自动化焊接技术中的难点探讨

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　　摘   要：自动化焊接技术的应用几乎涉及全部工业制造领域。焊接工件结构形式越来越复杂，对焊接技术的要求也大幅度提高，自动化焊接技术在机械制造行业中的使用优势则越发明显，焊接工艺逐渐朝着智能化和专业化的方向发展。根据目前工业发展以及机械自动化的成型情况来看，焊接工艺已经开始呈现出了精细化的趋势，加强焊接过程中自动化模式的研究工作，具有理论和现实两个方面的意义。因此，加强自动化焊接工艺的研究，无论是在理论上，还是实践上都具有十分重要的意义。文章主要通过对关键技术的了解，对在自动化焊接过程中出现的难点进行分析。
　　关键词：焊接技术;焊接自动化;控制技术;探讨
　　根据目前工业发展以及机械自动化的成型情况来看，焊接工艺已经开始呈现出了精细化的趋势，加强焊接过程中自动化模式的研究工作，具有理论和现实两个方面的意义，首先，在理论意义上，加强自动化焊接技术的研究，能够为今后的自动化焊接技术发展提供一定的理论基础，使眼下的研究能够得到正确的理论指引。其次，在現实意义上，加强自动化焊接技术的研究能够更好地为自动化焊接工艺的发展指明方向，使自动化焊接技术能够实现更好的发展。
　　1    自动化焊接技术难点
　　自动化焊接技术的特点是高速和可重复，确保了生产线上的高质量水平，成本效益是生产过程的重点，生产系统不仅要确保制造的质量，还要确保通过较短的时间提高产量，只有通过自动化才能实现高系统效率，有助于获得竞争优势，但是目前很多企业实现自动化焊接，都面临几大难点。
　　1.1  数据收集难点
　　对于目前的机械自动化技术来说，在自动化焊接的应用环节上，最为困难的就是数据收集。从自动化焊接的角度来看，无论是数据的汇总，还是机械化制造的技术优化，都存在着比较困难的方面。由于自动化的数据提取技术可以说是实现自动化技术的关键所在，因此对于数据的收集整理应该成为重中之重。从当前的数据收集情况来看，自动化焊接在数据收集方面还有着不小的提升空间，需要在今后做进一步的完善。
　　1.2  大型自动化机器人难点
　　在施工的过程中，自动化焊接的实行，依旧离不开焊接机器人原型，对于目前的机械化制造行业来说，大型机械化机器人的设计和投入生产，需要耗费大量的人力、物力、财力，因此在进行设计的过程中，在工厂的经费使用具有比较大的挑战。
　　实施大型焊接自动化需要关注的变量比较多、也很复杂，其中很多是人为参与的因素，包括焊接工艺选择、定位、焊接变形处理等，减少这些变化因素比较困难。
　　在大型焊接周期中选择定位器可简化比较难的任务，定位器有多种形式，倾斜旋转定位器是双轴系统，将部件从水平旋转到垂直90°，而转盘围绕垂直轴旋转部件。搭配定位器需要先弄清楚一些问题，比如焊接会涉及多少机器人、零件是否需要在焊接过程中旋转。
　　理解和纠正机器人伸展问题、机器人尺寸要求、焊枪配置、夹具间隙和其他变量，需要进行仿真工程模拟，在构建集成系统之前预测自动焊接过程，模拟自动化系统，可改善内部设计流程、增强协作、加快测试，在系统设计开始之前，深入研究自动化概念，优化产品和流程，把一些复杂的流程简化。
　　1.3  焊接变形处理难点
　　在进行焊接的过程中，锅炉焊接并不仅只有简单直来直去的部位焊接，更有弧形以及椭圆角落需要进行细致的焊接处理，而目前的机器人，大部分都是直角状的机器人触手，因此，在进行焊接处理的过程中，很难与需要焊接的部位进行完美的契合，从而导致焊接变形上面的处理相对比较差。从上述内容中可以看出，如今的焊接变形处理也是自动化焊接机器人应用的难点之一[1]。
　　1.4  上游基础材料的难点
　　虽然焊接机器人在工作原理上相对较简单，但是在很多传感器等方面的设计上面，依旧有着技术上面的难点。由于在自动化机器人使用的过程中，很多高科技的设备都必须使用专门的材料，而材料的难获取，也是影响焊接机器人工作效率和设计完善的关键所在[2]。
　　2    锅炉自动化焊接过程中的技术难点
　　2.1  “咬边”现象
　　锅炉自动化焊接过程中出现的“咬边”现象，是指在对钢质构件进行相关焊接工作的过程之中，焊缝和钢质构件的熔合不是十分成功，焊趾所在的钢质构件部位，经过焊接过程中的烧熔产生了一些凹陷或沟槽，并且深度应当在0.5 mm之上，所在的位置一般都是焊缝的外表面之上，属于焊缝外部结构方面的缺陷。在锅炉焊接的过程中，“咬边”现象一般出现在焊缝的一侧或者两侧;如果在锅炉焊接的过程中所使用的焊接工艺是角焊方式，那么“咬边”现象通常就会出现的焊缝的某一侧;如果在锅炉焊接的过程中所使用的焊接工艺是对接焊方式，那么“咬边”现象通常在焊缝的两侧都会出现[3]。
　　如果在锅炉自动化焊接施工过程中出现了上文中所叙述的现象，有可能是在锅炉焊接的过程之中出现了下列问题导致的;焊接的过程之中焊机所输出的电力超出了材料的承受范围;焊接的过程中所使用的焊接材料和母材不是十分吻合;焊接的过程中焊机所形成的电弧过长;焊接的过程之中相关操作人员采用的操作方法不是十分恰当;焊接过程中的母材含有一定的杂质或者温度过高等。
　　2.2  “裂纹”现象
　　对于焊接工艺来说，锅炉自动化焊接过程中对钢质构建进行了相关的焊接操作后，在焊接应力和其他多种层面的因素影响之下，焊接所在位置与母材相互连接的位置金属原子之间的结合力受到了一定程度的破坏，使焊接所在位置出现了一定的缝隙，焊缝所在区域的中心位置，焊缝所在区域的根部位置，或者电弧坑等位置可能会出现纵横两个方向的裂纹。焊接位置出现裂纹主要可以分为两种：热裂纹和冷裂纹，属于内部层面的缺陷。有很多方面的原因都可能导致在焊接过程中出现上文中所叙述的问题，例如焊接过程中使用的焊接材料质量不符合国家所制定的相关标准，焊接冷却的时间不够，焊接过程中所产生的焊接应力超出了母材的承受范围等。 　　3    锅炉自动化焊接施工过程中技术难点的应对方法
　　锅炉自动化焊接施工的过程之中如果出现了热裂纹现象可以通过以下几个方面的相关应对方法进行解决：
　　（1）过程中使用到的母材和焊接材料的质量要符合国家所制定的相关标准，尤其是其中有杂质含量的应当进行严格审查。钢质材料中碳的含量越高，材料本身所具有的焊接能力就越差，一般情况下，在焊接的过程之中将焊缝所在位置的碳含量严格控制在0.1%以内，焊接过程中出现热裂纹现象的概率就会大大减少[4]。
　　（2）过程中相关的焊接人员进行焊接操作的时候要严格遵守工序，并且要根据实际情况使用合理的施工工艺，就能在施工工艺层面上减少热裂纹出现的概率。
　　（3）过程中相关的焊接操作人员在进行操作的时候要严格遵守焊接规范，并且根据施工的实际情况采用具有合理性的焊机线能，从而使焊接的位置在后期缓冷活散热的过程中氢分子逸出的速度得到一定程度提升，从而减少冷裂纹出现的概率。
　　（4）过程中所使用的焊接材料要选用碱性的，使焊缝之中扩散氧的含量得到有效的控制，进而减少焊接过程中冷裂纹出现的概率。
　　4    结语
　　自动化焊接技术对于我国制造业的发展意义重大，因此关注焊接技术自动化的现状与发展趋势，对于我国更好地提高焊接技术、促进制造业长足发展具有重要作用。我国自动化焊接技术的发展，需要立足当下，在工艺和设备上紧跟外国先进技术的发展方向，并加大研发力度，促进焊接技术自动化的创新与发展。
　　[參考文献]
　　[1]詹飞.浅析焊接技术在我国船舶制造业中的发展[J].中国新技术新产品，2014（9）：139-140.
　　[2]宋艳明，董萌，刘若龙.自动焊接在机械焊接中的应用[J].科技创业家，2013（6）：56-58.
　　[3]贾强，刘艳.焊接自动化技术[J].科技视界，2013（18）：22.
　　[4]李东光.自动化焊接技术及其发展探讨[J].中国高新技术企业，2015（20）：16.
　　Abstract：The application field of automatic welding technology involves almost all industrial manufacturing fields. The structure of welding workpiece becomes more and more complex， the requirements of welding technology are greatly improved， and the advantages of automatic welding technology in mechanical manufacturing industry are becoming more and more obvious. Welding technology has gradually begun to develop in the direction of intelligence and specialization. According to the present industrial development and the forming situation of mechanical automation， the welding process has begun to show a fine trend. It is of theoretical and practical significance to strengthen the research work of the automation mode in the welding process. Therefore， it is necessary to strengthen the research of automatic welding technology. It is of great significance both in theory and in practice. Based on the understanding of the key technologies， this paper analyzes the difficulties in the process of automatic welding.
　　Key words：welding technology; welding automation; control technology
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