机床行业焊接新技术的应用
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[摘 要]随着机床产品技术的发展，机床产品结构也越来越多地采用了焊接结构，以焊代铸，以焊代锻，以焊代切割已成为机床制造业总的发展趋势。焊接技术也逐渐发展成为机床行业的主导工艺，本文介绍了机床行业内焊接领域的新工艺、新技术、新产品、新材料的应用。
[关键词] 焊接新技术机床行业
引言
机床行业由金属切削机床、金属成形机床、铸造机械、木工机床、机床附件（含滚动功能部件）、机床电器（含数控系统）六个小行业组成，是为国民经济各领域提供工作母机的基础装备产业，是国防军工现代化建设急需的战略性产业，是国家综合竞争实力的重要标志。机床产品是制造一切机器的机器，他们的工作精度一般高于被加工机械零件的精度。为此，机床产品的技术水平和服务水平，对机械工业产品生产技术和经济效益的提高起着决定性的作用。数控机床属于高端制造装备，是国家培育和发展战略性新兴产业的重要领域。
我国机床行业近十年发展取得了巨大成就。2009年我国首次成为世界金属加工机床第一生产大国；2002年至2010年已连续九年位居世界金属加工机床第一消费大国和第一进口大国。国内消费需求的不断增长，为机床制造业展开了一个广阔市场，提供了发展机遇，但同时也提出了挑战。中国制造业单位的数量极其庞大，虽然优势明显，但弱点也比较突出，其中机床业更是重点。目前，我国机床产业技术水平多为中低档，机床工具行业“十二五”发展规划规划要求机床产业必须要高端发展，以科技创新为手段，提升管理创新水平，向现代化和高端化方向前进。
由于机床产品的特殊性决定了机床结构的特殊性。几十年来，铸造结构一直占据着机床结构的主导地位。铸造工艺一直为机床产品的主导工艺。20世纪80年代后，随着机床产品引进技术的不断增加，机床产品结构也越来越多地采用了焊接结构，以焊代铸，以焊代锻，以焊代切割已成为机床制造业总的发展趋势。
在机床行业中，焊接技术的发展是随着机床产品焊接结构的应用而发展起来的，金属切削机床、锻压机械和铸造机械产品是机床行业焊接技术应用的主要领域。焊接技术也逐渐发展成为机床行业的主导工艺，下面就机床行业内焊接领域的新工艺、新技术、新产品、新材料的应用作一简单论述。
1气体保护焊机的推广应用
20世纪90年代，现代焊接技术的发展引人注目，其中以二氧化碳气体保护焊接技术的进步最为突出，一跃成为典型的机电一体化产品。在焊接机械化、自动化进程中，二氧化碳气体保护焊机被列入关键设备并居主导地位。
采用先进的二氧化碳保护焊接工艺，主要优点是高效，节能，高质量，低成本，与同等额定电流的交流弧焊机、硅整流焊机相比，额定输入电流、功率因数、效率等均显著优越，各项节电指标居焊机之首，是国家首批推广的节能设备。二氧化碳比普通手工弧焊机每台每年可节电5000kWh。
目前，在机床行业二氧化碳气体保护焊等高效率焊接技术，已广泛应用于机床床身、立柱、底座、横梁、缸体、焊后不加工的管路法兰和罩壳等零件，已成为机床行业焊接的主要工艺之一。如大连机床集团有限责任公司、沈阳机床（集团）有限责任公司等都主要采用二氧化碳保护焊接工艺焊接机床防护件等罩壳类零件；武汉重型机床集团有限公司、合肥（曼图）锻压机床股份有限公司等都主要采用二氧化碳保护焊接工艺焊接机床产品上的床身、立柱、底座、横梁、移动工作台等结构件。
2药芯焊丝在数控机床产品上的应用
药芯焊丝具有气渣联合保护效果，其焊缝成型美观、飞溅少，含铁粉药芯焊丝熔敷效率较高，具有优于实芯气体保护焊的许多优点。
金属切削机床特别是数控金切机床，精度要求高，外观造型漂亮。为此，要求焊接结构外观焊缝尺寸小、光滑美观。使用药芯焊丝具有较大的优势。济南二机床集团有限公司，近几年在应用药芯焊丝方面进行了探索，如为日本三凌重工株式会社和日本本简株式会社，采用Φ1.6药芯焊丝CO2气体保护焊，焊接生产的卧式滚齿机机身和数控龙门铣镗床床身、数控落地铣镗床的立柱，焊接质量优于实芯CO2气体保护焊，得到日方专家的认可，顺利通过了日方的质量检查验收。
3细丝气体保护焊的应用
近几年，Φ0.8细丝气体保护焊在机床行业应用的趋势已越来越强。随着机床产品的技术进步，对机床的外观造型和质量要求也越来越高。过去机床产品采用手工电弧焊接的薄板罩壳零部件，已基本都不能满足现有机床产品外观质量的要求，特别是数控机床。现在都在采用激光切割、Φ0.8细丝气体保护焊。如大连机床集团有限责任公司、沈阳机床（集团）有限责任公司，应用激光切割和Φ0.8细丝CO2气体保护焊，焊接生产机床罩壳零部件，外观质量满足了数控机床高水平的要求。
4集中供气技术的应用
CO2气体的供气方式，在机床行业的焊接生产中也得到重视。由于采用单瓶单机供气气方式，不仅限制生产规模的扩大，同时对焊接生产管理和焊接质量都有较大影响。目前，在机床行业的焊接生产中，CO2气体的集中供气方式得到了广泛应用，它不仅提高了焊接生产效率，同时也使CO2气体纯度提高了0.4～0.6%，气体水份含量下降0.25%，保证了焊接质量。如1992年济南二机床集团有限公司在组建新的金属结构厂的同时，建造了CO2气体集中供气装置；该装置总工作压力0.15MPa，中间贮存筒容量2m3，可向全厂120多台CO2焊机连续稳定供气，当时年焊接生产能力12000吨，到2002年满足了年焊接生产能力15000吨的需求；2006年武汉重型机床集团有限公司发展数控重型、超重型机床实施整体搬迁改造项目设计中，钣焊件车间采用了CO2液态罐集中供气装置，可向车间内40多台CO2焊机连续稳定供气，满足焊接生产能力4000吨的需求；2005年沈阳机床（集团）有限责任公司发展数控机床及成套装备整体改造项目设计中，钣焊件车间采用了CO2汇流排集中供气装置，可向车间内90多台CO2焊机连续稳定供气，满足焊接生产能力15000吨的需求。
5焊接机械化、自动化的应用方案
实现焊接机械化、自动化是机床行业应用焊接新技术的重要途径。机床产品焊接结构多为复杂的箱型结构，在目前的焊接生产中大都采用整体组装、整体焊接的工艺方法，实现自动化焊接较为困难。若将机床产品焊接结构的组装、焊接合为一道工序，配以机械化工装和变位机，实现自动化焊接是完全可行的。
5.1焊接齿轮的自动化焊接方案
重型锻压设备产品的传动齿轮，其结构组成主要有辐板、齿圈和偏心轮轴。该焊接齿轮的齿圈材料为45# 或40CrMo材料，焊接前需预热，焊后要保温处理。自动化焊接可采用变位机，先将齿圈与辐板预组装在一起，固定在变位机上。然后，将变位机连续旋转，用火焰预热器将工件预热到200～350℃，再将变位机自动调整到45°角位置，用自动焊，进行自动跟踪焊接，并使角焊缝焊脚高度达到设计焊缝尺寸要求。同时，对内圈焊缝也进行自动焊接。
自动化焊接此类零件，将显著提高工作效率，减少工人劳动强度，减少预先炉内预热、焊后保温等辅助工时。同时，也保证了焊接质量。
5.2箱型零件的自动化焊接方案
机床产品焊接结构多为复杂的箱型结构，结构内布置众多加强筋板，这使自动化焊接较为困难。若将箱型零件从设计上进行改进，在焊接翻转机上一边组装一边焊接，则自动化焊接是完全可行的。如机械压力机的立柱，先将底板夹紧在大型焊接翻转机的组装平台上，然后组装拉紧螺栓支撑板，各类加强筋板等。采用十字操作自动焊接机，焊接拉紧螺栓支撑板内角焊缝。采用龙门式自动焊接机，焊接各类筋板角焊缝、外表面焊缝等。可一次完成组装焊接工作，将减少了两零件背对背组装工序，提高了焊接生产率。
6结束语
机床行业焊接技术的发展是随着机床产品技术的发展而发展起来的。20世纪80年代后，机床行业产品技术的引进，对机床行业焊接技术的发展起决定性的作用。随着机床产品焊接结构越来越多地应用，彻底改变了过去几十年铸造结构“一统天下”的局面。以焊代铸，以焊代锻，以焊代切割已成为机床制造业总的发展趋势。机床制造已离不开焊接。
目前，机床行业焊接技术的发展也正朝着高效、自动方向发展。机床行业焊接新技术的应用具有广阔前景，大力推广应用新的、先进的焊接工艺和方法，是我们每个焊接工作者的责任，愿焊接新技术早日在机床行业推广开来，得以普遍应用。
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