焊接技術與自動化論文
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焊接技術與自動化論文 篇1
摘要：
隨著世界以及我國制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，焊接已經(jīng)作為一門基礎技術應用到各個行業(yè)，并且焊接的水平也逐步得到了很大的提高。隨著焊接工藝方法的不斷涌現(xiàn)，專業(yè)焊接的設備更新更是日新月異。焊接以高效、節(jié)能、優(yōu)質及其工藝過程數(shù)字化、自動化、智能化控制為特征。文章就焊接的發(fā)展趨勢進行了簡單的闡述。
關鍵詞：
焊接 發(fā)展 趨勢
焊接是在高溫或高壓條件下，使用焊接材料（焊條或焊絲）將兩塊或兩塊以上的母材（待焊接的工件）連接成一個整體的操作方法。焊接作為制造業(yè)中傳統(tǒng)的基礎工藝和技術，雖然應用到工業(yè)中的歷史并不長，但是發(fā)展卻非常迅速。短短幾十年間，焊接已被廣泛應用于航空航天、汽車、橋梁、高層建筑、造船以及海洋鉆探等許多重要的工業(yè)領域，并且為促進工業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展做出了重要的貢獻，使得焊接已經(jīng)成為一個重要的制造技術和材料科學的重要專業(yè)學科。焊接隨著工業(yè)以及科學技術的不斷發(fā)展和進步，其發(fā)展的趨勢呈現(xiàn)出以下幾個特點：
1 提高焊接生產(chǎn)率是推動焊接發(fā)展的重要驅動力
連接簡單的構件以及制造毛坯是最初的焊接方式，隨著技術的不斷更新，焊接已經(jīng)成為制造行業(yè)中一項不可代替的基礎工藝以及生產(chǎn)精確尺寸制成品的生產(chǎn)手段。目前，焊接最需要的就是有效的保證焊接產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性以及提高勞動生產(chǎn)效率。提高生產(chǎn)率的途徑有二：第一提高焊接熔敷率，焊條電弧焊中的鐵粉焊條、重力焊條、躺焊條等工藝以及埋弧焊中的多絲焊、熱絲焊均屬此類，其效果顯著。第二減少坡口斷面及熔敷金屬量，其中窄間隙焊接效果最顯著。窄間隙焊接采用氣體保護焊為基礎，利用單絲、雙絲或三絲進行焊接。無論接頭厚度如何，均可采用對接型式，所需熔敷金屬量會數(shù)倍、數(shù)十倍地降低，從而大大提高生產(chǎn)率。窄間隙焊接的關鍵是保證兩側熔透和電弧中心自動跟蹤處于坡口中心線上。為解決這兩個問題，世界各國開發(fā)出多種不同方案，因而出現(xiàn)了種類多樣的窄間隙焊接法。如果能夠在以下方面取得進展，焊接方法的先進性會得到更高的評價：提高熔敷速度、減少生產(chǎn)周期、提高過程控制水平、減少返修率、減少接頭準備時間、避免焊工在有害區(qū)域工作、減小焊縫尺寸、減少焊后操作、改進操作系數(shù)、降低潛在的安全風險、簡化設備設置。高效快速優(yōu)質焊接方法將成為主力軍。
2 焊接過程自動化，智能化
國外焊接發(fā)展速度快，國內焊接發(fā)展存在較大差距。工業(yè)發(fā)達國家焊接機械化、自動化率水平，由1996年的19.6%增加到2008年的70-80%以上，目前焊接與現(xiàn)代制造技術、焊接科學與工程、焊接自動化與焊接機器人不斷融合，焊接已經(jīng)向自動化，智能化方向發(fā)展。焊接過程自動化，智能化以提高焊接質量穩(wěn)定性，推進焊接自動化進程，學習、吸收、借鑒、提高是十分重要的環(huán)節(jié)，應加強現(xiàn)有工藝的學習和提高。但是我國目前的工藝大多數(shù)都為手工操作，存在一定的局限性。目前我國焊接的自動化率還不到30%，相對而言，焊接生產(chǎn)的機械化以及自動化水平非常低，但是如果能夠在學習的基礎上利用現(xiàn)代的自動化技術進行嫁接改造，往往可以實現(xiàn)一定的突破。20世紀90年代以來，我國逐漸在各個行業(yè)推廣氣體保護焊來取代傳統(tǒng)的手工電弧焊，現(xiàn)在已經(jīng)取得了一定的效果。目前我國在焊接生產(chǎn)自動化、過程控制智能化、研究和開發(fā)焊接生產(chǎn)線以及柔性制造技術、發(fā)展應用計算機輔助設計以及制造技術等方面取得了很大的.進步。計算機技術、控制理論、人工智能、電子技術及機器人技術的發(fā)展為焊接過程自動化提供了十分有利的技術基礎，并已滲透到焊接各領域中，取得了很多成果，焊接過程自動化已成為焊接的生長點之一。焊接過程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動化的核心問題之一，也是我們未來開展研究的重要方向。
3 熱源的研究和開發(fā)
熱源是可提供熱能以實現(xiàn)基本的焊接過程的能源，熱源是運動的。在焊接過程中，熱源以點、線、面等的傳熱方式來傳導熱能。焊接熱源具有如下特點：能量密度高度集中、快速實現(xiàn)焊接過程、保證高質量的焊縫和最小的焊接熱影響區(qū)。當前，焊接熱源已十分豐厚，如電弧焊、化學熱、電阻熱、高頻感應熱、摩擦熱、電子束、等離子焰、激光束等。焊接熱源的研討與開拓始終在延續(xù)，焊接新熱源的開發(fā)將推動焊接工藝的發(fā)展，促進新的焊接方法的產(chǎn)生。每出現(xiàn)一種新熱源，就伴隨一批新的焊接方法出現(xiàn)。焊接工藝已成功地利用各種熱源形成相應的焊接方法。今后的發(fā)展將從改善現(xiàn)有熱源使它更為有用、便利、經(jīng)濟合用和開發(fā)新的更有效的熱源兩方面著手。改善現(xiàn)有熱源，提高效率方面，如擴大激光器的能量、有效利用電子束能量、改善焊機性能、提高能量利用率都取得了較好成績。開拓更好、更有用的熱源，采用兩種熱源疊加以求取得更強的能量密度，例如在電子束焊中參加激光束等。
4 節(jié)能技術
隨著社會的發(fā)展，節(jié)約能源已經(jīng)成為各行各業(yè)首要考慮的問題，焊接行業(yè)也不例外。焊接產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)能、環(huán)保的焊接已成為必然的趨勢；同時，高效焊接工藝的應用，對提高焊接效率，節(jié)約能源消耗意義很大。為了順應節(jié)約環(huán)保的要求，手弧焊機以及普通的晶閘管焊機正在逐步被高效節(jié)能并能夠自動調節(jié)參數(shù)的智能型的逆變焊接取代，同時為了適應當今淡化操作技能的趨勢，焊接的操作也逐漸趨向智能化、簡單化。像這樣節(jié)能環(huán)保高效技術在焊接生產(chǎn)中的應用越來越廣泛。
5 新材料，新技術發(fā)展
材料作為21世紀的支柱已顯示出幾個方面的變化趨勢，即從黑色金屬向有色金屬變化；從金屬材料向非金屬材料變化，從結構材料向功能材料變化，從多維材料向低維材料變化；從單一材料向復合材料變化，新材料連接必然要對焊接提出更高的要求。新材料的出現(xiàn)成為焊接發(fā)展的重要推動力，許多新材料，如耐熱合金，鈦合金，陶瓷等的連接都提出了新的課題。特別是異種材料之間的連接，采用通常的焊接方法，已經(jīng)無法完成，固態(tài)連接的優(yōu)越性日益顯現(xiàn)，擴散焊與磨擦焊已成為焊接界的熱點，比如金屬與陶瓷已經(jīng)能夠進行擴散連接，這在以前是不可想象的，所以固態(tài)連接是21世紀將有重大發(fā)展的連接技術。新興工業(yè)的發(fā)展迫使焊接不斷前進，焊接新技術更迅速地投入使用可以提高產(chǎn)品質量和性能。任何一個重要的新技術、新方法（如STT、CMT、Cold Arc等），無不與焊接工藝相關。這說明逆變焊機產(chǎn)品的技術競爭焦點已經(jīng)開始從電源技術、控制技術轉移到焊接工藝性能方面。熔化極氣體保護焊逐漸取代手工電弧焊將成為焊接的主流、逆變焊機、智能機器人、振動焊接、激光復合焊和低應力無變形焊接新技術――LSND焊接法等，這些節(jié)能環(huán)保高效技術廣泛應用于焊接中。
6 機械化，自動化水平提高
想要很好的完成焊接工作，得充分做好準備工作，包括焊工個人業(yè)務熟悉、工件準備和焊接設備的準備等。因此人們也逐漸重視起了焊接設備（電焊機）的放置車間即準備車間的改造。提高準備車間的機械化，自動化水平是當前世界先進工業(yè)國家的重點發(fā)展方向。如用微電子技術改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備，是提高焊接自動化水平的根本途徑。將數(shù)控技術配以各類焊接機械設備，以提高其柔性化水平；焊接機器人與專家系統(tǒng)的結合，實現(xiàn)自動路徑規(guī)劃、自動校正軌跡、自動控制熔深等功能。簡單來說就是數(shù)字化控制：把“粗活”做成“細活、快活”。
焊接自誕生以來，一直受到很多學科最新發(fā)展的影響和引導，在新材料以及信息科學技術的影響下，出現(xiàn)了數(shù)十種焊接的新工藝，并且使得焊接工藝正從手工焊向自動焊以及智能化過渡。焊接進步的需求是在經(jīng)濟和社會等多方面因素影響下形成的，這顯著地促進了高效材料和設備的開發(fā)以及自動化技術的應用，規(guī)模生產(chǎn)和專業(yè)化生產(chǎn)開創(chuàng)新局面，高效快速優(yōu)質焊接方法成為主力軍，一個明顯的趨勢是在傳統(tǒng)焊接過程中使用更先進的控制和監(jiān)測技術。焊接新方法和先進材料技術的引入，提高了焊接的水平，同時也提出了新的挑戰(zhàn)。國外專家認為，焊接作為一種精確、可靠、低成本并且采用高科技連接材料的方法，到2020年仍舊是制造業(yè)的重要加工工藝。我們廣大焊接工作者任重而道遠，務必樹立知難而上的決心。抓住機遇，為我國焊接自動化水平的提高而努力奮斗。
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焊接技術與自動化論文 篇2
1焊接自動化技術及鍋爐壓力容器制造概述
焊接自動化技術一直是工業(yè)生產(chǎn)中的重點技術，隨著時間的推移和其他技術的改進，焊接技術也迎來了優(yōu)化的時機。經(jīng)過多項測試和試驗，發(fā)現(xiàn)焊接自動化技術更加符合需求，并且在實際的應用中取得了較大的積極成果。從概念上來講，焊接自動化技術主要指的是利用計算機，預先設定好各種焊接的參數(shù)，以此來實現(xiàn)焊接工序的自動化。由此可見，利用焊接自動化技術，能夠實現(xiàn)多項工作的進步。例如，加入計算機后，焊接參數(shù)的確立會更加準確，進而促進焊接的精度和效果提升，對工業(yè)生產(chǎn)而言，會得到更加優(yōu)異的產(chǎn)品。另一方面，鍋爐壓力容器制造主要指的是，鍋爐和壓力容器的全程，兩種設備都具有一定的特殊性，在工業(yè)生產(chǎn)中占有非常重要的地位。通常而言，鍋爐主要是利用燃料或者是其他的能源，將水加熱，使其成為熱水或者是蒸汽的設備，倘若能夠承受一定的壓力，便稱之為壓力容器。
2鍋爐壓力容器制造中焊接自動化技術的應用
2.1膜式壁焊機
我國的工業(yè)發(fā)展比較迅速，伴隨著工業(yè)的發(fā)展，焊接技術也表現(xiàn)出了時代性的特征。由于人口的增加和社會需求的增加，鍋爐壓力容器的制造水平也獲得提升。在焊接自動化技術的應用中，具有代表性的一種叫做膜式壁焊機。該設備主要有氣體保護焊和埋弧焊兩種工藝。在起初的階段，我國由于技術不純熟，因此依賴于進口。后續(xù)的研究成功后，便開始應用自己生產(chǎn)的設備。從現(xiàn)有的應用來看，哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠等，主要是運用膜式壁焊機中的氣體保護焊；而上海鍋爐廠、武漢鍋爐廠等主要運用埋弧焊工藝。氣體保護焊屬于比較簡單的焊接自動化工藝，現(xiàn)有的應用范圍不是很大，但其穩(wěn)定性和安全性較高，因此北方運用較多。埋弧焊屬于高端一些的焊接自動化技術，同時效率較高，但由于在自動化方面融入的元素不是很多，因此需要在一定程度上增加人工操作，日后的提升空間較大。
2.2直管接長焊機
鍋爐壓力容器所要承受的壓力是非常大的，僅僅憑借膜式壁焊機，并不能長久的滿足要求。為此，技術人員通過長期的調查和研究，制定了全新的焊接自動化技術——直管接長焊機。該焊機的優(yōu)勢在于，其擁有的自動化程度較高，能夠滿足日常焊接中的較多工作，即便是應對一些技術性較強的焊接，也沒有表現(xiàn)出較多的問題，總體上的滿意度較高。比如說武漢鍋爐廠就與美國的阿爾斯通展開了合作，引進了管子預處理線，該線包括管子定長切斷、管端數(shù)控倒角機、管端內外磨光機、管內清理機等先進的設備和裝置，采用了PLC自動化控制技術，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。在所有的設備當中，管端數(shù)控倒角機是一個非常重要的設備，這一設備利用旋轉及軸向進刀的過程中，可以根據(jù)管子的規(guī)格及要求編制相應的切削程序，快速、標準、優(yōu)質的切割出各種坡口。由此可見，直管接長焊接的功能性較多，日后可以在鍋爐壓力容器制造中推廣應用。
2.3馬鞍形焊機
鍋爐壓力容器在現(xiàn)階段的應用中，常常是為了滿足一些特殊要求而設定的，為此，僅憑上述的兩項技術，依然沒有完全的滿足需求。經(jīng)過探究，技術人員還研制出了一種名為馬鞍形焊機的設備。該設備能夠應對較多的特殊形狀或者是特殊功能的鍋爐壓力容器。第一，該焊接技術，利用數(shù)控技術建立數(shù)學模型，保證設備的形狀和具體功能不會發(fā)生偏差。第二，主管與焊槍的同步運用，使得焊接的效率和質量穩(wěn)步提升，并且有效的解決了兩直徑相近的相關結構焊接質量問題，總體上的焊接效果比較理想。在今后的工作中，可將上述的三種焊接技術，廣泛應用與鍋爐壓力容器制造中，并深入研究，健全技術體系和應用方式，創(chuàng)造更多的效益。
3結語
本文對鍋爐壓力容器制造中焊接自動化技術的應用展開討論，從目前的情況來看，焊接自動化技術變得更加多元化，且每一種技術都有自己的專屬服務領域，告別了過去的惡性循環(huán)，工作水平有了很大提升。在今后的工作中，可對鍋爐壓力容器與焊接自動化技術進行深入研究，創(chuàng)新焊接自動化技術，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量，滿足社會的更多需求。
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