī)構(gòu)。其中數(shù)字化應(yīng)用是現(xiàn)代科技與焊接技術(shù)的有效融合，是利用電腦高速、精確的運(yùn)算，使整個焊接過程自動化，使自動焊接技術(shù)得到發(fā)展和應(yīng)用，進(jìn)而更精準(zhǔn)地替代人力操作不好掌握的因素[2]。

3 工業(yè)機(jī)械中自動焊接技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工業(yè)機(jī)械中機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用

在工業(yè)機(jī)械設(shè)備相關(guān)運(yùn)動傳遞的過程中，離不開機(jī)械技術(shù)。工業(yè)機(jī)械設(shè)備的類別內(nèi)容上，工業(yè)機(jī)械運(yùn)輸裝置與工業(yè)機(jī)械固定裝置等兩種居多。整體來說，面對國家發(fā)展的未來重點(diǎn)方向，以自動化和智能化為例，相關(guān)機(jī)器人自動焊接技術(shù)或者相關(guān)設(shè)備也在機(jī)械技術(shù)的發(fā)展中不斷創(chuàng)新壯大并實(shí)際落地生產(chǎn)，比如快遞業(yè)的物流機(jī)械自動處理傳輸技術(shù)發(fā)展應(yīng)用。

3.2 工業(yè)機(jī)械中傳感技術(shù)的應(yīng)用

在工業(yè)機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域，傳感技術(shù)的作用越來越凸顯，能夠?qū)崟r監(jiān)控機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并做出實(shí)際處理，在正常運(yùn)行的過程中能夠?qū)崟r做出正確的符合生產(chǎn)運(yùn)營的正確活動，并摒棄錯誤的模式避免影響生產(chǎn)。在這時，假設(shè)工業(yè)機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)一系列問題，導(dǎo)致不正常的情況出現(xiàn)，操作人員在這時根據(jù)實(shí)際情況針對性作出正確處理?？傮w上說，工業(yè)機(jī)械中的自動焊接傳感技術(shù)能夠準(zhǔn)確完整應(yīng)對不同的突發(fā)狀況和不安全環(huán)境，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)良好，以達(dá)到最終的生產(chǎn)活動滿足生產(chǎn)需要。

3.3 工業(yè)機(jī)械中自動控制技術(shù)的應(yīng)用

自動控制技術(shù)一定程度上是操作人員或者電腦設(shè)備按照一定的既定程序或者事先設(shè)計(jì)過程，運(yùn)用相關(guān)自動焊接技術(shù)的控制方式方法和理論，最終完成工業(yè)機(jī)械規(guī)?；a(chǎn)的過程管理監(jiān)控。需要強(qiáng)調(diào)的是，針對自動控制技術(shù)的應(yīng)用推廣，能在達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)模式下正確快速提高生產(chǎn)效率。如氣體保護(hù)焊、埋弧自動焊等焊接相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用在工業(yè)機(jī)械中不斷發(fā)展。

3.4 工業(yè)機(jī)械中系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多方位的結(jié)合運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是國外光刻機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展對系統(tǒng)技術(shù)的運(yùn)用尤為重要。主要內(nèi)容是針對不同的自動焊接技術(shù)應(yīng)對不同問題處理做進(jìn)一步的整合鞏固提高。能夠在日常的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中高標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行，并在這個過程中整合數(shù)據(jù)分析、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析、總結(jié)數(shù)據(jù)分析，能夠使自動焊接技術(shù)得以良好的實(shí)現(xiàn)。

3.5 工業(yè)機(jī)械中智能化技術(shù)的應(yīng)用

主要是通過智能機(jī)器人為主要表現(xiàn)，機(jī)器人焊接基礎(chǔ)的應(yīng)用推廣，在這個過程中，主要內(nèi)容包括需要外部數(shù)字焊接機(jī)或者模擬焊接機(jī)與智能機(jī)器人相結(jié)合，主要通過連接安排GSK-Link的總線通信方式，此外還有虛擬、標(biāo)準(zhǔn)I/O口，相關(guān)終端指令促使機(jī)器人根據(jù)軌跡模式運(yùn)轉(zhuǎn)，控制好機(jī)械手臂及焊接機(jī)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的狀態(tài)進(jìn)行相關(guān)焊接作業(yè)[3]。

3.6 工業(yè)機(jī)械中PLC技術(shù)的應(yīng)用

由于PLC支持多種總線協(xié)議，因此可以和絕大多數(shù)的焊機(jī)進(jìn)行實(shí)時通信，從而在人機(jī)界面端就可以修改焊接參數(shù)，例如焊接模式的選擇、焊接電流電壓的調(diào)整等。不僅如此，PLC還可以通過內(nèi)部程序編寫的方式，實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)按規(guī)律地自動分段調(diào)整，從而滿足特殊焊接工藝要求。梁濤等人設(shè)計(jì)了一種以PLC為控制器的焊接控制系統(tǒng)，通過軟件編程及硬件搭建，實(shí)現(xiàn)了對焊機(jī)電源參數(shù)的監(jiān)測和調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該套控制系統(tǒng)對提升焊接穩(wěn)定性和安全性具有很大的幫助。此外，PLC可以對焊接參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和反饋調(diào)節(jié)，在焊接過程中，如焊接電流等某種參數(shù)由于誤操作或其他外界因素超出規(guī)定使用范圍時，控制系統(tǒng)可以發(fā)出報(bào)警信息，并及時對焊接參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其保持在安全可控的使用范圍內(nèi)，保證了焊接過程的正常、平穩(wěn)。為了更好地觀察焊接狀態(tài)，在自動焊過程中，焊接操作者需要監(jiān)測焊接數(shù)據(jù)，如焊接電流、焊接電壓、焊接速度等，甚至包括焊接熔池的實(shí)時監(jiān)控。主要方法為PLC控制系統(tǒng)通過連接外部傳感器，輸入模擬量信號將焊接參數(shù)顯示在人機(jī)界面，并且通過上位機(jī)與攝像頭的通信連接，呈現(xiàn)熔池圖像。

4 結(jié)語

綜上所述，自動焊接技術(shù)在機(jī)械加工中的廣泛應(yīng)用，不僅提高了焊接產(chǎn)品的質(zhì)量，更降低了焊接成本，改善了焊接加工的環(huán)境，減少了安全事故，減少了資源的不必要浪費(fèi)。因此，相關(guān)企業(yè)必須結(jié)合實(shí)際情況不斷地引進(jìn)先進(jìn)的自動化焊接技術(shù)，這樣才能夠推動自動化焊接技術(shù)的發(fā)展，從而助推我國制造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。