自動焊接范文

導語：如何才能寫好一篇自動焊接，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

受大學招生“3＋X”制度的影響，對于一些學生來說，中學物理課程逐漸被邊緣化．由于十多年來的大學擴招，地方大學大量增加“機械設計制造”、“電氣工程及其自動化”等工程類應用專業，中學物理的許多概念又需要這些工程專業學生掌握，這兩者成為大學物理教學中的一對矛盾．把工程實例引入大學物理的教學中，可以促使學生愛學物理、會做物理、善用物理，幫助學生理解物理概念，提高物理教學的有效性［1］．胡海云等人提出在大學工科物理教學過程中結合工程實例的教學改革方案［1］，他們通過巧克力倉爆炸事故的實例幫助學生理解靜電場，通過旋轉實驗發生爆炸的實例幫助學生理解剛體旋轉勢能等案例教學方案對我們很有啟發．胡海云等認為：高質量的實例是教學成功的關鍵，這些例子最好是“真實”，而不是“假象”的或人為“設計”的，否則容易與實際脫節，達不到預想的效果．速度或速率是物理教學中非常重要且最基本的概念之一［3］．作者結合自己科研工作中遇到的自動焊接過程中焊絲的表達方程問題，建立了焊絲一邊以機械方式送進燃弧區一邊在電弧區燃燒的運動方程的實例，希望該實例可以加深對速度或速率問題的進一步理解．

2工程模型

按電弧電極是否燃燒，電弧焊可以簡單分為燃燒極電弧焊和非燃燒極電弧焊兩種．用于不銹鋼焊接的鎢極氬弧焊屬于非燃燒極電弧焊，最常見的用于鋼鐵工件的手工電弧焊接工藝屬于燃燒極電弧焊．在手工電弧焊工藝中，一個電極加在工件上，另一個電極加在焊槍上，焊槍再通過導電良好夾具連接焊條．焊接過程中，焊條既是電極，同時又被燃燒填充在焊縫中．自動埋弧焊工藝與手工電弧焊工藝的原理基本相同，主要的特點是用導電嘴取代焊槍；用很長（成卷安裝使用）的焊絲取代焊條．兩個電極一個加在工件上，另一個加在導電嘴上，見圖1．這樣就可以避免經常更換焊條帶來的麻煩，形成連續不斷的焊接，其焊接質量和焊接速度得到大大提高．焊絲一邊通過導電嘴被送絲機送到燃弧區，一邊在燃弧區不斷燃燒，兩者只有達到動態平衡，才能形成良好焊縫．如果焊絲送進過快，后果就是焊絲插入熔池，形成短路；如果焊絲送進過慢，電弧拉得過長而滅弧，正常焊接過程兩者都是不允許出現的．焊接控制器的作用主要是完成焊絲運動的動態控制，而建立正確的焊絲運動方程是實現良好控制的前提．

3焊絲運動速度的表達式

3．1以導電嘴為參照系的焊絲速度表達式從導電嘴測量焊絲的速度其表達式是最簡單的，假設在Δt時間內通過導電嘴的焊絲長度是Δl，則焊絲的平均速度S1可以表示為S1＝ΔlΔt焊絲的瞬時速度為S1＝limΔt0ΔlΔt＝dldt（1）.

3．2以弧長表達焊絲速度從工件角度觀察，焊絲的運動有兩個：一個是焊絲從導電嘴送出的速度S1，另一個是焊絲跟隨導電嘴沿焊縫行走的速度S2，S2實際上就是焊接速度．大部分情況下焊絲的上述兩個運動在方向上是垂直的關系，兩者的矢量和才是焊絲相對于工件的總速度，但這并不是本文要討論的重點，如果對工科學生深入討論是用速度還是用速率容易把問題復雜化．本文主要討論焊絲沿垂直于工件方向的運動．由于控制器是通過采集電弧電壓來控制電弧的穩定性，而電弧電壓又與弧長成正比關系．因此，了解弧長與焊絲運動的關系是后續建立控制方程的關鍵．電弧的弧長是焊絲頭部與工件之間的距離，與S2基本沒有關系．圖2是近弧區的示意圖，其中L代表導電嘴頭部與工件表面之間的距離，l1代表弧長，l2代表焊絲從導電嘴的伸出長度．保持L固定，則存在下面的關系：L＝l2＋l1或l2＝L－l1dl1dt＝－dl2dt（2）（1）首先進行靜態分析，即焊絲不燃燒情況下焊絲的運動與l1之間的關系．注意，這時l1還不圖2近弧區各種關系示意圖能說成是弧長．假設在Δt時間內由導電嘴送出的焊絲長度是Δl，在這種情況下，l1將縮短Δl，從0時刻的l1變為Δt時刻的l1＋Δl1＝l1－Δl．則焊絲的瞬時速度可以表達為S2＝－dl1dt＝dldt＝S1（3）上式說明，在電弧不燃燒情況下，從工件處測量的焊絲速度和從導電嘴處測量的焊絲速度相同．（2）現在分析動態情況下，即焊絲一邊在電弧中燃燒一邊從導電嘴送進燃弧區的情況下，弧長的變化關系．設Δt時間內焊絲被燃燒掉的長度是Δl2，由導電嘴送出的焊絲長度依然是Δl．在這種情況下，弧長從0時刻的l1變為Δt時刻的l1－Δl＋Δl2．在Δt時間內弧長的變化Δl1為－Δl1＝Δl－Δl2（4）可以這樣理解式（4）：假定在一定時間內（Δt），送絲機送入10mm焊絲，而電弧只燃燒掉9mm焊絲，則電弧（Δl1）會縮短（上式Δl1為負系數）1mm．式（4）還可以表達為Δl＝Δl2－Δl1（4’）這種情況下焊絲速度的表達式為S1＝dldt＝dl2dt－dl1dt＝S0－dl1dt（5）.

3．3表達式的物理意義由于Δl2代表Δt時間內焊絲被燃燒掉的長度，公式（5）中的S0＝dl2dt表示焊絲在電弧中燃燒的速度．公式（5）的物理意義很明確：（1）當電弧長度恒定，即dl1dt＝0時，這時S1＝S0，表明送絲機送到燃弧區的焊絲速度恰好等于電弧燃燒焊絲的速度．正常焊接時屬于這種情況．（2）當電弧長度變短，即dl1dt≤0時，說明送絲速度過快，或焊絲燃燒速度過慢．（3）當電弧長度拉長，即dl1dt≥0時，表明送絲速度過慢，或焊絲燃燒速度過快．

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關鍵詞：自動焊接；加工業；運用

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A

一、自動焊接的工作原理

自動焊接指的是把焊接工作的整個過程加以機械化和自動化。之前手動焊接的過程中主要焊接方法是引燃電弧，通過送進來的焊條來維持足夠的電弧長度，電弧前后左右移動都是靠手動進行的，操作時需要進行焊接的機加工部分，接著就是息弧動作。自動焊接機指的是由導軌床體、轉動機構、轉動轉臺、氣動尾頂滑臺機構來進行前后左右、轉動等移動方法，所需機加工工件的安放與固定由工件夾緊機構和托料機構來完成，焊接裝置由焊槍氣動調節機構和焊槍夾持機構等于焊槍相關的技術機構來為按成，之后就是通過氣動尾頂與專機電控系統來完成動作指令的發送輸出。

目前，機械加工中多用的自動焊接機不僅僅具有機械化和電子化技術的支

持，同時還加入了數字化技術的運用，把焊接的加工技術指令向技術精度指令延伸，把焊接的動作指令向動作軌跡指令延伸，使得自動焊接技逐漸走向了一個更高的技術平臺。自動焊接機上常用的焊接工藝方法有：埋弧焊、MIG/MAG焊、TIG焊、等離子弧焊、激光焊和激光復合焊等。

二、自動焊接的優勢

2.1 生產效率高

因為自動焊接設備是由整個機械組組成的，而執行程序是由數字電子系統控

制的，所以自動焊接設備的使用電流比較大，而大電流所產生的電弧熱量很集中，穿透能力非常強，這就就可以使焊接速度加快很多。與普通手動的焊接加工相比，自動焊接設備的加工效率要增高大概10倍。

2.2 技術水平高，加工難度大

自動焊接設備還能夠對精密零部件、薄壁材料以及非金屬材料進行焊接加工。因為這種方法不是人手持的焊接，所以在選擇焊源介質時不會有局限，這就使得自動焊接技術水平能夠得到進一步的發展和飛躍，比如，激光焊接在運用時，產生的焊縫寬度很小，熱影響小，加工部件的變形小，但由于激光焊接的深度比高，電流超大，焊接速度十分快，所以焊縫也就更加平整美觀，同時還能夠對激光焊接的聚光焦點進行調控，這樣加工的難度就會有所提高。

2.3 質量高且相對質量水準穩定

鑒于自動焊接設備的焊接指令是由數字中心統一發出的，焊接的速度和范圍都能夠進行控制，這就可以保持相對的一致性，恒定所加工工件的焊接質量水平，如果加工過程中出現問題或者產生了變化，都能夠進行自動調節，并且保持相對的穩定性。自動焊接設備的焊劑保護效果相當好，一般情況下，熔池金屬很少會受到空氣的污染和腐蝕，再加上電流比較大，這種條件下的熔池金屬也就能夠充分的與渣進行反應，均勻的生成的焊液成分，這樣加工出的焊縫金屬性能穩定、質量較高，同時還具有美觀性。

2.4 改善加工工作環境，同時降低加工者的勞動強度

自動焊接在焊接的過程中產生的焊接煙霧會被自動焊接設備的隔離罩阻擋住，有的自動焊接設備在焊接時不會產生很強烈的焊光，焊接時所產生的煙霧也很少，這樣就會在一定程度上改善焊接加工人員在進行焊接作業時的工作環境；使用自動焊接設備進行焊接加工，不需要焊接作業人員長時間保持一個焊接動作，這樣就減輕了焊接機加工人員的體力損耗，降低了焊接作業人員的勞動強度。

2.5 能源消耗低并節省原材料

部分自動焊接設備所產生的電弧是在焊劑層下面燃燒，這樣所產生的熱量就不容易散失掉，所消耗的電能相對也比較少，在這種自動焊接中，進行薄板焊接加工可以不用開坡口，這樣一來焊條在加工時就不會金屬飛濺，也沒有焊頭，從而也就節省了焊條或者是焊絲金屬的消耗，進而節約了加工原材料。

三、我國自動焊接在機械焊接中的應用現狀

這部分所提及的自動機械焊接指的是焊接機械手和焊接機械人。這種將自動焊接運用于機械手臂和機械人中的工作方法就如同機械加工中的加工中心，能夠對輸入加工程序進行加工，等同于多個自動焊接設備在同一個加工部件上進行不同的焊接工作。

一般情況下，這種自動化焊接機械手臂和機器人在流水線的生產加工中比較常用。這種加工方式運用了自動化原理，將多個機械手臂或機器人分布在同一條串聯的流動工作線中，每一個動作組執行相同的動作指令，完成本工作線動作后再進行下一個工作線的加工，這些動作指令，對機械手臂或者機器人的控制以及流程安排也全部是運用了自動焊接的工作原理，有簡單的單一的自動焊接組成整體的自動焊接組，由主數字控制系統統一進行指令，完成焊接加工程序。

山推機械工程股份有限公司是國內大型工程機械生產和加工行業的龍頭企業，其自動焊接的應用方面在國內同行中處于領先地位，早在20世紀90年代，就已經開始應用焊接機器人和自動化焊接專機。山推機械工程股份有限公司對自動焊接技術的應用實例，證明自動焊接有效地改善了企業的生產效率，也轉變了機械焊接行業的一些傳統觀念。最初在設計和制造焊接專機時，往往都是由機械加工企業自行完成，焊機的結構簡單，功能單一，無法很好地滿足機械加工多樣化的需求。在應用焊接機器人的初期，也出現了一些錯誤，例如沒有充分利用焊接機器人的靈活性。此外，最早的一批原裝進口焊接機器人不但價格高昂，配件的兼容性也較差，使用成本高。隨著國內焊接機器技術的發展，機器人系統的性價比得到了提高。自動焊接技術通常應用在焊縫開放性好，并且對焊縫要求十分嚴格的產品上，例如車架后段自動焊接時，工作體系由雙機器人同時進行，雙機器人一個對工件焊接加工，另一個進行上料或補焊的工序，這種模式有效提升了生產效率。目前應用的焊接機器供應商主要有IGM、昆山華恒、唐山開元等。

四、工程機械加工制造中自動焊接技術的發展趨勢

對于推土機、挖掘機等工程機械制造生產而言，結構件是最為主要的部件，結構件的制造對工程機械生產十分重要，自動焊接在工程機械生產的應用前景十分廣闊。筆者認為，自動焊接在工程機械加工制造行業的發展趨勢主要有下列幾個方面：

（1）焊接技術在工程機械加工制造、汽車船舶制造、電力設備加工、建筑等行業都有著廣泛的應用。自動焊接技術正向著更高質量的方面發展。焊縫自動跟蹤技術成為了其發展的熱點。焊縫跟蹤涵蓋了多學科的技術，包括電子計算機、結構、材料、焊接、流體等多個領域，焊縫跟蹤推動了自動焊接技術的發展，不僅提升了產品的加工精度，更顯著減少了自動焊接工作的前期準備工作。

（2）隨著工程機械制造行業的發展，客戶對焊接質量的要求更為注重，生產企業對自動化焊接加工需求量也更大，以期讓焊縫質量更為穩定，因此，對自動焊接設備數量的需求也更大。此外，由于焊接自動化機器設備在工程機械焊接加工中廣泛的應用，必然需要讓焊接結構設計和制造標準更為統一，以方便焊接機器進行自動焊接。

（3）工程機械加工中，自動焊接向著智能化發展方向不斷前進，自動焊接機器人和焊接專機等其他硬件設備的不斷發展，使得工程機械焊接加工更為智能。智能自動焊接系統的發展使得我們實時控制和監管自動焊接產品質量成為了可能。

五、結語

自動焊接在機械焊接中得到了有效的組合與聯結，在機械焊接領域的應用也會被越來越多的機械生產加工企業所重視。利用自動焊接設備的工作動作組合原理，將多個自動焊接設備進行組合，再有一個自動化的數字系統統一管理，自動化焊接的運用使得自動焊接機械設備將焊接技術水平與焊接工藝推向了一個高峰，使得所能夠應用到焊接技術的加工行業也得到了發展與擴大。然而我們也應該正視我國自動焊接技術應用中的一些問題，積極學習和引入國外自動焊接的先進技術，并結合自身的實際發展情況，有針對性地應用，以期更好地推動我國機械焊接水平的提升。

參考文獻：

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1焊接小車

焊接小車是實現自動焊接過程的驅動機構，它安裝在焊接軌道上，帶著焊槍沿管壁作圓周運動，是實現管口自動焊接的重要環節之一。焊接小車應具有外形美觀、體積小、重量輕、操作方便等特點。它的核心部分是行走機構、送絲機構和焊槍擺動調節機構。行走機構由電機和齒輪傳動機構組成，為使行走電機執行計算機控制單元發出的位置和速度指令，電機應帶有測速反饋機構，以保證電機在管道環縫的各個位置準確對位，而且具有較好的速度跟蹤功能。送絲機構必須確保送絲速度準確穩定，具有較小的轉動慣量，動態性能較好，同時應具有足夠的驅動轉矩。而焊槍擺動調節機構應具有焊槍相對焊縫左右擺動、左右端停留、上下左右姿態可控、焊槍角度可以調節的功能。焊接小車的上述各個部分，均由計算機實現可編程的自動控制，程序啟動后，焊接小車各個部分按照程序的邏輯順序協調動作。在需要時也可由人工干預焊接過程，而此時程序可根據干預量自動調整焊接參數并執行。

2焊接軌道

軌道是裝卡在管子上供焊接小車行走和定位的專用機構，其的結構直接影響到焊接小車行走的平穩度和位置度，也就影響到焊接質量。軌道應滿足下列條件：裝拆方便、易于定位；結構合理、重量較輕；有一定的強度和硬度，耐磨、耐腐蝕。軌道分為柔性軌道和剛性軌道兩種。所謂剛性軌道就是指軌道的本體剛度較大、不易變形，而柔性軌道則是相對剛性軌道而言。兩種類型的軌道各自有各自的特點。剛性軌道定位準確、裝卡后變形小，可以確保焊接小車行走平穩，焊接時焊槍徑向調整較小，但重量較大、裝拆不方便。而柔性軌道裝拆方便、重量較輕，精度沒有剛性軌道高。

3送絲方式

送絲的平穩程度直接影響焊接質量。送絲方式可以簡單分為拉絲和推絲兩種方式。拉絲時焊槍離送絲機的安裝位置較近，焊接過程中焊絲離開送絲機后受到的阻力較小，因此可以保證送絲過程平穩，但送絲機和焊絲盤均須安裝在焊接小車之上，增加了焊接小車的重量，給人工裝拆增加了困難，重量增加還容易造成焊接小車行走不平穩。使用直徑為0.8mm或1.0mm的小盤焊絲（重量約為5kg）減輕了焊接小車的重量和負載，又使得焊接過程容易控制，但對焊接效率有一定的影響。采用推絲方式時，將送絲機構安裝于焊接小車之外，減小了焊接小車的體積和重量，可以使用大功率的送絲機和直徑為1.2mm的大盤焊絲（重量約為20kg），從而提高焊接效率。然而，由于推絲時送絲機離焊槍較遠，兩者之間須有送絲軟管相連，當焊絲被連續推送到焊槍嘴處時，焊絲受到的摩擦阻力較大，而且，焊接過程中送絲軟管的彎曲度對送絲的平穩程度有一定的影響，嚴重時造成送絲不暢，因此使用推絲時須充分考慮述因素。

4焊接工藝的選擇

目前，除采用手工焊接外，管道焊接較多的是采用埋弧自動焊接工藝和氣體保護焊工藝。

埋弧自動焊有焊縫成型好、焊接效率高、焊接成本低等特點，對于管道施工而言，埋弧自動焊可用于雙管聯焊，簡稱“二接一”，即焊槍固定在某一位置，管子轉動。顯然長距離管道焊接時不可能讓管子轉動，因而“二接一”只能用于管子的預制。如果管道全位置自動焊采用埋弧焊工藝，那么焊接裝置上必須配加焊劑的投放、承托與回收機構，使得焊接裝置的結構變得較為復雜，給操作與裝拆帶來不便，而且增加了行走小車的負載，影響小車行走的平穩性。埋弧焊一般采用粗焊絲、大電流的焊接方式，用于全位置自動焊可能會由于熔敷率較高出現熔滴下垂、流動等焊接缺陷，影響焊縫的成型與質量，因此將埋弧焊應用于管道全位置自動焊接實現起來困難較大。

采用藥芯焊絲加氣體保護的焊接工藝，若是多遍成型，則每次焊縫表面清渣費工費時；若是強迫成型，則須配加一個與焊槍一起運動的成型銅滑塊，并通入循環冷卻水，可以大大提高焊接效率，這樣一來不僅焊接裝置的結構復雜，而且重量增加。因為藥芯焊絲的價格較高，同時還要解決保護氣體的氣源，所以焊接成本較高。單一使用自保護焊絲，雖然節省了保護氣體，但存在清渣困難問題。

采用實芯焊絲加氣體保護的焊接工藝，若是多遍成型，則焊接過程可簡單分為打底、填充、蓋面三個階段，無須對焊縫表面進行清理而直接進行下一道工序，但焊接速度相對強迫成型而言慢一些。保護氣體一般為純二氧化碳氣體、二氧化碳和氬氣或二氧化碳和氧氣的混合氣體。二氧化碳和氬氣的混合氣體可以使得焊接時的電弧燃燒穩定、飛濺較小，但在野外施工時氬氣氣源難尋、價格較高，從經濟方面考慮，在焊接輸油管道時，最好盡量使用純二氧化碳作為保護氣體。在有條件的地區施工，使用二氧化碳和氬氣作為保護氣體較為理想。

5控制方式

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關鍵詞：定子鐵心 自動焊接 PLC 傳感器 伺服電機 氣動裝置

中圖分類號：TM38 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）07-0008-01

1 前言

電機定子鐵心的焊接方式通常采用手工電弧焊，即沿定子鐵心外圓上一條條縱向的焊道依次焊接。這種人工操作的工藝方法，生產效率低，生產周期長，工人操作時要保持高度集中的注意力，勞動強度大；而產品質量受焊工持槍移動速度的快慢、是否穩定、均勻所影響，會產生較大的差異。焊接時因局部熱變形產生應力（熱量輸入大），焊后工件會因應力不均變形，質量不穩定， 焊縫在定子片毛刺的回彈力作用下易開裂，須采用嚴格的焊接工藝和焊后矯正變形的措施，要花費較多的工時。

為克服現有工藝的不足，特設計了一種定子鐵心立式自動焊接裝置，具有自動化程度高，生產效率高，焊后工件質量好的優點。

2 思路與設計方案

本裝置的基本構成單元是：機械裝置、執行裝置、能源、傳感器、控制器和焊接系統。

（1）機械裝置：實現焊接運動的機構，配合焊接系統進行動作。

（2）執行裝置：驅動機械裝置運動的電動機、液壓及氣動裝置等。

（3）能源：驅動電動機的電源等。

（4）傳感器：檢測機械運動、焊接參數、焊接質量。

（5）控制器：用于工件、焊槍動作控制的可編程控制器以及電子控制系統。

（6）焊接系統：包括焊接電源、氣體保護焊焊機、焊槍等。

由伺服電機驅動工件回轉臺，以實現定子鐵心的分度旋轉，使定子鐵心的焊道逐個與焊槍對應，進行焊接；焊槍可實現水平前進、后退，以及沿焊道的縱向升降移動。

采用對稱的一對/多對焊槍同時自動焊接，可進一步提高生產效率，節省較多的工時；另一方面，采用對稱焊接，焊接時產生的熱變形是對稱的，因而產生的應力也是對稱的，所以焊后工件變形更小，能有效避免焊縫開裂的情況發生。

由x，y方向的兩個交流伺服電機來驅動絲杠，限位氣缸對焊槍進行精確定位，等x，y平面內定位完畢，z軸方向的交流伺服電機開始工作，焊槍運動到焊接位置，焊接完成后，x，y，z軸方向的交流伺服電機反轉，并回到起始位置，準備下一加工。另外，加上光電傳感器用于精確定位，若焊槍未到達指定位置，可強制整個系統急停，并報警。

裝置中有工作模式設置，伺服系統的開啟、停止、重啟，繼續和回零等信號輸入到控制端口，通過這些控制端口，PLC可對焊接機進行上述控制。同時，也具有焊槍處于運行模式時伺服系統的開、停、就緒、報警和急停等狀態的輸出端口，通過讀取這些端口的狀態，PLC就能獲知焊槍的焊接基本狀態，帶動焊槍以定速移動，且能自動調整電弧的電壓電流，即實現全自動焊接。

電氣控制柜采用PLC控制方式，配備有自動控制系統和A/D轉換器，在焊接過程中系統將來自裝置的各種指令信號送到模擬量輸入模塊，通過信號處理，再將此模擬數據轉換成數字量后，啟動模擬輸入模塊與PLC之間的數據交換程序。PLC讀入該數字信號，并將此數據與設定數據相比較，轉換后的數字量傳到PLC控制器中，經過運算，PLC控制器發出輸出指令，輸出指令由繼電器 、接觸器等執行器件執行，推動伺服電機的運轉、及各個氣缸器件的動作。

定子鐵心焊縫是利用鐵心外圓的U 型工藝槽，由于高溫液態熔池重力和電弧力的作用，下行焊接相對于上行焊接，焊接電流和速度均大一些，進而要求氬氣流量也適當加大，故以采用上行焊接方式，以保證焊接引弧可靠， 電弧穩定。

下面詳述本裝置，如圖1所示：1-壓緊模具、2-定子鐵心、3-焊槍、4-焊槍升降架、5-回轉臺、6-焊槍水平移動架、7-支撐柜、8-電氣控制柜、9-伺服電機、10-主動齒輪、11-從動齒套、12-鏈條導軌機構。

在支撐柜上安裝回轉臺5，該回轉臺由伺服電機驅動，伺服電機的輸出軸安裝主動齒輪10，該主動齒輪與回轉臺外周所固裝的從動齒套11相嚙合。

在回轉臺外側的支撐柜7上安裝焊槍水平移動架6，在其上安裝焊槍升降架4，在該升降架上安裝焊槍3。水平移動架為水平導向安裝在支撐柜上的電磁移動小車。焊槍通過鏈條導軌機構12安裝在焊槍升降架上。 焊槍水平移動架為對稱的一對或多對焊槍水平移動架，在該對稱的焊槍水平移動架上均安裝焊槍升降架，在該對稱的焊槍升降架上相向安裝焊槍。伺服電機9、電磁移動小車以及鏈條導軌機構12均與電氣控制柜8連接。

工作原理：將壓緊后的定子鐵心2連同壓緊模具1一同裝卡定位于回轉臺上，開啟控制柜，回轉臺帶動壓緊模具，使定子鐵心旋轉一定角度，焊接水平移動架平移靠近定子鐵心，焊槍升降移動同時完成焊接。焊接完成后，再旋轉一定角度，使下一條焊道與焊槍對準，再進行焊接。焊槍的前進、后退，提升、下降，左、右移動，起弧、收?。ㄍ娫绰摍C），采用PLC控制器進行控制。

3 結語

（1）采用自動焊接技術，能有效降低勞動強度，提高生產效率，同時解決了加工過程中焊工持槍移動速度快慢不同、不穩定、不均勻的問題，從而有效保證焊接質量、增強產品性能。

（2）采用自動焊接技術，能提高目前工藝水平、改善勞動者工作條件、減少煙塵、噪音和輻射、降低材料與能源消耗、降低成本、擴大市場占有率。

參考文獻

[1]劉岳臣.定子鐵心外圓結構及焊接設備的改進.中小型電機，1988（2）.

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[關鍵詞]AZ31鎂合金；機器人焊接；自動及半自動焊接，焊接工藝

中圖分類號：TG376 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）47-0343-02

1.AZ31鎂合金的性質及特點

室溫狀態下金屬鎂的密度是1.74g/cm3，在標準大氣壓下，金屬鎂的熔點是（650±1）℃，沸點為1090℃。鎂金屬的密度小，易于燃燒，這是由于它的物理、化學性質所決定的。工業用鎂的純度最高可以達到99.99%，但是純鎂不能用作結構材料，一般情況下需在純鎂金屬中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土等元素，從而形成的鎂合金具有較高的強度，可以作為結構材料而廣泛應用。

鎂合金材料具有以下優點：

（1）重量輕?？梢灾谱?C產品的外殼、內部構件，還是汽車、飛機等零件的優秀材料。

（2）比強度、比剛度高。鎂合金的比強度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當，而遠遠高于工程塑料，為一般塑料的8-12倍。

（3）耐振動性好。在相同載荷下，減振性是鋁的100倍，是鈦合金的300-500倍。

（4）散熱性好。一般金屬的熱傳導性是塑料的數百倍，鎂合金的熱傳導性略低于鋁合金及銅合金，遠高于鈦合金，比熱則與水接近，是常用合金中最高者。

（5）穩定的資源。提供鎂元素在地殼中的儲量居第八位，大部分的鎂原料自海水中提煉，所以它的資源穩定、充分。

AZ31鎂合金是目前應用最廣泛的變形鎂合金，其主要化學成分見表1。

2.設備與焊接材料的選擇

（1）焊接設備

選用通用6kg焊接機器人進行自動焊接，電源電壓220V，機械手臂最大幅度半徑1.5m，采用示教盒的示教/執行操作系統。

焊接過程中機器人行走路徑采用MOVL直線行走，行走速度為5-15v/ mm?s-1。

（2）焊機

采用鎢極惰性氣體保護焊進行焊接，采用鎢極噴嘴，氬氣作為保護氣體。

（3）焊接材料

AZ31鎂合金試板300*100mm，3mm厚度薄板。

3.焊接工藝參數選擇

在機器人自動焊接AZ31鎂合金薄板之前，設計五組焊接工藝參數，具體工藝參數見表2-表6。

4.工藝參數分析

通過5組不同的焊接工藝參數，觀察焊縫并比較焊縫質量得出結論，選擇第3組焊接工藝參數所得到的焊縫質量最為優秀，焊縫外觀美觀。

第一組焊接工藝參數，選擇較小的焊接電流，較細的焊絲，采用這樣的焊接工藝，對于薄板鎂合金工件來說，產生較大的焊腳角度，極容易產生未焊透的焊接缺陷。采用第二組焊接工藝參數，增大了焊接電流，雖然降低了焊縫的焊腳角度，但是仍然采用直徑為1.0mm的焊絲進行自動化焊接，焊后達不到所要求的焊縫熔寬，不能形成良好的焊縫成形系數。

第三組焊接工藝參數相對來說是比較完整的一套工藝，無論從焊接電流的選擇，還是焊絲直徑的選擇，都恰到好處，能夠形成良好的焊縫成形系數，焊縫外觀美觀，不容易出現未焊透以及塌陷等焊接缺陷。

第四組焊接工藝是在第三組焊接工藝的基礎上，增大了焊接電流以及焊接速度，通過實踐結果顯示，這顯然不符合鎂合金薄板的焊接工藝，一方面焊接電流的增大，容易使鎂合金薄板產生焊穿的焊接缺陷，另一方面焊接速度的增大極容易對焊接工件造成損害，因此不建議增大焊接電流以及焊接速度。通過實驗，第五組的工藝參數數據更不符合AZ31鎂合金薄板的焊接。

5.鎂合金的應用前景

全球鎂合金的需求年均增長達到12%左右，西方鎂合金的市場需求增長率達到了18%？以上，未來鎂合金的市場需求將呈現快速增長的趨勢。鎂合金主要應用于汽車、3C、航空航天領域，其中應用于汽車產業（74%）、3C行業（22%）、軍事和航空航天（14%）。

目前，鎂合金主要作為以下汽車零件使用：儀表盤和托架、座椅框架、轉向柱部件、手動變速箱殼體、發動機進氣管、氣缸蓋等。其它的如需要安全及高斷裂韌性的零部件，也將是鎂合金正在并將繼續深入拓展應用的領域，如座椅框架、車身保護板、發動機前的散熱格柵加強板及一些車身結構支撐件。

隨著鎂合金結構件在汽車上的廣泛使用，鎂合金結構件的焊接也日益得到了重視。從焊接工藝來看，主要集中在氬弧焊、激光焊、非真空電子束焊、摩擦焊等方面。尤其以氬弧焊、激光焊居多，但由于鎂合金的性質活潑、熔點低、導熱快、熱膨脹系數和線膨脹系數大等特點，氬弧焊時易造成鎂合金的熱影響區寬、晶粒粗大、焊件變形嚴重等缺陷，激光焊時易造成氣孔、裂紋等焊接缺陷。

6.總結

（1）鎂合金材料具重量輕；比強度、比剛度高；耐振動性好；散熱性好；穩定的資源等優點，這就足以使鎂合金在日后的工業生產中優廣泛的應用。

（2）焊接機器人的出現，增加了焊接生產率，大大提高了焊接的效率，降低了人工的成本，降低了對焊工的技術水平的要求，很大程度上保證了焊縫的質量。

篇6

船舶的結構比較復雜，技術要求比較苛刻，是全焊接結構，高效焊接對建造質量過硬的船舶具有至關重要的作用和意義。船體建造中有70%的工作量為焊接，焊接成本在船體建造成本中占有30%-50%的比例。所以，在建造船舶時要運用高效自動焊接技術來滿足降低制造成本、減少制造工期等要求，同時也要確保焊接的高質量。運用高效自動焊接技術還可以提高企業競爭力，使其在激烈的市場競爭中取得勝利，為企業提供發展契機和經濟效益。

2高效自動焊接技術在船舶企業的應用現狀

第一、焊接工藝方面的現狀。我國船舶焊接工藝發展得很緩慢，以氣體保護焊、埋弧焊、普通焊條電焊等為主，其中焊條電焊占據的比例較大，焊接效率比較慢?，F在一般使用垂直氣電焊接、船用自動化機械化平角焊接技術和逆變焊機、交流焊機、整流弧焊機等設備。在推廣應用新技術和新設備方面，我國很小一部分造船廠能夠引進分段裝焊流水線，采取拼板工位高效自動焊接的新設備和新工藝，它能對船舶上的板材進行拼板和對接，對船體進行平面分段焊接。同時也運用自動或者半自動氣體保護焊等工藝，提高焊接效率。

第二、焊接材料方面，現在大部分使用藥芯焊絲，其具有焊接飛濺少、焊縫質量高、熔敷效率強等特點，便于自動化、機械化焊接。現在船舶企業通常運用藥芯焊絲和CO2焊接技術結合在一起，因為廣泛應用CO2保護焊，對焊接材料的使用量也大幅度增加。這也促進了焊接工藝質量的提升、工期縮短以及成本的降低。

3 高效自動焊接技術在船舶企業應用中存在的問題

第一、在焊接工藝上我國存在的問題表現在兩個方面：首先的焊接工藝的高效化率、自動化率、機械化率都比較低。很多企業以焊條電弧焊或者半自動焊為主要工藝，而自動化和機械化焊接工藝的應用范圍較小，應用水平較差。另外，氣保焊和埋弧焊等高效率的工藝在研發以及應用等方面投入的精力較小。其次先進焊接工藝在我國船舶企業還沒有得到應用，國外重視對焊接工藝的研究，已經研發出機器人焊接、電弧-激光復合焊接等工藝，而國內才剛剛研究這個領域?？蒲型度氩蛔闶呛附庸に嚪矫娴牧硪粋€問題。

第二、焊接材料方面我國船舶企業出現的問題有：首先焊接材料普遍存在品種單一的現象。通常以焊條為主，其中高效焊條和專用焊條應用較少，高端焊接材料基本依賴合資企業生產或者直接進口。其次焊接材料的性能急需提高。國內焊接材料特別是高端產品在抗吸潮性、工藝性能以及質量穩定性等方面都有很大的提升空間。

4 解決高效自動焊接技術在船舶企業問題的對策

4.1焊接工藝方面

現在船舶焊接工藝得到快速的發展，機械化、高效化、專用化、自動化、機器人化是解決焊接技術在船舶企業出現問題的最佳對策。

高效化的具體表現為：逐漸降低焊條電弧焊的應用，增加對氣體保護焊工藝的使用，并推動高效焊接工藝的研究和開發。例如MAG/MIG雙絲焊接工藝、TIME焊接工藝（也叫做大電流高熔覆率MAG法）、帶活性焊劑氣體保護焊、多絲埋弧焊、變極性離弧焊、埋弧自動焊等工藝。

自動化、機械化就是要推廣普及自動化焊接工藝，運用智能型焊接裝置、實時監控裝置、機器人技術以及激光焊接技術等，提高焊接質量和焊接效率，降低焊接成本。專業化就是在船舶特殊構建和部位，要選擇專門的裝備和焊接工藝來完成，以達到符合設計要求的目的。

隨著平面分段裝焊流水線的不斷投入使用，機器人焊接技術體現出其他焊接技術難以比擬的、獨具特色的優勢，為船舶高效自動焊接技術的發展提供更加廣闊的空間。

4.2焊接材料方面

首先要調整焊接材料的結構。隨著工業化程度的加深，船舶用材的結構在不斷調整，傳統焊材的使用在逐漸下降中，而藥芯焊材和氣體保護焊的應用量大幅度增加，埋弧用焊材的用量維持在一定水平，變化不大。

其次增加高效自動焊接材料的研究和開發力度。世界各國越來越重視增強船舶焊接效率，減少建造成本，研發出高效焊材，并推廣專用焊條、高效焊條、藥芯焊條等焊材。另外鐵粉型焊劑、活性焊劑、高速焊劑以及單面焊材等等對埋弧焊材的研究，會促進焊接質量的提高。

最后對焊接材料的發展予以高度重視。現在要求船舶焊接具有高質量，就需要制造出具有良好工藝性能、優異力學性能的焊接材料。美國研發的酸性渣、高韌性、低氫型的藥芯焊材系列，在沖擊韌性和低氫等方面的工藝性能優越，進而在船舶企業具有廣泛的應用。

另外焊接材料還要具有高性能、高穩定性、低飛濺、低煙塵、低故障率以及污染小等特性。

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關鍵詞：焊接自動化 自動化焊接設備的特點 提高生產效率 改進和提高

中圖分類號：TN830文獻標識碼： A

一、前言：

焊接是制造業中重要的加工工藝方法之一，由于現代科學技術的飛速發展和諸多因素的推動，焊接制造工藝正經歷著從手工焊到自動焊的過渡。焊接過程自動化、機器人化以及智能化已成為焊接行業發展的必然趨勢。

所謂焊接自動化是指在沒有人直接參與的情況下，采用具有自動控制，能自動調節、檢測、加工的機器設備、儀表，按規定的程序或指令自動進行，通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產生原子間結合的技術措施。其目的在于增加產量、提高質量、降低成本和勞動強度、保障生產安全等。自動化程度已成為衡量現代國家科學技術和經濟發展水平的重要標志之一。

提高自動化水平是當前世界先進工業國家的重點發展方向，實現自動化焊接也是是我們的理想和目標。國外先進工業國家在焊接新技術的具體應用上已有許多成功的業績；中國的自動化焊接技術、裝備的研究制造企業也已有了長足的進步，積累了一定技術、人才、制造經驗，一部分自動焊技術和裝備的水平已經達到國際先進水平，個別產品也在銷往海外；現代新技術迅速發展對其的不斷完善；國家對裝備制造業產業發展的鼓勵政策；這些條件的具備，將加速推動中國焊接產業的技術、裝備升級。未來的焊接工藝，一方面要研制新的焊接方法、焊接設備和焊接材料，以進一步提高焊接質量和安全可靠性，另一方面要提高焊接機械化和自動化水平，如專用焊接夾具、焊接電源等；研制從準備工序、焊接到質量監控全部過程自動化的專用焊機。

二、典型自動化焊接設備的構成

由于當前的自動焊接設備主要為以電機控制為主的“控制性自動化焊接設備”，所以應用效果最好的主要是環縫、直縫等規律焊縫，以及批量較大的專用焊機，如各類電阻焊機、焊接機械手等。以環縫焊機為例，其主要構成有以下幾類結構：

1、焊接電源，其輸出功率和焊接特性應與擬用的焊接工藝方法相匹配，并裝有與主控制器相連接的接口。

2、送絲機及其控制與調速系統，送絲速度控制系統要符合精度要求，一般要求其控制電路應加測速反饋。

3、焊接機頭及其移動（也有的為擺動）機構，其由焊接機頭，焊接機頭支承架，懸掛式拖板等組成。對于重要或者精密性要求較高的精密型焊頭機構，其驅動系統應采用裝有編碼器的伺服電動機。

4、焊件移動或變位機構，如焊接滾輪架，頭尾架翻轉機，回轉平臺和變位機等通用夾具或為專機配套的專用夾緊機構等。精密型的移動變位機構應配伺服電動機驅動。

5、焊頭導向或跟蹤機構，弧壓自動控制器，焊槍橫擺器和監控系統

6、導電機構：導電塊靠壓縮彈簧壓縮接觸在適當位置，以保證工件焊接時接地良好。

7、輔助裝置，如支撐結構（多為床身），循環水冷系統、焊劑回收輸送裝置、焊絲支架、電纜軟管及拖鏈機構結構設計等部分。

8、主控制器，亦稱系統控制器，以可編程序控制器（PLC ）為核心組成自動焊接控制系統，通過對各控制按鈕和焊接狀態的現場輸入，按照預定的邏輯程序進行運算，輸出完成對執行元件，如電磁鐵、接觸器等的控制。主要電氣元件要求使用壽命長，可靠性高。必要時可擴展故障診斷和人機對話等控制功能。

三、自動化焊接設備的特點及其分類：

a、自動化焊接設備得以迅速普及，主要是因為它具有一些手工焊接所無法具有的優勢。

1、滿足了對焊接生產過程高節拍、高效率的要求。隨著氣體保護焊接設備的日益普及，自動化焊接的高效率日益為廣大使用者所接受，成為它得到普及的主要原因之一。

2、滿足了焊接的高性能要求。尤其在焊接量大的時候，自動焊接設備克服了手工焊接因受限于人的體質和工作環境，難以保證焊接接頭靜態和動態的力學性能指標的缺陷。

3、滿足了對焊接件高的尺寸精度要求。自動焊接設備具有焊接過程均勻一致，穩定性好的優勢，這一特點對于克服因熱輸入的不均勻（包括時間和空間上）而導致的變形意義重大。從而保證了產品的裝配精度和尺寸穩定性，尤其對一些薄板件，因為要盡可能減少在焊前的精度偏差和焊后的熱應力與變形，自動焊接設備幾乎是不可取代的。

4、對高端、精密設備“零缺陷”的質量要求，自動化焊接易于實現焊接過程的監測與信息化管理，為實現“零缺陷”的質量要求提供了控制與保證。

5、保護操作人員健康。設備的焊接可以實現焊接電弧與操作人員保持一定的安全距離，從而減少弧光、輻射、煙塵等對操作者的傷害。

當然，自動化焊接也存在著一些難以克服的缺陷：

首先，自動化焊接設備的柔性適應能力較差，只能適合焊接一些特定的接頭。

其次，個別要求非常嚴格的地方，其焊接效果不佳。比如，一些行業需要探傷的“單面焊雙面成型”操作中，自動化焊接就不及人工焊接，尤其是點焊部位的二次融化效果不理想。

再有，成本較高。

b、根據自動化程度，自動化焊接設備可分為以下三類：

1、剛性自動化焊接設備

剛性自動化焊接設備是初級自動化焊接設備，其大多數是按照開環控制的原理設計的。雖然整個焊接過程由焊接設備自動完成，但對焊接過程中焊接參數的波動不能進行閉環的反饋系統，不能隨機糾正可能出現的偏差。

2、自適應控制自動化焊接設備

自適應控制的焊接設備是一種自動化程度較高的焊接設備，它配用傳感器和電子檢測線路，對焊縫軌跡自動導向和跟蹤，并對主要的焊接參數進行實行閉環的反饋控制。整個焊接過程將按預先設定的程序和工藝參數自動完成

3、智能化自動焊接設備

它利用各種高級的傳感元件，如視覺傳感器，觸覺傳感器，聽覺傳感器和激光掃描器等，并借助計算機軟件系統，數據庫和專家系統具有識別、判斷、實時檢測，運算、自動編程、焊接參數存儲和自動生成焊接記錄文件的功能。

當前，受技術條件和應用成本限制，市場上的自動焊接設備主要為前兩類，只有少數的焊接機械手具有智能反饋系統。

四、結束語

我國改革開放30年經濟建設取得了巨大的進步，與焊接行業相關的各個領域這些年來進步非?？?。但是，盡管焊接生產的自動化是產業進步的一個重要標志，但受限于設備的智能化水平，在可預見的一個時期內，手工電弧焊仍然會占有一席之地，尤其在壓力容器、野外施工的領域內，自動化焊接生產仍然難以實現。

提高焊接生產的生產率，保證產品質量，實現焊接生產的自動化和智能化越來越受到焊接生產企業的重視。中國的經濟條件、工業基礎、產業工人的技能和素質、企業的理念和管理水平也達到了較高的水平，所以中國焊接產業已經初步實現了向自動化、已具備了向智能化發展的前提條件。自動化技術涉及到多個交叉學科，因此，焊接的自動化的發展必然帶來整個制造業生產效率的提高。

參考文獻:

[1]中華人民共和國國家標準:《鋼結構工程施工質量驗收規范》, (GB50205-2001) ,中國計劃出版社,北京, 2002

[2]中國機械工程學會焊接學會：《焊接手冊》,機械工業出版社,北京, 2001

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[關鍵詞]自動化焊接 新型管路 對接焊 工裝 氬氣保護；

中圖分類號：TU522 文獻標識碼：TU 文章編號：1009914X（2013）34001901

一、異性管路焊接性能分析

1、自動旋弧焊機結構分析

圖示結構由2個半環狀的管料和零件C相互對接焊接而成，手工氬弧焊接時首先定位焊接第一、第二道焊縫，剩余最后一道焊縫，在腔體內通入氬氣后，氬氣無法流出導致焊接后焊道出現氣孔、無法焊透等現象，焊縫質量差。設想如果將該管路采用自動旋弧焊機焊接，利用旋弧焊機的氬氣保護機構得到良好的氬氣保護氛圍，既可以提高焊接效率也可提高焊接穩定性。

3、問題以及解決方案

異性管路采用自動旋弧焊機焊接時遇到的主要問題有2點：

1、零件在自動旋弧焊機的裝夾問題，現有夾瓣只能焊接直管，無法夾持異型管路。

2、該管路為彎管形狀，管路在焊接過程中鎢極位置離焊縫的距離不一，導致自動旋弧焊機無法工作。

3.1夾瓣夾持的解決方案：如圖三示，由于管路的批量少，復雜工裝成本高，將夾瓣的結構簡單的重新進行設計，原本直線的夾持面按管路的形狀設計呈圓形，由此即可解決了管路的夾持問題。

3.2 鎢極距離的解決方案：如圖三示，為了保證鎢極到管路的距離A一致，夾瓣的中心線需要根據管路的形狀進行調整，從而保證距離A的一致性，中心線的下降距離根據管路的直徑、保護裝置的寬度、以及管路形成的半徑R有關。

在重新設計夾瓣后，團隊調整了自動焊接的參數，圓滿的解決了該新型管路的焊接難題。

4、結束語

此次用自動焊對總管進行焊接是事先工藝沒有想到的，但是在生產中卻產生了很好效果。此次攻關加深的團隊對自動焊的掌握，對以后自動焊的推廣和應用啟示良多。

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一、厚壁壓力容器對接接頭的全自動焊接裝備

德國Babcock-Borsig公司與瑞典ESAB公司合作于1997年開發了一臺大型龍門式全自動自適應控制埋弧裝備。專用于厚壁容器筒體縱縫和環縫的焊接。自1998年正式投運至今使用狀況良好,為大型厚壁容器對接縫的自動埋弧焊開創了成功的先例。該裝備配置了串列電弧雙絲埋弧焊焊頭,由計算機軟件控制的ABW系統(AdaptiveBattWelding)和激光圖像傳感器。在焊接過程中激光圖像傳感器連續測定接頭的外形尺寸,測量數據通過計算機由智能軟件快速處理,并確定所要求的焊接參數和焊頭位置。系統軟件可調整每一填充焊道的4個焊接參數:焊接速度,焊接電流,焊道的排列和各填充層和蓋面層的焊道數。該系統可使實時焊接參數自動適應接頭整個長度上橫截面和幾何尺寸的偏差。焊接速度是控制不同區域內的熔敷金屬量,焊接電流是控制焊道的高度和熔敷金屬量,焊道的排列是決定每層焊道間的搭接量,每層的焊道數則取決于每層的坡口寬度。該設備的主控制器和監視器以PC機為基礎。多年的使用經驗表明:該裝備不僅大大提高厚壁容器的焊接生產率,確保形成無缺陷的厚壁焊縫,顯著降低了焊工勞動強度,改善了工作環境。

二、厚壁管件全自動多站焊接裝置

火力和核電站的主蒸汽管道,其壁厚已超過100mm,焊接工作量相當大,迫切需要實現焊接生產的全自動化,以提高生產率。每個焊接工作站由焊接操作機,翻轉機構,滾輪架,夾緊裝置和焊接機頭及焊接電源等組成。所有的焊接工作站由中央控制器集成控制。適用的管徑范圍為139～558mm,壁厚18～100mm。管件長度大于1800mm?？扇詣雍附又惫軐?直管與彎管接頭,直管與法蘭以及直管與端蓋對接接頭。焊接方法采用窄坡口熱絲TIG焊。在該自適應控制系統中,采用黑白攝像機檢測坡口邊緣的位置。采用彩色攝像機監控電弧和填充絲的位置。通過檢則焊絲加熱電流控制填充絲的垂直方向的位置。這種控制方法是利用黑白攝像機的圖像,經過計算機圖像處理,確定內外邊緣的照度差。當焊接條件變化時,系統將自動調整攝相機快門的曝光時間。壁厚管件全自動多站焊接裝置基本上實現了焊接作業無人操作,只需要一名操作人員在主控制室內設置管件的原始條件并在焊接過程中進行監控,這種全自動焊接裝置已在日本三菱重工公司投入生產試用。

三、大直徑管對接全位置自TIG焊機

大直徑管對接的全位置TIG焊是一項難度很大的焊接作業,為了克服對焊工技能的依賴性,消除人為因素對產品焊接質量的不利影響,產生了開發模擬高級熟練焊工的智能和操作要領的全自動焊管機的想法。該自動焊管機可用于直徑165～1000mm,壁厚7.0～35.0mm的不銹鋼管環縫的全位置焊,并采用窄間隙填絲TIG焊(單層單道焊工藝)。焊機的自動控制系統采用了視覺和聽覺傳感器,由計算機程序控制執行機構,模仿熟練焊工的反應和動作。

在自適應控制系統中,安裝在焊槍前側的視覺傳感器(攝像機)起主要作用,將所攝取的對接區圖像輸入到計算機,根據計算機軟件圖像處理結果,可以定量檢測鎢極相對于坡口邊緣的位置,填充焊絲相對于鎢極的橫向位移,以及焊接熔池的尺寸及鎢極的損耗。激光視頻傳感器是由攝像機和激光聚光燈組成,安裝在焊槍的后側。所形成的圖像可用來測定焊道邊緣的潤溫角,即焊道表面與坡口側壁之間的角度?？刂葡到y根據這些信息,對焊接參數進行自適應控制。自適應計算方法的工原理如下。焊接過程中,為調整鎢極的位置,引用了模糊邏輯理論,即所謂奇數理論。當前節距內鎢極位置的修正速度是按所測定的鎢極位移量和前一節距內的修正速度計算的,以此來保證修正精度。上述大直徑管全自動全位置焊管機已在電站鍋爐安裝工程中得到實際的應用,取得了令人滿意的效果。

四、結論

1.我國電站鍋爐、壓力容器和管道已進入高參數和超高參數的發展階段,必須選用各種新型的耐熱鋼,耐蝕鋼,抗氫鋼和高強度鋼。期望我國鋼鐵工業和焊材制造行業能在短期內滿足鍋爐、壓力容器和管道制造行業發展的需要。

篇10

【關 鍵 詞】焊接自動化；大型船舶；機器人焊接

【中圖分類號】 TG409【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0244-01

船舶制造，尤其是大型船舶制造在海防軍事、貨運旅游、海洋工程等領域的都有著戰略性的意義。焊接技術在船舶制造中是較為核心的工藝技術。焊接自動化的應用對于提高船舶制造效率、可靠性、先進性等都有著重要的意義。對于提高焊接自動化的工藝技術水平，同時加強其在大型船舶上的應用都是意義重大的課題。

一、我國船舶焊接自動化的應用現狀和發展前景

我國的船舶制造，尤其是大型船舶的制造與國外造船廠的主要生產指標都有著4倍左右的差距，包括生產效率、造船噸位、產值等。采用計算機技術的焊接自動化生產工藝在國外使用較為廣泛，使用的形式涵蓋整條的生產線、焊接設備的群控等，同時還可以實現焊接過程中的自動適應、智能化?？梢宰詣舆x擇焊接材料厚度，進行預置焊接等。截至2012年，我國雖然在近幾年自己生產了部分焊接生產線和焊接設備，同時也從國外有過部分設備的引進，但面對國內大型船舶的制造與生產，以及高效率高精度的要求，這些還遠不能滿足需求。

目前，我國大型船舶的焊接技術還處于自動化技術應用的初期，水平較低。我國船舶焊接設備正在向更近一步的自動化階段發展，傳統的旋轉式直流電弧焊現在完全被淘汰，主流為整流電弧焊機、自動化平角焊機、垂直氣電焊機等。但是在焊接工藝的效率和焊接自動化方面與國外還存有較大的差距。目前我國整體的自動化設備的應用比例不高，工藝仍以半自動化和焊條電弧方式為主，自動化程度也有待提升。對于先進的自動化焊接工藝的開發力度不夠，比如機器人焊接工藝、復合焊接工藝等這方面都僅僅處于起步階段。

近年來，大型船舶的焊接越來越急迫的朝著自動化、智能化方向發展。自動化流水線的應用、焊接質量的自動監控、智能化的焊接裝置以及焊接機器人技術的開發與應用，都將成為自動化焊接的發展方向。

二、船舶焊接自動化的特點及應用的重要意義

焊接工藝的先進性對于船舶制造的質量的高低有著直接的影響。船體制造中，焊接部分要占到整體工時的約三分之一。傳統的焊接方式以及焊接質量已經不能滿足現代化大型船舶的制造生產。焊接自動化以其優良的特性成為大型船舶制造的發展趨勢。

1、船舶焊接自動化特點

（1）質量好、精度高、可靠性好。自動化的控制使得焊接朝著更為精密的方向發展。目前，焊機機器人和精密焊接等自動焊接都在精度和質量方面有著良好的表現，無論是定位還是移動都能控制在0.1以內。

（2）焊接設備系列化標準化。對于通常生產的大型船舶中的部件，如板材、管材、圓筒等，都已經開發出系列的、對應的焊接設備，針對性的焊接具有很高的焊接效率和焊接質量。目前，針對大型船舶的構件，其針對性的焊接設備處于進一步的研究生產中。

（3）智能化。在大型船舶的焊接中，焊接過程中需要根據部件的實際情況考慮諸多問題，譬如裝配間隙誤差、幾何形狀的偏差以及焊接過程中的熱變形等。自動化焊機技術采用了自適應的控制系統以及傳感技術，實現了實際應用過程中的智能化及自動調整的焊接。

2、焊機自動化應用的重要意義

（1）提高焊接效率，保證焊接質量。傳統的焊接都采用人工焊接，對于操作人員的要求較高，若要得到均勻穩定的焊接效果就需要保證焊接參數的穩定，和以及焊接速度和伸長量的穩定，這些對于人工操作都是很難達到的。焊機自動化保證了電壓、電流、速度等一系列焊接參數的穩定，從而保證了焊接質量的穩定，提高了焊接效率。

（2）生產效率和勞動條件的改善。焊接自動化技術的應用，可以實現全天不間歇生產，操作人員只需對焊接對象進行搬運，從而改變了傳統的繁重體力勞動，也從焊接的煙霧、強光中解脫出來。

（3）更容易控制產品生產。焊接自動化對于焊接時間的控制更明確，對于生產效率生產周期變動因素較少，可以按計劃來安排生產。同時可以通過修改程序來實現各種焊接，大大擴充了焊接的范圍，所以能對產品的生產換代有很好的適應性。

三、焊接自動化設備船舶應用的先進技術研究

焊接自動化是傳統的焊接各部分有機高效的結合，其中包括焊接夾持裝置、智能化的控制系統、運動系統等。其主要形式包括自動化的焊接專用設備和焊接機器人。其中焊接機器人是近幾年的研究熱點，其典型的技術問題是自動化焊接的核心，也是亟待深入研究的發展方向。

第一、焊縫跟蹤技術。焊接過程往往伴隨著各種強光、煙塵、加工誤差、焊接精度等問題，這些問題嘗嘗造成焊縫焊接的偏差。現代焊接機器人可以采取傳感器技術，采集電弧和光學參數，自動調整焊炬和焊縫之間的距離。具體的以焊炬和焊接對象的空間參數，同時結合焊接參數的變化來調整，從而實時監測偏差的出現，保證焊接效率及質量。

第二、自動編程焊接技術。其研究的目標在于只要根據船舶焊接部件的信息，就可以自動生成焊接程序，并自動完成焊接過程。程序生成內容包括焊接任務、焊接軌跡、焊接路徑、焊接各參數等。目前自動編程技術可以實現采集工件信息，輔助編程者完成編程的能力，實現了半自動的編程。

第三、多設備協調焊接技術。大型船舶的制造任務繁多復雜，如何實現多設備協同合作完成一個既定的任務，是當前的先進技術的研究熱點。其研究的目標在于實現多設備的能夠在整體的任務中既能與其他設備有合作關系，又能形成自己的獨立的系統。目前多智能體系的技術在這方面研究中得到了應用和體現。

第四、機器人仿真技術。仿真技術研究難點較多，通常需要對其焊接軌跡進行運動學、動力學、自由度等分析，計算分析復雜。這方面目前正在運用機器人學理論、模擬仿真技術、動畫顯示等相結合進行研究。

船舶制造，尤其是大型船舶制造在海防軍事、貨運旅游、海洋工程等領域的都有著戰略性的意義。焊接技術在船舶制造中是較為核心的工藝技術。焊接自動化的應用對于提高船舶制造效率、可靠性、先進性等都有著重要的意義。對于提高焊接自動化的工藝技術水平，同時加強其在大型船舶上的應用都是意義重大的課題。

總之，新時代的來臨給我國大型船舶的制造帶來了機遇的同時也帶來了更大的調整。對于我國焊接自動化的發展和在大型船舶方面的應用，都要清醒的認識到與國外的巨大差距。船舶制造先進化、精密化對于焊機技術和設備有著越來越高的要求，焊接的自動化、智能化成為焊接技術發展的必然趨勢。加大自動化設備的研究開發和投入使用成為亟待解決的課題。同時，高新自動化焊接技術，尤其是機器人焊接技術的發展對于未來大型船舶的建造有著戰略性的意義。

參考文獻

[1] 方臣富；李曉泉；陶永宏；船舶焊接設備的應用現狀及發展[A]；江蘇科技大學先進焊接技術省級重點實驗室；焊接設備與材料；Vol.35 No. 6 Dec. 2006. 1002-025X（2006）06-0043-04 34-35

[2] 王寅冬；焊接行業發展特點及趨勢[A]；中國石油大慶煉化公司檢維修廠.科技向導；2012年第24卷第2期 123-125