工业机械设备加工过程中的焊接工艺研究

房磊

摘 要：随着工业的发展，在机械设备加工过程中，为了确保设备的加工质量满足生产需求，势必要应用到焊接技术。尤其是在对厚度100 mm钢板的焊接过程中，如果焊接工艺质量不达标将会影响焊接质量，给设备的应用产生不良影响。

关键词：机械设备;加工;焊接工艺;分析

中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）10-016-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.008

作为现阶段金属连接的主要方式之一，焊接技术显得尤为重要。在机械设备焊接过程中，往往会受到多方面因素的影响，如加工材料、焊接技术的水平等的制约，进而影响到整个机械设备的使用效率。所以，为了有效提升焊接质量，必须要从前期焊接材料的选择到焊接的具体工艺过程中进行严格把控，加强质量监督管理，进而促使机械焊接水平得到提升。

1 工业机械设备加工焊接的缺陷

焊接缺陷的存在，严重制约了机械设备的使用性能，根据焊接缺陷位置的不同，其可以分为内部缺陷及外部缺陷两类。其中，焊穿、咬边、气孔、弧坑等属于比较常见的外部缺陷。以咬边缺陷为例，造成此类外部缺陷的主要原因就是在焊接过程中，实际所需的焊接电流高于额定电流，从而导致电弧较长，此类缺陷主要出现在仰焊及恒焊中。为了消除咬边缺陷，不仅要提升对外部电流的控制，而且相关操作人员也必须要规范操作，精准找到合适的焊接角度。对于内部缺陷来讲，其主要有夹渣、未焊、裂纹及白点等。以未焊为例，造成此种缺陷的主要原因就是，由于焊接过程中电流较小且焊接速度较快等。所以，为了消除此类缺陷，除了要确保电流大小合适，还要确保焊接速度均匀，尽可能降低电弧长度[1]。

2 工业机械设备加工焊接技术要点

2.1 开坡口

如果工艺机械设备加工的材料超过100 mm，为了提升焊接效果，必须要对该材料采取开坡口措施，即在材料双面开出一个V字口。一般情况下，开坡口的角度越大，其熔深也就越深，从而可以在一定程度上提升焊接质量。

2.2 焊前清理

当对材料进行开坡口处理后，要对材料进行简单的清理，从而为焊接营造出良好的焊接环境。如可以通过砂纸打磨，确保坡口内壁及外部的光滑，尽可能避免出现明显的切割痕迹等。除此以外，还要将材料表面的油渍、铁锈等进行处理，进而有效防止在焊接过程中出现气孔、裂纹等缺陷。

2.3 烘干焊条

通过使用碱性焊条，也可以有效提升焊接质量。当正确选择焊条后，还应进行烘干焊条的操作。具体措施为，将焊条放在300 ℃的恒温环境中，然后持续加热烘干1小时左右。如果不直接使用该焊条，则可以将其放置在恒温100 ℃的密封桶内进行存放。

2.4 控制预热温度

在进行正式焊接工作前期，需要对钢板进行预热处理，这也是焊接工序中最为重要的环节之一。在对钢板进行预热的过程中，不仅要满足钢板厚度需求，而且要符合其含碳量需求。一般情况下，对于碱性焊条及在气保焊焊接过程中，预热温度需要达到180 ℃～200 ℃，并且还要均匀地进行预热。如果在预热过程中出现暂停，则需要重新进行预热。

2.5 输入焊接参数

焊接效果会受到焊接电流、焊接速度及焊接角度等多方面的影响，所以在具体焊接过程中必须要保证相关参数达到最佳的焊接要求。如在3 mm直径的打底焊过程中，需要将电压控制在20 V～25 V之间，其电流应当在100 A～140 A，焊接速度则应控制在180 mm/min～220 mm/min;在进行直径为4 mm的普通焊接的过程中，需要将电压升至25 V～30 V，电流为150 A～200 A，速度则需控制在200 mm/min～240 mm/min等。

2.6 焊接操作及焊后消氢处理

对于工业机械设备加工焊接工艺而言，主要采用多层多道焊接方式。对于薄焊层及窄焊道，在焊接过程中不可以任意改变立焊位置。另外，在立焊中如果必须进行摆动，其也应控制在20 mm的范围内。当完成焊机任务后，为了有效提升焊接效果，需要对焊接位置采取预热处理。在预热过程中，需要将温度上升到300 ℃且维持恒定，预热时长大概在3小时左右，如果工艺条件允许，可以增加至5小时。当完成预热处理后，需要将焊接位置进行遮盖，让其缓慢地进行降温散热，并根据国家相关标准对焊接设备进行UT探伤。

3 工业机械设备加工过程中的焊接工艺

3.1 双丝自动化焊接设备

对于工艺机械加工设备加工过程中的焊接工艺而言，双丝自动化焊接设备的应用十分广泛，如对于前车架、摇臂、台车架、后桥箱及回转台等设备的焊接中，均会使用该设备。可以说，双丝自动化焊接设备是随着科技发展应运而生的一种焊接设备。通过使用该焊接，可以对中厚机械零部件进行有效的焊接加工，并且在一定程度上提升大焊缝的熔敷效率。如通过将此设备应用在船形焊的焊接过程中，可以有效促使船形焊的大焊缝熔敷效率升至160 g/min～220 g/min，即可以达到普通焊接熔敷效率的2倍左右。

除此以外，该设备不仅具有较大的焊缝熔敷率，而且与传统的焊接设备相比，还具有以下几个特点：

首先，该焊接设备可以在提升熔敷效率的同时，确保其热输入稳定在較低的水平;其次，在具体焊接过程中，此类设备的热影响区域较小，所以其引起的热变形也较小;再者，在焊接过程中此类设备会产生较少的飞溅，进而保证相关人员的人身安全;最后，此类焊接设备具有较低的气孔率。除此以外，由于该设备主要是由完全独立的两个微电脑进行控制，所以在具体作业中，每一路焊丝均可独立完成相应的焊接工作，继而提升焊接效率和质量[2]。而且，在具体应用过程中，相关人员仅需根据焊接参数提示及编程等方式，就能使其自动完成焊接工作，进而为企业节省大量的人力、物力及财力。

3.2 焊接机器人

随着信息技术的飞速发展，尤其是大数据时代的到来，对于工艺机械设备加工焊接工艺而言，必须要与时俱进，而通过焊接机器人的应用，不仅可以有效提升焊接效率和质量，而且还可以促进机械设备加工行业的长久稳定发展。而且焊接机器人自身就具有柔性化、智能化、焊接质量高及精度高等优势，所以将其应用在工业机械设备加工过程中，尤其是对于复杂焊件的加工，具有重要意义。但是由于各方面因素的影响，导致在焊接机器人应用过程中，相关企业不仅需要支付较高的成本费用，而且在操作过程中也需要交由专业人士完成。所以，该技术并没有广泛应用到工业机械设备加工领域中。而且，焊接机器人在正常作业前，必须要根据相关焊接要求等进行准备，如打底焊、组装等工作。为此，在使用过程中仍需有结合人工的前期准备工作。在机器人焊接应用中，由于其尚未完全实现全自动跟踪焊接，所以相关人员仍需加强对焊接机器人性能及功能方面的研究，进而促进我国机械焊接加工行业的发展[3]。

3.3 传感技术及智能化技术的应用

随着信息技术的发展，传感技术也得以在工业领域中发展和应用。通过传统技术的应用，可以对工艺机械加工设备进行有效的实时监测并采取相应的处理措施，确保机械设备在加工焊接过程中满足实际生产需求。在工艺机械设备加工焊接过程中，如果出现一些问题导致其无法正常运作，操作人员就可以通过传感技术及时快速地找到问题所在，并提出合理的解决方案。换言之，通过传统技术在焊接工艺中的应用，可以有效应对焊接过程中出现的突发状况及不安全焊接环境的影响，从而确保焊接工作顺利进行，确保产品可以满足实际生产需求。另外，通过智能技术的应用，也可以有效提升焊接效果。通过模拟焊接机与智能机器人的结合应用，并通过GSK-Link的总线通信方式等有效控制焊接机，可以高效完成相关指令下的焊接工作。

3.4 工件检测

随着社会的发展及科技的进步，传统焊接工艺技术已经无法满足工艺机械设备加工的工艺要求。造成此问题的原因，主要有相关企业投入的人力成本不足，造成的极大资源浪费;各人员专业素养存在较大差异，导致焊接产品质量参差不齐;以及焊接过程中由于需要消耗大量时间精力，致使相关人员注意力不集中，影响焊接精度等。基于此，目前工业机械设备加工过程中的焊机工艺，需要加强对机械视觉技术的研究，即促进工件检测的有序开展，继而提升后期焊接加工的质量和效率。

3.5 焊接质量控制

第一，焊接材料的控制。要根据实际需求对不同材料的说明文件进行比对，进而选择满足相关标准的焊接材料，从源头确保焊接质量。第二，对焊接工艺进行合理的选择。在某方面上讲，焊接工艺主要指的就是焊接方式。即要对焊接顺序进行有效把控，在根本上确保焊接工作的可实施性及可操作性。第三，对焊接设备元件的控制。在焊接过程中，必须要确保焊接设备元件处于正常运行状态，进而确保焊接工作的顺利进行，并且在检修过程中要对受损元件进行更换等。第四，对焊接设备的控制。在工业机械加工设备焊接过程中，必须确保焊接设备的相关参数处于正常波动范围，进而确保焊接设备的正常运行，发挥焊接设备的优势作用，提升焊接效果。

参考文献

[1] 叶思远，高刚毅.自动化焊接新技术在机械制造中的应用分析[J].南方农機，2020，51（6）：154-155.

[2] 曾成.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用[J].南方农机，2020，51（4）：168-169.

[3] 姚雪琼.工业机器人焊接原理与焊接程序探讨[J].科技资讯，2019，16（21）：77-78.