自動焊接在機械加工的應用研究

楊世生

（山東新馬制藥裝備有限公司，山東 淄博 255086）

對于焊接工藝而言，自動焊接更有助于提升生產質量，降低管理成本，滿足生產高效率的需求。與傳統(tǒng)焊接不同之處在于，自動焊接能夠對生產環(huán)節(jié)中的關鍵點進行科學處理，保證自動焊接技術應用的有效性。該技術無需人為干預就能夠完成焊接工作，將其應用于制造業(yè)有助于提升生產質量，推動現(xiàn)代化制造業(yè)更好發(fā)展。

1 自動焊接的關鍵技術

機械生產過程中，焊接生產作業(yè)想要保證加工質量與完成時間。需要工作人員熟練掌握焊接技術原理，能夠精確的對產品進行焊接，保證焊接質量。而自動焊接技術不僅要求員工掌握焊接原理，還需要明確核心技術。焊接技術中一些關鍵性的技術多是依靠傳感器，對焊接作業(yè)環(huán)節(jié)進行監(jiān)管。實際檢測過程中，通過傳感器收集焊接運動信息，實現(xiàn)對焊接過程的監(jiān)控。同時按照焊接運動控制操控動作，對運行軌跡進行科學設計，從而考察軌跡運行是否合理，總結自動運行的核心技術，對關鍵性問題進行分析，提出有效的解決方案。

1.1 機械技術

機械技術多數是利用機械設備完成，通過安裝裝置，保證設備正常運行。近些年來國內自動化技術發(fā)展過程中，研發(fā)出了焊接機器人，并將其作為主要的設備在行業(yè)內進行生產。是當前機械生產中，應用的生產技術之一。

1.2 傳感技術

傳感技術主要指的是，利用實時感應設備為基礎，利用設備對運行狀態(tài)加以感應，能夠根據設備運行實際情況反饋給后臺，對設備運行狀態(tài)加以判斷。管理人員需要在發(fā)現(xiàn)問題后，及時對問題進行處理。當前自動焊接的傳感技術，能夠保障處于復雜環(huán)境下，滿足檢測相關標準的要求。

1.3 自動控制技術

自動控制技術需要人員掌握焊接理論，并且明確自動化運行原理，實現(xiàn)對設備運行的全面監(jiān)控。能夠根據控制系統(tǒng)對存在的問題進行分析總結，保證生產線的整體生產質量，提升產品生產效率。

1.4 系統(tǒng)技術

系統(tǒng)技術是對完整焊接過程的表現(xiàn)，通過整合功能，形成系統(tǒng)的運行模式。對不同功能進行管理，推動焊接技術更有效的創(chuàng)新優(yōu)化，落實自動焊接技術發(fā)展工作。

2 機械加工領域自動焊接技術發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 應用發(fā)展需求

近些年，隨著經濟與科技的發(fā)展。各國行業(yè)內的生產領域相互對比，能夠發(fā)現(xiàn)發(fā)展的重點都放在了自動化技術上。機械制造領域尤其注重自動化技術，積極的探尋自動焊接技術，這是因為自動焊接能夠持續(xù)推動產業(yè)發(fā)展，對于產品生產質量以及加工產生影響。傳統(tǒng)焊接加工難以滿足現(xiàn)代化生產需求，無論是生產出來的產品質量，還是生產效率，都無法與自動焊接技術想比擬。需要大力推廣自動焊接技術，從而突破傳統(tǒng)手工焊接帶來的生產問題。

在自動焊接出現(xiàn)后，生產過程中，無論是生產效率還是質量都有著顯著提升。依據當前的發(fā)展趨勢，發(fā)現(xiàn)自動焊接技術制造的產品，能夠進一步保障產品品質，從而推動行業(yè)產品質量提升。自動焊接技術能夠推動機械加工發(fā)展，為行業(yè)發(fā)展注入活力。并基于時代發(fā)展特點出發(fā)，針對不同方面對焊接技術進行優(yōu)化，實現(xiàn)更全面的部署，加強自動焊接技術與機械加工之間的契合度，提升行業(yè)產品運行質量。

2.2 應用發(fā)展現(xiàn)狀

當前國內機械加工產生實際作業(yè)環(huán)節(jié)，有更多環(huán)節(jié)在向自動化方向發(fā)展。自動焊接技術在加工領域占據重要位置，加工過程中，自動焊接技術能夠作為核心技術對零件等進行生產。有助于全面保障生產質量，并在現(xiàn)場生產過程中，合理使用自動焊接技術，減少前期準備時間，優(yōu)化生產環(huán)節(jié)，促使加工過程更加嚴謹，打造精密的產品。

3 自動焊接技術在工業(yè)領域的實際應用

當前焊接產品生產過程中，普遍朝向精密化和高效化發(fā)展，精密化成為驗證自動焊接技術的重要判斷要素。自動焊接無需人為操作，能夠保障操作的安全性，有著良好的應用前景。通過分析當前工業(yè)領域機械加工生產環(huán)節(jié)中，自動焊接技術的應用，探究更高效的生產方式，確保生產設備能夠始終滿足生產要求。

3.1 焊接機器人

焊接機器人機構由控制器、電源等構成。通過焊接機器人工作站保證焊接工作開展，具備較長的使用壽命。能夠利用數字總線對系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)對產品生產的處理。焊接機器人具有較高的數字化特點，能夠保證焊接質量，適用于復雜焊件生產中，更多是應用在機械制造企業(yè)中。

3.2 自動化焊接專機

自動化焊接專機是結合焊接、機械、控制三要素形成的自動焊接設備。通過人工或者機械臂將工件擺放于工作臺上，使用工具固定后，對焊件進行處理。自動焊接專機多為雙絲焊接，能夠更好地保障焊接效率。焊接縫隙不會出現(xiàn)斷弧，有助于保障焊縫質量。利用傳感器與檢測設備，能夠對焊縫軌跡進行跟蹤，有效對參數加以調試。智能化焊接專機需要配合計算機系統(tǒng)、數據庫等進行操作，能夠極大程度簡化人工操作，但是應用上存在一定的局限性，在焊件生產環(huán)節(jié)中應用相對較少。

焊接專機機械系統(tǒng)分為傳動軸、齒輪組等，通過齒輪開合結構，便于將焊接的工件及時取出。配合開關使用，能夠基于齒輪開合與鎖緊形成自動操作模式。通過對夾緊力進行調整，實現(xiàn)自動焊接；開合式齒輪焊接的驅動系統(tǒng)是保障自動焊接的動力裝置之一。通過壓縮空氣將其排放到過濾器后，分別對控制氣缸、齒輪等進行控制。具體操作時，需要明確PLC控制方案，通過對焊接工藝分析，估算出具體的性能和任務后，選擇可編程控制器，對焊接專機進行控制。通過空心齒輪開合、鎖緊，對頁面中的各項按鈕進行設置，確保符合焊接需求。

3.3 OTC機械臂焊接工藝

電焊機器人用于任務強度較大的生產現(xiàn)場，作業(yè)要求在于傳動精度，想要保證焊接質量。一是控制好精度，才能實現(xiàn)產品質量一致性，實現(xiàn)規(guī)范化的自動化焊接。另外一點，就是保證工件裝配精度，對工件質量進行科學檢驗，精度參數不得超出誤差范圍，精確的計算后根據參數進行焊接。采取軸聯(lián)動的運行模式，通過電機對系統(tǒng)進行操控，便于調整和維護。

3.4 全自動焊接生產裝置

基于某企業(yè)機械生產進行分析，日常生產過程中，機械產品生產多采取手動焊接的方式。手動操作對于生產者身體帶來影響，伴隨著惡劣工作環(huán)境，導致生產者身體健康缺乏保障。人工生產的產品缺乏保障，殘次品較多，產品質量差距較大，造成質量不穩(wěn)定現(xiàn)象出現(xiàn)。工業(yè)技術不斷發(fā)展，對于生產焊接有更高的要求，人工生產無法滿足產品品質需求。因此，推動了自動焊接技術在行業(yè)內的發(fā)展。生產的焊接工具能夠應用在較多行業(yè)中。當前僅有自動焊接技術還遠遠不夠，結合智能化技術，完善自動化生產線，形成完整的生產流水線，利用自動焊接技術與生產線結合，實現(xiàn)高品質產品生產，提升生產效率。針對當前行業(yè)對產品的生產需求，為了保障生產質量與品質的需求，需要研發(fā)自動生產線，從硬件和軟件2方面探究，對程序進行設計，實現(xiàn)連續(xù)自動生產。本文從較為常見的鋼筋類構件焊接技術進行分析，通過對生產線關鍵技術進行研究，保障生產質量。

（1）生產線自動調直技術。鋼筋類構件生產的原材料，通常選擇直徑不超出15mm的小直徑鋼筋。受到運輸過程中各項因素影響，原材料投入加工環(huán)節(jié)中，或多或少發(fā)生變形的情況。需要在自動化加工過程中，對這一現(xiàn)象進行處理。為了實現(xiàn)鋼筋自動化生產，保證后期焊接的質量，不會出現(xiàn)焊接偏移、間斷等問題影響鋼筋生產質量，需要對實際焊接時的裝置等進行綜合考慮。

鋼筋材料調直是通過對其調整，使其發(fā)生塑性變形，對彎曲的缺陷進行矯正。降低鋼筋原本的變形度，保持良好的狀態(tài)。鋼筋應力變化過程中，分為不同的變形階段。需要根據彈性模量，按照彈性模量的公式，從而滿足圖1的應力分布需求。公式的計算方法按 照進 行 計 算； 其 中：當求取的Z值發(fā)生彈性變形時，可以通過公式計算出Z的應力值。參數調直都會對彎曲方向和調整狀態(tài)進行設定，導入固定的矯直輥，確保調直模間距符合計算需求。

圖1 應力與應變分布模型

（2）自動化生產焊接裝置。自動焊接技術屬于綜合性技術較強的生產技術，通過多種裝置、材料等相結合，確定好產品生產安裝位置，利用自動化控制技術實現(xiàn)焊接。自動焊接技術通過各項工藝結合，實現(xiàn)高質量生產。

①系統(tǒng)構成。自動焊接系統(tǒng)包含了工裝、供電、控制3方面，為了滿足焊接工藝的需求。焊接系統(tǒng)在加壓結構中設置了快速傳動裝置，能夠更靈活的切換行程，滿足焊接對于工藝的各項需求。通過手柄的開口角度，接收系統(tǒng)控制指令，從而實現(xiàn)對手柄加壓的控制，對焊接設備進行支配。自動焊接技術運行需要經過電路系統(tǒng)，其中包含變壓器、整流單元等。能夠滿足生產線同時生產多種產品的需求，對不同材質的金屬進行焊接。滿足焊接導熱、水冷等需求，選擇焊鉗能夠承受的新型電極臂進行作業(yè)生產。

②焊接成核過程。焊接過程中，本身就是利用電流與電極壓力共同發(fā)生作用，形成焊點對金屬材料進行處理。自動化焊接過程分為加壓-焊接-冷卻-恢復4個階段。全過程中，任何一個環(huán)節(jié)都是至關重要的，對于焊接有著不同的作用和影響。

鋼筋構件在自動焊接技術加工過程中，鋼筋的原料行駛到焊接點處，焊接設備都會帶動電極運動，加緊材料到焊接位置。焊接前給予鋼筋料一定的壓力，能夠將材料本身帶有的雜質去除。保證自動焊接時，焊鉗的電流密度。加壓后的電流通過，焊點處電焊升溫融化成核。等待后期機械壓力壓住工件，停止焊接操作。液態(tài)熔核冷卻后，符合焊接工藝要求后，恢復氣缸的原始狀態(tài)，完成自動化焊接過程。

③焊接工藝。鋼筋接受自動焊接過程中，需要保證根據原材料尺寸參數等情況，對焊接過程進行把控。確保焊接電流、時間等都符合焊接工藝需求，避免對焊接質量產生影響。焊接過程中，焊接電流作為自動焊接的重要參數，能夠通過改變其大小，影響熱量對焊接加熱過程進行處理。實際焊接過程中，焊接電流能夠影響加熱效果，進而間接對焊接質量造成影響；焊接過程中，焊接時間也代表了通電時間。自動化電焊經過一次循環(huán)作業(yè)，從電流接通到冷卻，對于焊點質量有明顯的影響。需要保證焊接時間科學合理，避免通電時間過短，無法滿足熱源需求。還需要避免焊接時間過長，造成熱量過熱引發(fā)事故。自動化焊接前，加壓階段的電極壓力對于焊接質量有重要影響。需要控制好這一參數，確保焊點能夠有效承載，避免壓力過大影響成核尺寸，降低焊接質量。焊接時電極與鋼筋材料接觸，形成了電極端面尺寸。焊接時電極溫度變化過快，造成表面變形和損傷，對散熱效果產生影響。焊接工裝中，需要盡可能將電壓控制在恒定狀態(tài)，采取先升后降的電流，保證工藝參數的焊接時間維系在0.2s左右，按照焊接工藝流程進行作業(yè)。

4 結語

綜上所述，傳統(tǒng)手工焊接帶來的生產窘境，在配套設計自動系統(tǒng)的基礎上，形成完整的自動焊接生產線，由PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)有效操控。完善了工藝生產流程，同時提升了焊接工藝質量，能夠基于各項控制理論、原理突破原本手工焊接的生產難題。通過調整控制方案，解決生產線生產的諸多問題，實現(xiàn)自動焊接生產。為保證工業(yè)正常生產的同時，推動自動化技術在機械加工過程中持續(xù)發(fā)展探究，聯(lián)合高效智能的目標，實現(xiàn)自動焊接技術創(chuàng)新發(fā)展，為工業(yè)生產夯實基礎。