自动化焊接技术中的难点探讨

王文

摘 要：焊接技术作为一种传统的成型加工工艺，在各行业中广泛应用。焊接工件结构形式越来越复杂，对焊接技术的要求也大幅度提高，自动化焊接技术在机械制造行业中的使用优势则越发明显，焊接工艺逐渐朝着智能化和专业化的方向发展。根据目前工业发展以及机械自动化的成型情况来看，焊接工艺已经开始呈现出了精细化的趋势，加强焊接过程中自动化模式的研究工作，具有理论和现实两个方面的意义。因此，加强自动化焊接工艺的研究，无论是在理论上，还是实践上都具有十分重要的意义。文章通过对关键技术的了解，对在自动化焊接过程中出现的难点进行分析。

关键词：自动化焊接;技术分析;难点探讨

自动化焊接是区别于以往的一种新技术，其本身是焊接技术的革新，主要优势在于实现焊接技术自动化过程，是现代科学技术发展的产物。我国现有的自动化焊接应用还在起步阶段，与国外技术水平还有一段差距。随着智能科技的高速发展，焊接技术也在朝着自动化和智能化的方向前进。如今自动化焊接技术的应用代替了以前人工焊接，提高了制造效率和缩减了生产成本。自动化焊接技术应用越来越广泛，但是目前很多企业实现自动化焊接，都面临几大难点。

1 概述

传统的焊接技术多是采用手动方式进行焊接，而焊接自动化技术是在没有外力干涉条件下，机械装置按照提前设定的程序进行自动化和系统化焊接，整个焊接过程更为清晰，而且机械装置在焊接和固定过程中，需要由焊枪气动调节机构、脱材料机构、焊枪夹紧机构和工作夹紧机构等共同完成。由于自动化技术具有较强的综合性，焊接自动化技术实现，可以有效地提高工程机械的发展。在实际焊接自动化技术实施过程中，需要对焊接流程和要求进行明确，但基于工作环境的不断变化，还要重视产品生产稳定性的提高，因此在焊接自动化落实过程中，要保证设备配置的齐备，并对自动化知识的实际要求进行了解，从而实现焊接自动化技术的合理应用。焊接自动化技术的实施，有效地推动了工业发展的进程，将其在实际焊接中进行应用，可以有效地提高焊接质量和焊接效率，而且对拓展焊接产业也具有极为重要的意义。随着焊接自动化技术的发展，在焊接方式中出现了二氧化碳焊机和埋弧焊机，并利用自动化方式对焊接参数进行调节，加快推动了焊接工艺的智能化水平。而且焊接机械人的出现，使焊接自动化技术发展进入了一个全新的节点。目前我国焊机已开始向自动化控制和智能化控制方向发展，集成网络与机器人焊接之間加快了优化融合的进程，这对于焊接自动化水平的提升具有极为重要的促进作用。

2 自动化焊接技术难点

2.1 数据收集难点

对于目前的机械自动化技术来说，在自动化焊接的应用环节上，最为困难的就是数据收集。从自动化焊接的角度来看，无论是数据的汇总，还是机械化制造的技术优化，都存在着比较困难的方面。由于自动化的数据提取技术可以说是实现自动化技术的关键所在，因此对于数据的收集整理应该成为重中之重。从当前的数据收集情况来看，自动化焊接在数据收集方面还有着不小的提升空间，需要在今后做进一步的完善。

2.2 大型自动化机器人难点

大型自动化机器人焊接应用遇到了独特的挑战，机器人和焊接电源以及焊丝必须协同工作，才能实现这些应用所需的高沉积速率，循环时间范围从几分钟到40小时不等，增加产量以及缩短时间是提高生产率的关键。实施大型焊接自动化需要关注的变量太多了，也很复杂，其中很多事人为参与的因素，包括焊接工艺选择，定位，焊接变形处理等，如何减少这些变化因素，比较困难。在大型焊接周期中选择定位器可简化比较难的任务，定位器有多种形式，倾斜旋转定位器是双轴系统，将部件从水平旋转到垂直90度，而转盘围绕垂直轴旋转部件。搭配定位器需要首先弄清楚一些问题，比如焊接会涉及多少机器人，零件是否需要在焊接过程中旋转。理解和纠正机器人伸展问题，机器人尺寸要求，焊枪配置，夹具间隙和其他变量，需要进行仿真工程模拟，在构建集成系统之前预测自动焊接过程，模拟自动化系统，可改善内部设计流程，增强协作，加快测试，在系统设计开始之前，工深入研究自动化概念，优化产品和流程，把一些复杂的流程给简化。

2.3 焊接变形处理难点

在进行焊接的过程中，锅炉焊接并不仅只有简单直来直去的部位焊接，更有弧形以及椭圆角落需要进行细致的焊接处理，而目前的机器人，大部分都是直角状的机器人触手，因此，在进行焊接处理的过程中，很难与需要焊接的部位进行完美的契合，从而导致焊接变形上面的处理相对比较差。从上述内容中可以看出，如今的焊接变形处理也是自动化焊接机器人应用的难点之一。

2.4 上游基础材料的难点

虽然焊接机器人在工作原理上相对较简单，但是在很多传感器等方面的设计上面，依旧有着技术上面的难点。由于在自动化机器人使用的过程中，很多高科技的设备都必须使用专门的材料，而材料的难获取，也是影响焊接机器人工作效率和设计完善的关键所在。

3 自动化焊接技术的发展及趋势

目前我国的焊接自动化普及率还不到35%，但是工业发达的国家自动化普及率已达80%，由此可见我国与发达国家的还有很大的差距。我国国情导致我国在这方面的技术相对落后直至从20世纪50年代才开始以研制自动化设备。20世纪90年代，随着科学技术成果的转化和我国工业化的时代的到来，各种机械化和半机械化的焊接机，逐步代替了传统的手工焊接。到了近几年工业4.0的时代到来，智能科技的飞速发展，解决了自动焊接中的一些问题，改变了一直以来依靠国外进口设备的情况，目前像压力容器、无缝钢管等都采用了自动焊接技术，在汽车和船舶，工程机械上都发展了自动化程度不同的生产线。

焊接成套设备的发展也促进着焊接自动方向的发展，近年来我国专用、成套焊接设备不仅整体制作水平有所提高，还在基础件、配套件的选用上有所改进，并有许多新的突破，但是特别是特种设备和重大装备的生产不能满足需求。发展趋势①焊接电源的稳定性;②研发焊接新材料;③发展新的焊接技术;④远程操作;⑤智能控制;⑥柔性制造系统;⑦自动化控制系统的集成化。

4 结语

自动化焊接工艺生的提高可以来改善制造过程中的许多不同领域，需要认识到优化自动化焊接工艺和对整体生产力的影响可能很小，例如桥梁和建筑行业的关注非焊接操作的效率改进，在降低制成本方面做出重大改进。这些非焊接区域将在未来几年继续受到关注，例如3D实体建模有望成为改进过程的核心，实现虚拟装配，切割和焊接机器，金属加工和焊接操作的计算机建模以及焊接顺序的优化，提供更全面的质量保证。提高生产率还可以来自细节的更高标准化，减少制造所花费的时间，使用新的焊接工艺增加自动化和机器人的使用，在引入能够显著提高生产率或降低成本的情况下才有道理，特别是在熟练劳动力短缺的情况下。

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