數字系統提供軌道焊接的穩定性

STEPHEN COLE，KEVIN BEARDSLEY

軌道焊接并不是一項簡單的工作，在整個焊接過程中，焊工需要嚴格按照焊接參數進行焊接，從而獲得能夠滿足煉油、電力、化工和相關行業苛刻要求的關鍵焊縫。

早期軌道焊接技術開發于半個世紀以前，作為一種自動焊接技術，其主要依靠模擬技術，用以替代管道的直線手工焊方法。模擬軌道焊接系統依賴于操作者的技能和復雜的設置、焊前準備以及工藝流程，從而獲得高質量的最終產品。

從宏觀的角度，這個從早期模擬單元到數字軌道焊接系統的轉變，不僅可以滿足軌道焊接工藝的特殊應用和要求，也解決了來自質量和生產效率方面的挑戰。圖1、圖2所示數字技術也可以彌補焊接和制造業中既缺乏理論知識又缺乏較高操作技能的操作者的問題。更易控制的電弧參數，既可以控制變形和熱輸入水平，又可以提供更快的行走速度和更大的熔敷量。

設備的安裝、控制和維護都更加簡單，加上數字化平臺的優勢（見圖3），可比普通模擬系統提供更多的正常運轉時間、更高的生產效率和更高的質量。數字化軌道焊的快速發展使得制造商可以解決不斷提高的各種要求，包括設備的靈活性、產品質量以及生產效率要求。

數字化帶來更好的穩定性

軌道焊接系統中的數字技術可以在不同的設備中保持穩定性，如果一個工廠有大量這樣的設備，可以通過不斷的設備升級來解決各種問題，如圖4所示。以前的模擬技術會使不同的機器間存在各種不同的變量，操作者需要人工去解決各種不同的問題，這將使設備的維護成本大大提高。

圖1

圖3

圖2

圖4

伴隨模擬軌道焊接系統的挑戰從使用開始便產生了，或者對于任何模擬系統而言，這些挑戰都是固有的。每一個模擬設備都要求在進行實際工作以前，必須模擬運行狀態來驗證。

在模擬系統中，每一個功能和操作都是獨立和特殊的回路。為了保證每一臺模擬設備的可靠性，操作者必須測試每一個功能。這種調試耗費大量的時間和成本。實際上，在實際使用前，一般都需要幾天的時間來進行校準模擬軌道焊接機器并驗證它的運動。

數字軌道焊接系統則不同，它比模擬系統更容易進入使用狀態，而且也能很好的保持這個狀態。唯一要做的就是確認焊接回路的運動和各個功能。甚至設備閑置一兩個月后，軟件還可以很好地控制其他系統特征。

伴隨內置如此多的調節軟件包，程序可以不斷被更新、上傳并修復故障，或者解決其他的性能問題。對于所有機器，這些問題都可以持續、快速和節約成本地解決，相比于模擬系統的人工檢測、調試和維護要省力得多。

數字交換是關鍵

軌道焊接系統受益于各種系統組件的數字本質。例如，具有數字焊接電源分組的數字運動系統可以提供通過數字交換協議的好處。

數字交換允許更快、更可靠和更經濟的設備性能。以前，焊接系統的表現就是被控制它的模擬回路所限制。例如，模擬信號只能在有限的距離傳輸，因為信號會衰落或者由于距離太遠而“耗盡”，所以只好在數據的完整性上妥協，同時限制了焊接系統組件間電纜的長度。

數字交換促進更快的信號傳輸，同時保持數據的完整性，并且簡化了布線。它加快了數據傳輸速率，減少了延遲，提高了焊工的表現。它也可以更好地聯合機械的運動和焊接的步驟，使得產生一個更加可控的電弧，并獲得應用程序特定的波形，有助于控制焊縫中關鍵位置的熱輸入。

數字交換也可以使得生產監控更容易，而這一點是軌道焊接的一個迫切需要。數字技術使高速信息交換成為可能，可以采用軟件工具來追蹤設備的使用情況和所處狀態。它也使得操作者可以設置限制并在焊后及時反饋，從而可以提供成千上萬的焊縫信息儲存。

如前所述，數字協議還提供了一個可擴展的框架，允許根據工程的改變進行軟件升級，而不需要模塊的更換。

完全數字化和機械化的軌道焊接系統的軟件驅動設置允許通過軟件升級進行設備升級，而不需要增加硬件。制造商不再需要隨著每一次行業的進步拆掉舊的機器，購買新設備。對于大量設備的擁有者來說，以前都習慣于購買設備，但是這些設備遲早會過時，而機械化、數字化的系統就不會，因為新的軟件升級就可以使設備跟上潮流。

例如，林肯電氣將系統的升級作為焊接電源升級的一部分。使用數字交換，軟件識別圍繞電源的各組件，上傳對應各組件的軟件升級，從而保持系統始終處于最新狀態。假設公司制造一種新的波形功能，這種波形可以使用相同的電力，提供加強的根部焊縫性能、更快的行走速度或者更大的焊縫熔敷效率。它可以通過升級系統軟件，從而加入新的功能，而不僅僅是波形控制（見圖5），還可以用相同的電弧提供更好的性能，這是過去所沒有的。這給了全新一代機械化、數字化軌道焊接系統提供了一個更長的生命周期。

圖5 為新技術或者特殊應用量身定制的新方法或者波形可以很容易地更新，從而增強焊接性能

來自焊接系統的更多需求

公司目前設計的軌道和其他焊接系統充分考慮未來的能力，使新的軟件能夠迎接未來挑戰的焊接。這種發展是至關重要的，如新材料和新工藝定義了當前焊接行業，并且行業也隨著新技術不斷發展。

近年來推出的焊接方法和工藝，大大提高了焊接速度和材料焊接性的范圍。軌道焊接系統的多功能性，越來越數字化和機械化的性質及其可隨著焊接工藝和材料發展在能力方面的可增長性，證明了它在應對挑戰上的不可或缺。當焊工知道這些設備可以提供正確的參數和步驟，并且可以制造出高質量的最終產品時，他們就不用思考材料和工藝，這樣生產效率就提高了。

更容易使用，解決熟練焊工短缺的問題

高技能焊工的稀缺已經不是新聞。最新軌道焊接系統數字化和機械化的性質解決了這個挑戰，其通過讓整個工廠的所有設備具有一致性，保證整個工廠的設備能在很長一段時間進行高質量并且可重復的焊接。

老式的模擬軌道焊接設備布滿旋鈕和開關。其復雜性要求使用者必須記住開關的位置和設置，不僅減慢了操作速度，也更容易產生操作者的失誤。

新科技已經更多地在用戶界面上產生激烈的競賽，對于熟悉視頻游戲的操作者來說，過渡到焊接的過程不必完全重新培訓他們的頭腦反應。例如，新的APEX?3000軌道氣體金屬電弧焊接系統采用多用途按鈕和開關。這使操作者關注控制面板的一塊很小的區域就可以了，而不用記住一大塊按鈕和旋鈕的布局，如圖6所示。這個新設計帶來了非常直觀的感覺，類似視頻游戲控制者的操作感。

更簡單的控制和更簡單的維護以及系統之間的穩定性，還有簡單的操作界面，都顯示數字化、機械化的軌道焊接系統已經整裝待發，并且將繼續隨著焊接行業的改變需求不斷發展。

圖6 新設計帶來了非常直觀的感受以及類似視頻游戲控制者的操作感