焊接與切割裝備在工程機械制造高效焊接中的應用研究

劉 瑩

（慶陽職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 慶陽 745000）

0 引言

機械制造行業(yè)對現(xiàn)有制造工藝進行不斷創(chuàng)新， 可以整體提高工程機械制造水平， 最終達到生產(chǎn)更多高端焊接和切割設(shè)備目的。 筆者通過對當下焊接技術(shù)分析，推測焊接技術(shù)未來的發(fā)展方向應該是逐漸朝著智能化焊接和自動化焊接方向發(fā)展。 因為目前計算機技術(shù)進步比較快，因而也會帶動工業(yè)上的一大批技術(shù)朝著智能化、 自動化的趨勢轉(zhuǎn)變。 所以， 如果能把握好智能化和自動化的東風， 那么焊接和切割裝備在工程機械制造中必將大放異彩，高效焊接也一定會徹底取代傳統(tǒng)焊接模式。

目前， 已經(jīng)有工業(yè)機器人在逐漸取代人力開始進行高效焊接了。 所以智能化和自動化的浪潮已經(jīng)不是夢想，而是現(xiàn)實。 工業(yè)機器人的出現(xiàn)必會大大降低工人勞動強度，解放勞動力，降低企業(yè)成本，為新的工業(yè)改革添磚加瓦。 計算機技術(shù)的改革，也讓焊接電源和數(shù)字化逐漸劃上等號，隨著數(shù)字化浪潮的推進，焊接電源也會越來越依靠數(shù)字化信號。 因為數(shù)字化信號相對于傳統(tǒng)的信號來說優(yōu)點確實很多， 不僅可以讓焊接電源在實際操作中的精確度提升，還可以保證焊接的質(zhì)量。 模擬信號相對于數(shù)字信號來說，確實很落后了。 可以看出，高效焊接技術(shù)必將取代常規(guī)的焊接技術(shù)。 現(xiàn)在的高效焊接技術(shù)，囊括了計算機軟硬件技術(shù)、人工智能技術(shù)等等多種技術(shù)。 隨著社會的進步和科學技術(shù)的發(fā)展， 這樣的焊接技術(shù)也勢必會越來越先進，焊接的速度和質(zhì)量也會越來越好。

筆者在整理了諸多資料后發(fā)現(xiàn)， 隨著各項技術(shù)的逐漸成熟，智能設(shè)備的成本反而會不斷下降，將直接降低焊接的經(jīng)濟成本，進一步為企業(yè)降本增效。

1 工程機械制造高效焊接概述

隨著社會的發(fā)展和科技的進步， 企業(yè)智能化和自動化不斷推進，因此工程機械制造業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。所以，只有順利完成轉(zhuǎn)型，工程機械制造業(yè)的焊接設(shè)備制造和切割設(shè)備的制造才能順利完成時代考驗。 為了提高焊接質(zhì)量，機械制造企業(yè)需要正確學習現(xiàn)代科學技術(shù)，以改善傳統(tǒng)的工程機械制造業(yè)。 因為高效的焊接設(shè)備可以全面提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，可以最大限度發(fā)揮產(chǎn)品零件的作用并助推公司占據(jù)市場地位。 企業(yè)在引進各種類型的現(xiàn)代焊接設(shè)備和切割設(shè)備時，最需要注意的就是如何提高生產(chǎn)效率，從技術(shù)的角度來看，即高效焊接。 所謂高效焊接，從字面來講就是比常規(guī)的焊接方式更高效的一種技術(shù)。這種技術(shù)可明顯提高生產(chǎn)效率，因此極具發(fā)展前景。從原理上來分析，焊接本身就是采取了高溫高壓的手段來把多種材料結(jié)合在一起，這就是焊接。 而高效焊接更加復雜，甚至會按照焊接的材料采取多種焊接方式。

2 板材切割機的使用

作為一種主流的切割機，板材切割機毫無疑問讓材料變成完美的焊接產(chǎn)品。這樣的步驟是高效焊接中不可缺少的， 因為只有切割良好的材料才能實施更加高效的焊接，現(xiàn)今主流的切割機器就是等離子切割機和激光切割機[1]。

2.1 等離子切割機

這種切割機是利用等離子小孔的原理采取的切割手段。 這樣的切割機相對比較精確，而且可以切割中等甚至厚鋼板，因而近年來越來越受到人們的喜愛。切割完成后，工作人員還需要進一步處理， 比如對孔加工和凹槽加工，等離子切割機采用的主要技術(shù)是精細等離子小孔切割技術(shù)。一般來說，等離子切割機通常用于切割中厚板。切割完成后， 相關(guān)人員必須對切割后的半成品進行進一步的處理，例如孔加工和凹槽加工。

2.2 激光切割機

在對材料進行切割的過程中， 最重要的就是精確度，最新的激光切割可以解決這個問題。 激光切割主要應用于三維形狀的零件。 由于切割類型相對比較多樣化，可以在多種場景中使用，是目前最高效的切割方式，因而被廣泛應用[2]。

3 焊接與切割裝備在工程機械制造高效焊接中的應用

高效焊接作為多種技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，雖然相對于傳統(tǒng)焊接技術(shù)復雜了很多， 但是效果也更能適應當下的環(huán)境，因而可以在競爭激烈的市場下快速發(fā)展，并且在機械制造和自動化領(lǐng)域中被廣泛的應用。 下面討論高效焊接技術(shù)的應用。

3.1 工程機械制造中焊接的應用

目前， 現(xiàn)代焊接技術(shù)和工藝已廣泛用于產(chǎn)品和零件的制造中。 但是，對于工程機械設(shè)備，大型零件的焊接仍然存在很多問題， 因為大多數(shù)大型零件是通過焊接多個零件來制造的， 并且焊接技術(shù)和工藝的進步可以很好地促進焊接過程。 技術(shù)可以很好地改善零件的物理和機械性能。 組合式組合焊接工裝夾具已逐漸被工程設(shè)備制造公司廣泛使用，可以在工程機械制造中發(fā)揮良好的作用。同時與焊接微小零件相對比， 大的零件存在的問題相對更多。 因為焊接中大的零件通常是由小零件拼接而成的，所以對于大零件的焊接來說， 更加需要時間和技術(shù)。 因此，傳統(tǒng)的焊接無法很好的滿足焊接要求，漸漸被高效焊接所取代。 工程機械焊接中，高效焊接裝配夾具能輕松解決傳統(tǒng)焊接中零件拼接的問題。 因此， 通過使用焊接夾具，大型零件的焊接過程可以更智能化，對于機械化生產(chǎn)過程中的應用更有利[3]。

3.2 自動化焊接與切割裝備的應用

根據(jù)有關(guān)調(diào)查研究，自動焊接采用雙絲焊接技術(shù)，可以大大提高焊接生產(chǎn)效率。 因此，自動化焊接與切割裝備的應用可以很好地改善焊縫性能， 并且可以直接用于自動焊接設(shè)備中[2]。 與焊接機器人相比，焊接自動化機器在焊接直縫具有一定優(yōu)勢。 它不僅可以提高焊接效率，而且可以提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。 工程機械制造中的焊接裝配夾具的技術(shù)設(shè)計中仍然存在某些問題。 例如，夾具的設(shè)計和制造過程很復雜， 零件的夾緊方法常常需要工程師具有豐富的經(jīng)驗。 因此， 需要進一步的研究來提高生產(chǎn)精度。 從智能化的角度來看，因為企業(yè)生產(chǎn)過程知識的積累和應用可以成為先進的計算機輔助夾具設(shè)計的重要技術(shù)，因此可以通過計算機輔助設(shè)計來進行建模。 同時由于用于精密薄壁零件制造的夾具設(shè)計是一個復雜的項目，因此它需要受到許多因素的影響， 例如較高的生產(chǎn)成本和較低的可行性。 所以，企業(yè)需要在有限技術(shù)的基礎(chǔ)上改進零件和夾具的仿真技術(shù)， 以實現(xiàn)鋁合金薄壁零件的精密設(shè)計。 此外，研究人員還需要通過模擬完整的夾緊環(huán)境來模擬和優(yōu)化零件的夾具設(shè)計方案。

3.3 數(shù)字化智能焊接電源的應用

信號可分為兩類：模擬信號和數(shù)字信號。 傳統(tǒng)機械制造中使用的大多數(shù)信號都是模擬信號。 使用模擬信號的優(yōu)點是可以快速收集和傳輸它們。 然而，使用模擬信號也具有某些缺點，即難以保證信號的準確性，并且更加難以判斷信號的準確性。 在這種情況下，機械制造業(yè)的信號已經(jīng)從模擬逐漸變?yōu)閿?shù)字。 在將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程中，需要注意以下兩個方面：信號采集的保真度，信號轉(zhuǎn)換精度[3]。 在焊接過程中，焊接質(zhì)量與電源性能有很大關(guān)系。 將焊接的電源性能從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，可以大大提高焊接質(zhì)量。 通過使用數(shù)字信號，焊工可以遠程控制焊接電源。 簡單來說，工業(yè)焊接最重要的就是電源的性能，因為這決定著工業(yè)焊接的整體質(zhì)量，所以，必須從傳統(tǒng)的模擬信號改成先進的數(shù)字信號。 這樣的情況下，焊接電源就可以用數(shù)字化來直觀的顯示焊接過程中的各種參數(shù)，并最大化發(fā)揮焊接電源的作用，整體提高焊接的效率和質(zhì)量，減少了焊接工作人員對于焊接過程中各種參數(shù)的影響，對于焊接的整體質(zhì)量提高有極大幫助[4]。

3.4 智能化焊接設(shè)備

智能化焊接設(shè)備是未來焊接的趨勢。 目前隨著科技的進步已經(jīng)漸漸成為可能。 從技術(shù)手段來看，作為一種嵌入式程序，和常規(guī)計算機系統(tǒng)有著明顯區(qū)別，因為這種程序本質(zhì)上是為了滿足焊接系統(tǒng)的需要而設(shè)定，因此可以完美解決人力所面臨的困擾，比如說工作強度大等問題。 所以智能化焊接設(shè)備的出現(xiàn)，可以為企業(yè)節(jié)約勞動力，為企業(yè)員工減輕工作強度，因而極具發(fā)展?jié)摿屯茝V價值。 智能化和自動化是不分家的，智能化的出現(xiàn)會讓焊接技術(shù)從手動變?yōu)樽詣?，進而大大提升焊接效率。 目前主流的智能焊接技術(shù)是雙絲焊接技術(shù)。 這種技術(shù)產(chǎn)生的熔深要更深一些，因而對于焊接來說更加精細，產(chǎn)生的效果也會更好。這樣焊接質(zhì)量自然就會更高。 此外，雙絲焊接的應用也比較廣泛，在直線和曲線甚至不規(guī)則的焊接中，雙絲焊接都可以應用。 毋庸置疑， 焊接自動化伴隨著計算機的發(fā)展，已經(jīng)成為了成熟的焊接體系。 焊接中最重要的就是構(gòu)建模型。 然而隨著計算機應用的發(fā)展，這樣的困難也不再是困難， 因為多種多樣的應用程序可以輕松解決這樣的難題，依靠這樣的應用程序，工作人員可以毫不費力制造出較復雜的模型。 然后通過這種模型，工作人員就可以使用焊接技術(shù)來進行焊接。 這可以簡化夾具的設(shè)計和制造[4]。當然，目前來看，這樣的應用程序還存在一些缺陷，但是瑕不掩瑜。 而且可以預想，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化，缺點也會不斷減少。

4 結(jié)語

綜上所述，焊接技術(shù)的進步和發(fā)展直接提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率，也為工程機械制造行業(yè)的高效焊接創(chuàng)造了新的發(fā)展機遇。 這樣的焊接技術(shù)對于企業(yè)和員工來說也是雙贏。 高效焊接技術(shù)包括智能焊接設(shè)備、 焊接組合夾具、自動焊接技術(shù)、計算機輔助建模和數(shù)字化焊接電源等多項關(guān)鍵技術(shù)，可有效提高焊接效率。 因此，工程機械制造領(lǐng)域需要重視現(xiàn)代科技的應用，學習新知識，從而推動我國工程機械制造業(yè)的智能化發(fā)展，進而推動我國工程機械制造業(yè)的發(fā)展。