焊接技术在机械制造业中的应用

焊接技术在机械制造业中的应用

王立忠,赵华瑞

中车株洲车辆有限公司 湖南株洲 412000    

摘要: 在企业进行机械制备的操作过程中，机械焊接技术是一项非常重要的操作工艺，经济的不断提升也使得社会各行各业对机械制造提出了更高的质量要求和标准，所以机械行业只有充分完善焊接技术，提高焊接水平，才能保障相关机械设备的质量，确保其安全隐患降到最低，减少其使用过程中可能出现的问题或造成的损失。本文主要就焊接技术在机械制造业中的应用进行了分析。

关键词：焊接技术；机械制造；应用

引言

焊接具有可焊接的金属材料范围广、焊接成本低、金属强度高等特点。目前随着现代制造工业水平的飞速发展，对焊接质量和技术水平要求也越来越高，这就需要提升相关人员的理论素养和技能水平。

1 机械焊接技术的优势

1.1 提高焊接效率，保障焊接质量

自动焊接技术最大的特点在于引入了计算机自动控制程序，同时搭载了很多精密化装置，能够严格执行既定的程序，完成自动化焊接。整个焊接过程完全由机器操作进行，不会受人为焊接误差的影响，因此能够更好地保障焊接质量。同时其能够有效提高焊接的效率，尤其是自动焊接一般采用了更为先进的焊接技术，焊接热量较集中，因此实际焊接成型速度更快，更有利于焊接质量与焊接效率的提升。

1.2 焊接技术水平较高，降低了焊接成本

一般情况下，针对一些较精密的零部件焊接，都需要采用自动焊接技术。例如在石油管道焊接过程中，自动焊接技术应用较为广泛。自动焊接设备能够产生更为强大的焊接能量，如焊接电弧电压较高、焊接热量不易散失。同时在进行自动焊接时，也无须开坡口，因此避免了焊接金属飞溅的现象，这对节省焊接原料、减少能源消耗也有着较为积极的影响意义。

2焊接技术在机械制造业中的应用

2.1机器人智能焊接关键技术

智能化机器人焊接技术的应用，最重要的就是弧焊电源，能够保证机器人充分发挥出自身的作用。技术人员对逆变弧焊的不断优化和研究，使其得到了非常广泛的应用，不仅动特性能很好，而且重量很轻，工作效率高还能节约能源。其中适用性最强的是波形控制技术，它在提高作业水平精细化程度的同时，能够将频率控制在20Hz～200kHz之间，应用范围十分宽广。设计人员在设计弧焊电源时，需要注意数组化控制，提升焊接参数的稳定性，对于元件的老化程度影响比较小，在焊接过程中焊缝的成形效果很高，而且电源输出稳定，重复精度高，适用于多种焊接电源系统的应用。

智能化焊接机器人在设计时，可以采用先进的控制技术，通过仿真技术更好地实现机械手臂，并在3D建模等软件的使用下以仿真动画形式展现出来。智能仿真机械手的设计，能够科学合理的避让所遇到的各种干扰问题，提高焊接技术的质量。例如ANSYS设计软件的应用，能够对流体学、力学等环境进行有效分析，提升机器人设计的实用性，解决更多电焊过程中存在的问题。

智能化机器人焊接设备的组成部分主要有机器人主体、控制柜、电源和各种夹具，在焊接过程中，机器人要对操作夹具、电源以及对机器人本体进行协调控制，才能更好地发挥出焊接功能。如果智能焊接设备所连接的是多个机器人，设计人员可以集成多个系统，起到协调控制每个机器人的作用，从而促进焊接功能发挥出应有的作用。

2.2焊缝自动化跟踪技术

通过应用焊缝自动化跟踪技术，能够有效补偿因为工件尺寸偏差及焊接夹具误差带来的焊缝位置不一致的缺陷问题。焊缝跟踪自动化设备一般是由传感器和随动机构组成，在实际进行自动化控制的过程中，主要以焊枪相对于坡口位置的偏差作为被调整量。一般焊缝自动化跟踪方式包括以下三种：

1）电弧自身传感跟踪技术。该技术主要利用了电弧传感器，通过感应焊炬与工件之间距离，实现对焊炬高度和横向偏差的检测。在具体自动焊接设计方面，主要目的是从焊接电弧信号入手，提取出能够实时并准确反映焊炬与焊缝的偏移变化信号。相较于其他传感器，电弧传感器的结构较简单，制造成本也较低，且能够在短时间内快速响应，因此是焊接传感器的一个重要发展方向，未来应用前景广阔。

2）激光跟踪技术。该项技术主要利用了激光测量传感器，这种传感器由激光发射器、激光检测器和测量电路组成。在激光传感器的帮助下，能够实现无接触远距离测量，且测量的效率高、精度高，同时本身的量程范围也较大、光斑较小，同时还有着较强的抗干扰能力。在实际应用时，通过向测量目标发射激光脉冲，经反射后，激光朝着各方向散射。部分散射光能够返回到传感器接收器，被光学系统接收后，成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号，完成焊接信号感应。

3）机械式跟踪。机械跟踪属于一种接触式传感器，主要利用导杆或者导轮，选择在焊缝前方，完成对焊缝位置的检测。机械式跟踪也有两种方式，分别是机械式和电子式，对前者而言，则是利用焊缝形状对导轮进行控制来完成导向；后者则是在焊枪位置发生偏差时，导杆或者导轮能够通过在电子装置的帮助下，发出与偏差大小和方向等信号。该信号会被控制器接收，然后由控制器发出执行指令，完成对焊枪位置的修正。这种方式的跟踪自动化焊接有着非常大的抗干扰能力，且整体的成本低廉，运行稳定，维护也较方便，因此已经在自动化焊接领域中得到了广泛应用。

3机械制造中机械焊接质量的控制

3.1 提高焊接人员的技术水平

在相关机械焊接操作中，应当加强对相关焊接人员的技术和综合能力培养，加强相关人员对焊接工作的重视程度，强化相关焊接人员对焊接过程中可能出现的各种问题处理。例如对焊接裂缝问题中，焊接人员要对其产生的原因、产生的类型进行分析，并采用科学的方法对其进行解决，以此来保证机械焊接质量。此外，相关焊接人员还应当对国家标准焊接材料有一定的认识能力，并在材料采购中严格按照相关规定进行购买。此外，相关焊接人员还应当对焊接材料的焊接位置进行准确把握，减少焊接误差，并且能够牢固树立在焊接过程中及时进行检查和反馈的操作理念等。

3.2加大对施工环境的控制力度

机械焊接的施工环境也是影响其焊接质量的重要原因，尤其是焊接环境中的温度和湿度等。焊接环境的不同往往会导致产生不同的问题，最后的焊接效果也大不相同，所以在对焊接施工环境的控制中，重点把控焊热循环对温度的影响和相关环境的湿度问题等。在机械焊接操作中，需要将其焊接环境的温度调整在20 ℃之内，因为温度过于低下，会加快金属的降温速度，降低焊接材料接头的质量等。此外对焊接环境湿度的控制主要是控制空气中的湿度指标，在实际焊接操作中，如果焊接环境湿度过高会增加空气中的氢含量，影响焊接工序的顺利开展，其对焊接环境温度和湿度的控制尤其是在雨雪天气中，更应加大相关力度。

结束语

现代焊接技术除在焊接工艺上进行革新与提升外，必须具备良好的自动化和智能化程度，随着焊接技术向无损化、无耗材、低污染发展的同时，焊接的质量、精确性受到焊接设备自动化程度的影响很大。因此，未来要进一步提升焊接的自动化程度和智能化程度，还应对更先进的自动焊接技术加强应用。

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