彭學(xué)祥（葛洲壩集團(tuán)五公司,湖北　宜昌　443000）

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焊接技術(shù)在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用

彭學(xué)祥
（葛洲壩集團(tuán)五公司,湖北宜昌443000）

摘 要：傳統(tǒng)手工焊接質(zhì)量比較差，工作效率低下，不能滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。而且工程機(jī)械行業(yè)對(duì)焊接質(zhì)量嚴(yán)格，工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)普遍比較復(fù)雜且焊接工作量大，為了縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，需要采用先進(jìn)的焊接技術(shù)。本文分析焊接技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，探討了幾種焊接技術(shù)在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，旨在為焊接技術(shù)的深入研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù)；工程機(jī)械；應(yīng)用

1　工程機(jī)械行業(yè)焊接技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)分析

1.1焊前準(zhǔn)備工序

（1）下料工序:不同厚度的板件采用不同的機(jī)器進(jìn)行下料。薄板件一般采用等離子切割，中薄板件一般采用數(shù)控切割機(jī)、激光切割，中厚板件可采用火焰切割；（2）組對(duì)工序:由專業(yè)公司設(shè)計(jì)和制造拼點(diǎn)工裝可以在保證組隊(duì)精度的前提下簡(jiǎn)化操作流程。液壓缸作為輔助成型的工具常用于拼點(diǎn)工裝的驅(qū)動(dòng)，該方法對(duì)于大型工件，提高了組對(duì)精度保證了產(chǎn)品的一致性，且操作非常簡(jiǎn)單實(shí)用。

1.2焊接工序

（1）焊接位置。焊接位置可用焊縫傾角和焊縫轉(zhuǎn)角進(jìn)行表示，分為平焊、立焊、橫焊和仰焊位置等。焊縫位置是指手工電弧焊施焊過程的方位，焊工圍繞組焊件將焊縫焊接完畢，完成所有焊縫往往需要翻轉(zhuǎn)多次。焊接變位機(jī)型式很多，主要有單回轉(zhuǎn)、雙回轉(zhuǎn)、升降式單、雙回轉(zhuǎn)等，不同的型式適用于不同的工件。采用焊接變位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)這種理想的焊接條件。工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的形狀大多不規(guī)則，變位機(jī)在使用時(shí)需要專用夾的配合。（2）焊接方法。在工業(yè)機(jī)械行業(yè)采用的焊接方法主要有兩種：埋弧自動(dòng)焊與C02/MAG氣體保護(hù)焊。其中埋弧自動(dòng)焊主要用于中厚板長(zhǎng)直焊縫或環(huán)焊縫其他場(chǎng)合可采用C02/ MAG氣體保護(hù)焊。兩種焊接方法都具有電流密度大、熔深大的特點(diǎn)，比手工電弧焊的速度快，而埋弧自動(dòng)焊的焊接速度又是C02/MAG氣體保護(hù)焊的2-3倍。此外埋弧自動(dòng)焊作為優(yōu)選的焊接方法其焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠在焊接過程中沒有弧光、煙塵所形成的焊縫也相對(duì)美觀。C02/MAG氣體保護(hù)焊在焊接時(shí)采用富Ar混合氣體以減少熔渣的產(chǎn)生從而節(jié)省了清理的時(shí)間提高了總體效率。

2　焊接技術(shù)在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀探討

2.1大型結(jié)構(gòu)件拼點(diǎn)工裝應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

目前工業(yè)機(jī)械行業(yè)的焊接工藝的研究重點(diǎn)是拼箱精度和焊接質(zhì)量。高精度拼點(diǎn)工裝作為一種高精度組對(duì)、便捷通用性應(yīng)用的產(chǎn)品，在大型結(jié)構(gòu)件中廣泛使用。例如三維柔性工裝，它取代了劃線拼點(diǎn)作業(yè)模式。該焊接技術(shù)的理念是其采用模塊化、全裝配式裝備，其優(yōu)勢(shì)是拼箱精度高且產(chǎn)品一致性好。傳統(tǒng)作業(yè)模式，在移動(dòng)后其重復(fù)定位精度會(huì)降低，三位柔性工裝采用高精度等距銷孔定位解決了這一難題。同時(shí)它還具有高通用性的特點(diǎn)，可以對(duì)不同尺寸的機(jī)構(gòu)件進(jìn)行高效、快速地?fù)Q模。但是該工裝對(duì)安裝精度的要求很高，不僅造價(jià)昂貴而且需要定期維護(hù)保養(yǎng)，增加使用成本。

2.2自動(dòng)化焊接技術(shù)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國(guó)內(nèi)用工成本的提高，工業(yè)機(jī)械行業(yè)對(duì)焊接質(zhì)量有著更高的要求，機(jī)器人自動(dòng)焊接工作站應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)器人自動(dòng)焊接工作站由焊接用機(jī)器人（六軸集成的機(jī)械手）與各種系統(tǒng)設(shè)備組成。因?yàn)楹附佑脵C(jī)器人一般只能上下工件，比較精細(xì)的焊接工作還需要其他系統(tǒng)的配合。相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備包括焊接系統(tǒng)、弧焊軟件控制系統(tǒng)、工件裝夾變位系統(tǒng)、高效除塵系統(tǒng)等。目前工業(yè)機(jī)械行業(yè)中使用的機(jī)器人（如ABB,KUKA,REIS,ARCMAN等）大多是由國(guó)內(nèi)供應(yīng)商采購(gòu)的國(guó)外品牌機(jī)器人，我國(guó)主要自主開發(fā)焊接變位機(jī)、夾具等鋼結(jié)構(gòu)。

焊接專機(jī)作為另一種自動(dòng)化焊接技術(shù)更受到焊工的青睞，因?yàn)楹附訉C(jī)與機(jī)器人焊接工作站相比，其價(jià)格更低、保養(yǎng)更加容易、操作簡(jiǎn)便實(shí)用。焊接專機(jī)專門為特定的工件和一定形狀的焊接接頭設(shè)計(jì)的，在焊接過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化不需要焊槍來回?cái)[動(dòng)。對(duì)于要求不高的焊縫結(jié)構(gòu)（如形式單一的長(zhǎng)直焊縫），要實(shí)現(xiàn)專機(jī)的功能需要焊接系統(tǒng)與直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合起來。有的工件在焊接過程中對(duì)工作環(huán)境要求很高或需要變位，則為了保證焊縫質(zhì)量，需要為焊接專機(jī)搭配變位機(jī)等系統(tǒng)設(shè)備。

2.3高強(qiáng)鋼焊接工藝應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

為保證機(jī)械結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量，焊接接頭的性能必須與母材相匹配，否則會(huì)成為薄弱部位。這就要求與低合金高強(qiáng)鋼相匹配的焊接材料在性能上應(yīng)與高強(qiáng)鋼性能一致。依托鋼鐵冶金技術(shù)的進(jìn)步，低合金高強(qiáng)鋼性能上實(shí)現(xiàn)了潔凈化、強(qiáng)韌化，則焊接材料的性能也必須實(shí)現(xiàn)潔凈化和強(qiáng)韌化。我們?cè)谶M(jìn)行高強(qiáng)鋼焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在接頭強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率符合規(guī)定的情況下接頭發(fā)生脆斷往往是由于韌性不足導(dǎo)致的。主要原因就是高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度>800MPa，在焊接時(shí)焊縫金屬?gòu)?qiáng)韌性與母材匹配困難。且由于高強(qiáng)鋼強(qiáng)度較大，這種現(xiàn)象調(diào)節(jié)比較困難，不像調(diào)質(zhì)鋼（強(qiáng)度在400MPa左右）要獲得理想的強(qiáng)韌性只需使焊縫組織獲得細(xì)小的針狀鐵素體即可。

以起重機(jī)產(chǎn)品為例，其焊接工藝存在局限性，即采用的鋼板強(qiáng)度>1100MPa而與之匹配的焊絲強(qiáng)度則在1000MPa左右。高強(qiáng)鋼激光焊接工藝的熱源是連續(xù)或脈沖激光束，它可以直接融化待焊母材。這種焊接工藝突破母材與焊接材料強(qiáng)度不匹配的局限性，國(guó)外工程機(jī)械企業(yè)已對(duì)其開展研究，待工藝成熟就可廣泛應(yīng)用在高強(qiáng)鋼焊接中。傳統(tǒng)焊接技術(shù)是采用焊接材料過渡金屬元素，激光焊接省略這一復(fù)雜過程，而是用激光束融化母材，再用熔融金屬填充“激光束小孔”以此形成焊縫，提高了焊接速度。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上訴述，目前工程機(jī)械行業(yè)增大了對(duì)高強(qiáng)鋼的需求，高強(qiáng)焊絲作為與高強(qiáng)鋼相匹配的構(gòu)件，對(duì)它需求也會(huì)增大。高強(qiáng)鋼激光焊接工藝現(xiàn)已成為工程機(jī)械行業(yè)關(guān)鍵焊接技術(shù)之一，該工藝突破傳統(tǒng)焊接技術(shù)的局限，可提高產(chǎn)品開發(fā)的速度。由于工業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的焊接難度不斷加大對(duì)焊接技術(shù)的要求也隨之增高，因此應(yīng)該不斷加大對(duì)焊接技術(shù)的深入研究，探究新的焊接技術(shù)以促進(jìn)我國(guó)工業(yè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張?zhí)m.工程機(jī)械焊接自動(dòng)化[J].金屬加工(熱加工),2011(22):12-17.

[2]段金鐘.我國(guó)工程機(jī)械焊接業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)─低成本自動(dòng)焊[J].工程機(jī)械,2000(03):20-21+49.

[3]劉文武.焊接機(jī)器人在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)?2010(23):276-277.

[4]王昕.工程機(jī)械焊接專家系統(tǒng)的開發(fā)[J].裝備制造技術(shù),2003(03):34-36.

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.241