工程机械焊接自动化技术的现状及展望

王超贤

格力电器(石家庄)有限公司 河北 石家庄 050000

1 高效、自动化焊接技术的发展及现状

20世纪90年代,我国焊接界把实现焊接过程的机械化、自动化作为战略目标,已经在各行业的科技发展中付诸实施,在发展焊接生产自动化和过程控制智能化,研究和开发焊接生产线及柔性制造技术,发展应用计算机辅助设计与制造技术等方面,取得了长足的进步。

(1)熔化极气体保护焊逐渐取代手工电弧焊将成为焊接的主流。

(2)高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐渐取代手弧焊机和普通晶闸管焊机,而且焊机的操作趋向于简单化、智能化,以符合当今淡化操作技能的趋势。

(3)在汽车、造船、工程机械和航空航天等领域,适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用,大幅度提高了焊接质量和生产效率。

这些年来,广大焊接工作者为推广高效、自动化的焊接技术做出了艰苦的努力,并取得了很大的发展,从而使我国制造业焊接自动化水平有了明显的提高。

在我国,家电等行业焊接自动化的发展相对来说较好,仅成都焊研科技有限责任公司近年来就先后为一汽、东风、长丰、徐工、成都神钢、美的、格兰仕等多家著名的汽车生产厂、家电生产企业研制了几十台(套)自动化焊接专机或生产线。

2 提升我国焊接自动化晋升的几点思考

推进焊接自动化进程,学习、吸收、借鉴、提高是十分重要的环节,应加强现有工艺的学习和提高。由于现有工艺多为手工操作,有其局限性,但如果在学习的基础上利用现代自动化技术进行嫁接改造,往往就可以实现一定的突破。例如成都焊研科技有限责任公司于2003年研制成功的数控多功能小车式自动气保焊机,就是缘于这种模式开发成功的一个范例。

国外如欧美、日本等发达国家早在20 世纪80 年代便在石油、化工、造船、建筑、电力、汽车、机械等行业采用数字控制的小车式自动气保焊机,代替人工进行焊接生产。近年来,国内几家企业开发了几种类似的自动焊接小车,但在结构和功能上均属低端产品,在数字控制、焊接参数预置和专家系统自动调用等方面均为空白。成都焊研科技有限责任公司把开发适合和满足我国工业企业焊接生产要求的高端自动焊接设备作为己任,在吸收和借鉴国外先进、成熟技术基础之上,经过近两年的研制工作,代表自主知识产权的第一代数控小车式自动焊机样机在成都焊研科技有限责任公司问世。该焊机具有携带方便、安装简单、操控灵活、智能化程度高等特点,通过微机控制的多种焊接模式和专家程序,可在不同焊接位置满足多种焊接工艺要求焊缝的焊接。

数字化控制小车式自动焊机的研制和市场推广,一方面为石油、化工、造船、电力等行业提供了同国外同等技术档次的国产自动焊接设备,另一方面为国内成功自主研发高端数字化焊机找到了一个切入点,对推动焊接行业在专用自动焊接设备的发展,具有里程碑的重大意义。

3 焊接自动化技术的展望

电子技术、计算机微电子信息和自动化技术的发展,推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入,促进了焊接自动化技术革命性的发展。

(1)焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一,也是我们未来开展研究的重要方向。我们应开展最佳控制方法方面的研究,包括线性和各种非线性控制。最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制,以及专家系统的研究。

(2)焊接柔性化技术也是我们着力研究的内容。在未来的研究中,我们将各种光、机、电技术与焊接技术有机结合,以实现焊接的精确化和柔性化。用微电子技术改造传统焊接工艺装备,是提高焊接自动化水平的根本途径。将数控技术配以各类焊接机械设备,以提高其柔性化水平和质量控制水平,是我们当前的一个研究方向；另外,焊接机器人与专家系统的结合,实现自动路径规划、自动校正轨迹、自动控制熔深等功能,是我们近期研究的重点。

(3)焊接控制系统的集成是人与技术的集成和焊接技术与信息技术的集成。集成系统中信息流和物质流是其重要的组成部分,促进其有机地结合,可大大降低信息量和实时控制的要求。注意发挥人在控制和临机处理的响应和判断力,建立人机对话的友好界面,使人和自动系统和谐统一,是集成系统的不可低估的因素。

(4)提高焊接电源的可靠性、质量稳定性和可控性,以及优良的动感特性,也是我们着重研究的课题。应开发研制具有调节电弧运动、送丝和焊枪姿态,能探测焊缝坡口形状、温度场、熔池状态、熔透情况,适时提供焊接规范参数的高性能焊机,并应积极开发焊接过程的计算机模拟技术。总之,使焊接技术由“技艺”向“科学”演变,是实现焊接自动化的一个重要方面。我们广大焊接工作者任重而道远,务必树立知难而上的决心,抓住机遇,为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。