自動焊接在工程機械焊接中的應(yīng)用分析

楊東山

（廣西威翔機械有限公司，廣西 柳州 545000）

隨著近年來現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的長足進步與發(fā)展，自動化焊接技術(shù)水平也得到了明顯提升，自動化焊接技術(shù)和工藝技術(shù)共同被廣泛應(yīng)用到了工程機械制造中。結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)工程機械焊接的發(fā)展進程來看，行業(yè)發(fā)展對焊接技術(shù)的要求不斷提高，無論是出于人力成本的考慮，還是經(jīng)營成本的考量，從事工程機械相關(guān)的企業(yè)都迫切想要尋找到更加有利且高效的焊接技術(shù)以提升自身的競爭力。對此，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，自動焊接技術(shù)也得以更好的發(fā)展，且獲得了極大的應(yīng)用空間。通過應(yīng)用此項技術(shù)，不僅能夠有效提升工程機械制造的整體質(zhì)量以及效率，同時對于保障制造生產(chǎn)的全過程安全也有著突出的作用。對此，將自動焊接應(yīng)用到工程機械焊接中，企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分認識到加強設(shè)備和技術(shù)融合的重要性，并且將自動焊接技術(shù)的優(yōu)勢更好地發(fā)揮出來。

1 自動焊接技術(shù)的原理

自動化焊接技術(shù)應(yīng)用三重核心技術(shù)原理：其一是焊接原理，其二是機械運動原理，其三是自動化控制原理，將以上多項技術(shù)原理充分融合并形成具有較高綜合性的一項加工技術(shù)，擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，從而能夠保障在焊接的過程中提升自動化水平。此外，自動焊接技術(shù)的有效應(yīng)用主要涉及兩大結(jié)構(gòu)，如工件夾緊結(jié)構(gòu)、焊槍夾緊結(jié)構(gòu)，甚至還涉及脫料結(jié)構(gòu)等，通過應(yīng)用多重結(jié)構(gòu)升級和改革從而實現(xiàn)對整個焊接設(shè)備和工件實現(xiàn)定位升級，并且在安裝上也更加簡單，當(dāng)以上工序均完成之后再通過使用轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)還有導(dǎo)軌床體等進行結(jié)構(gòu)改造和工序簡化，在使用過程中應(yīng)用氣動尾頂滑臺結(jié)構(gòu)等核心設(shè)備進行焊槍對工件的左右、前后、上下等多個方向的運動。如今自動化焊接技術(shù)廣泛結(jié)合了以上所述多項技術(shù)原理，同時還引入了人工智能技術(shù)，并且在數(shù)字技術(shù)方面也得到了一定的應(yīng)用，對于有效促進自動焊接技術(shù)的升級和發(fā)展有著極大的作用。目前比較常用的自動焊接技術(shù)如埋弧焊、激光焊、等離子弧焊等。廣泛應(yīng)用自動焊接技術(shù)對于提升焊接質(zhì)量和水平有著極大的促進作用，同時在降低技術(shù)投入成本、節(jié)省企業(yè)開支等方面作用明顯。

2 工程機械焊接對自動焊接技術(shù)的需求

如今，隨著我國科學(xué)技術(shù)地迅猛發(fā)展，過去常用的手動焊接技術(shù)已經(jīng)難以滿足時代快速發(fā)展的需求；隨著國內(nèi)自動化焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，它也被應(yīng)到了機械加工行業(yè)及多個領(lǐng)域，成為不可或缺的一項技術(shù)。此外，利用自動化焊接技術(shù)能夠更加靈活地運用到機械領(lǐng)域中，其主要優(yōu)勢在于：第一，能夠有效降低人工投入方面的成本。我們從企業(yè)運營成本角度來看，隨著時代的不斷前進，企業(yè)面臨的人工成本也在不斷上升，鑒于此項技術(shù)擁有較高的工作質(zhì)量效率，對于企業(yè)而言，應(yīng)用此項技術(shù)能夠很好的緩解企業(yè)面臨的人工高成本壓力。第二，能夠把焊接過程中可能發(fā)生的危害降到最低。過去我們常用的手動焊接一般伴有煙塵和弧光及高溫現(xiàn)象等的出現(xiàn)，發(fā)生此現(xiàn)象也會對操作員的身體和心理健康造成極大的影響。此外，對于長期從事焊接類工作的人員來說，使用其他方式的焊接技術(shù)將會讓操作員陷入巨大的勞動強度中，勞動量將難以估量。通過引進自動化技術(shù)，不僅能夠有效降低操作員的工作量，減輕其工作壓力，同時還可以在提升操作員的身心健康方面起到很大的促進作用，能夠極大的緩解操作員的工作壓力，而且也能夠提升操作員的焊接效率。第三，對于提升焊接質(zhì)量作用明顯。相比較其他工種，焊接員每天面臨的工作量和工作強度都是非常高的，如果單純地依賴人工進行操作，焊接的質(zhì)量以及效率將難以保證。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不僅人們的物質(zhì)水平在逐漸提升，對于事物的質(zhì)量需求更在持續(xù)增強，對焊接產(chǎn)品的需求也是如此，必然會朝著更加精細化和高質(zhì)量的方向發(fā)展。第四，采用自動焊接技術(shù)能夠為我國機械焊接領(lǐng)域創(chuàng)造更多可能。隨著我國現(xiàn)代電子科技和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，將先進的電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用于自動焊接技術(shù)，提高自動焊接技術(shù)的智能化和數(shù)字化水平，切實提升自動化技術(shù)的應(yīng)用效果。此外，應(yīng)用自動化焊接技術(shù)有效規(guī)避機械可能發(fā)生的受熱過高導(dǎo)致形變現(xiàn)象。因此，當(dāng)前階段使用的焊接設(shè)備往往需要配套具有一定靈敏度的類傳感設(shè)備，從而保障在焊接期間發(fā)生的誤差能夠降到最低。

圖1 駕駛室骨架機器人自動焊接設(shè)計圖

3 自動焊接在工程機械焊接中的應(yīng)用

3.1 自動化焊接專機設(shè)備

這一設(shè)備被廣泛應(yīng)用到從事批量生產(chǎn)的工作中，其主要作用在于提升生產(chǎn)效率以及加工質(zhì)量。此外，此項設(shè)備還能很好的做到曲線甚至是直線焊接，大大提升了焊接的效率及質(zhì)量。此外，自動焊機設(shè)備的關(guān)鍵焊接方式是雙絲焊，其主要應(yīng)用場所也相當(dāng)多，這也是目前市面上銷量較高的一款焊接設(shè)備。比如，當(dāng)我們在對裝載機設(shè)備實施焊接的過程中，可以將雙絲焊接應(yīng)用到骨架焊接以及主臂焊接中。此外，與手工單絲焊接相比，雙絲焊接往往具有更高的生產(chǎn)效率，是單絲焊接的2 倍以上。不僅如此，雙絲焊的熔深也更深，其焊縫性能更高。將其應(yīng)用到焊接中能夠很好的降低焊件出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，能夠更好地保證焊接質(zhì)量，而且應(yīng)用此設(shè)備的成本也會比較低，整體操作更加便捷，有著更高的安全性等，這種設(shè)備比較常用在機械加工中。

3.2 焊接機器人設(shè)備

使用焊接機器人設(shè)備其最大的特點是其柔性化及數(shù)字化特征明顯，同時其焊接質(zhì)量也較為穩(wěn)定，擁有更高的精準(zhǔn)度，且此設(shè)備在具體使用上擁有更加簡單的使用步驟，而且被廣泛應(yīng)用到機械制造中，企業(yè)使用此設(shè)備能夠幫助其促進競爭力和生產(chǎn)力雙提升，特別是對于很多復(fù)雜性非常高的焊接工作，其作用更加明顯。然而，我們也應(yīng)當(dāng)充分考量到在應(yīng)用此設(shè)備期間所遇到的操作難度要比其他設(shè)備大很多，甚至在價格方面也要高出很多，且設(shè)備結(jié)構(gòu)方面也更加復(fù)雜等，對于企業(yè)而言，往往不會選擇購買此項設(shè)備，其被應(yīng)用到大批量生產(chǎn)中的可能性偏低。此外，在應(yīng)用此項設(shè)備之前還要提前準(zhǔn)備諸多事項，工作基礎(chǔ)要求相對較多，比如打底、焊以及組裝等，同時還要借助人力來輔助操作。其主要原因在于焊接機器人設(shè)備難以實現(xiàn)對焊縫進行自動化監(jiān)督與跟蹤，存在接觸和尋位質(zhì)量欠缺的問題。所以，機器人設(shè)備具體在功能層面和結(jié)構(gòu)層面等都應(yīng)當(dāng)持續(xù)改進并做深入研究。

3.3 后機械焊接引入自動化焊接技術(shù)

在實施焊接工作期間，將雙絲自動化焊接機械充分應(yīng)用到制造環(huán)節(jié)，需要對動臂和動臂板衡量間主焊縫根據(jù)二者具體的實施部位做出劃分，從而促使其表面擁有更好的光滑程度，而且外形也將更加美觀，特別是能夠很好的解決過去采用手工焊接期間可能出現(xiàn)的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中發(fā)生的痕跡現(xiàn)象，能夠很好的提升焊接產(chǎn)品表面的光滑度。當(dāng)產(chǎn)品獲得了更好的光滑度的情況下，當(dāng)焊接表面處于受力狀態(tài)的情況下，焊接應(yīng)力能夠更好地均勻分布在各個區(qū)域，從而有效規(guī)避出現(xiàn)因為外界因素的干預(yù)導(dǎo)致焊絲存在質(zhì)量偏差的問題發(fā)生。此外，引入自動化技術(shù)，也能夠很好地解決手工焊接存在的問題。

圖2 側(cè)罩機器人自動焊接設(shè)計圖

4 雙絲自動化焊接技術(shù)在機械焊接中的應(yīng)用

4.1 高效應(yīng)用焊接的優(yōu)勢特征

在焊接的過程，針對操作員來說，事先要明確好焊接的具體操作順序，保持電弧擁有較高的穩(wěn)定性，還要對各項焊接參數(shù)進行很好的控制，保持其穩(wěn)定性。雙絲自動化焊接技術(shù)的優(yōu)勢特征還表現(xiàn)在可以有效規(guī)避來自2種相同相位電弧之間產(chǎn)生干擾的可能，通常情況下使用脈沖MIG 用于焊接，有時候MAG 模式也用于焊接，能夠很好地保障兩個電弧不會發(fā)生交替化燃燒的現(xiàn)象。在保證良好的焊接狀態(tài)的情況下，采用協(xié)同控制設(shè)備能夠更好的控制電源電流輸出波形之間可能存在的相位差進行控制，并且保證能夠始終控制在180°以內(nèi)。當(dāng)我們認識到焊接的優(yōu)勢特征的情況下，則應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮出其優(yōu)勢，結(jié)合企業(yè)的實際運營狀況，配備相應(yīng)的焊接設(shè)備及技術(shù)，以有效提升焊接的整體質(zhì)量和水平。

4.2 實現(xiàn)多機共用

在應(yīng)用此項技術(shù)的過程中，可以通過應(yīng)用2 臺獨立的電源實現(xiàn)同時供電，且不需要借助控制器設(shè)備操作，所有的設(shè)備都同時擁有獨立送絲的功能，配備相應(yīng)的獨立送絲設(shè)備，并且每一臺設(shè)備都能夠單獨開展工作，只需要對單獨的設(shè)備進行控制和操作即可。這種做法最大的優(yōu)勢在于能夠?qū)为毜脑O(shè)備進行控制，而不會對其他設(shè)備產(chǎn)生干擾，一旦其中一個設(shè)備出現(xiàn)故障，可以盡快更換。所以，在具體使用期間，借助同步器設(shè)備能夠?qū)? 臺單機設(shè)備進行控制，且保證輸出的統(tǒng)一性，保障不同設(shè)備的焊接進程能夠統(tǒng)一，且焊接質(zhì)量和效率均能同步。當(dāng)我們最初開展焊接工作的時候，可以借助同步設(shè)備實現(xiàn)雙絲焊接，且有助于提升其精準(zhǔn)度，且對于焊接的穩(wěn)定性也能夠有效提升。此外，為了更好地提高焊接速度和減少熱量輸入，還應(yīng)在2根焊絲之間采用單獨的輸送方式，有效避免發(fā)生飛濺的現(xiàn)象，進一步保障焊縫質(zhì)量得以提升。

4.3 應(yīng)用一體化焊槍設(shè)備

當(dāng)我們使用雙絲自動焊接設(shè)備進行機械焊接時，使用焊槍設(shè)備的接觸噴嘴，必須在事先檢查其是否具備較高的緊湊性，我們應(yīng)充分應(yīng)用其獨特性特征，確保2 條焊絲可以非常準(zhǔn)確地送入2 個電噴嘴，并且獲得的電流傳輸也可以具有更高的安全性和可靠性。在這方面，當(dāng)我們使用集成焊槍設(shè)備時，首先要做的是提高整個應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，也是為了保障焊接的效率，并且焊縫質(zhì)量也能更高。

4.4 應(yīng)用各類設(shè)備的具體操作

當(dāng)我們在應(yīng)用雙絲自動化焊接設(shè)備進行機械焊接期間，需要對每一個單獨的電源進行參數(shù)控制，事先對各個獨立電源進行性能檢查，在這之后配備30 個以上的用于調(diào)節(jié)參數(shù)的設(shè)備實施控制；還可以借助同步器設(shè)備，其目的是為了確保電源供電能夠統(tǒng)一輸出，發(fā)揮出良好的協(xié)調(diào)作用，因此，整個焊接過程可以同步。此外，焊接機器人設(shè)備或遠程傳感器設(shè)備的控制面板也可用于輸入所有焊接數(shù)據(jù)，能夠更好地保證原本計劃的焊接工作可以更加完美地完成，在數(shù)據(jù)匹配方面同步性以及匹配度也會更高，能夠很好地降低設(shè)備故障的發(fā)生率，減輕企業(yè)的經(jīng)營成本壓力。所以，在進行焊接的過程中，通過應(yīng)用邏輯菜單可以很好地顯示相關(guān)數(shù)據(jù)并做好控制，在具體的操作以及識別方面都更加便捷。

5 結(jié)語

總的來說，通過應(yīng)用自動化焊接機械可以很好地提升工程機械制造的整體質(zhì)量和效率，對于工程機械制造的水平也有極大的提升作用。所以，在當(dāng)前階段，工程機械制造技術(shù)設(shè)備實施升級及革新的過程中，我們應(yīng)當(dāng)特別對自動化焊接機械做好科學(xué)化改進，不斷學(xué)習(xí)和借鑒國外先進技術(shù)，實現(xiàn)對我國自動焊接技術(shù)的有效提升，并將國外先進的技術(shù)優(yōu)勢運用其中，考量多種應(yīng)用模式。從而保障自動焊接的技術(shù)優(yōu)勢能夠獲得更好的發(fā)揮，并且能夠保障工程機械制造行業(yè)得到長足發(fā)展，也能夠更好地滿足當(dāng)前社會對于工程機械發(fā)展的需求。