工程機械焊接工藝現狀與發展趨勢

楊世民

（華儀風能有限公司，樂清 325600）

在現代工業作業中，大量工程結構需要機械焊接進行結構拼接和組合，焊接工藝作業技術因此產生了巨大發展和變化。在現在的焊接技術中，其工藝操作變得精確度更高，可批量化操作力更強，流水線式作業性能更佳。同時，現在焊接技術更能適應多環境、多種場地、不同人員施工狀況的多種施工需求，可以在不同作業環境下達到高強度的工程要求。

1 現代焊接工藝的優勢

1.1 操作優勢

以往的工程焊接往往由焊接操作人員持人工焊接槍進行單個小范圍的工業組件焊接。其作業效率比較低下，且具有一定的危險性，對于操作人員有很大損傷。同時，它最大的局限性在于無法處理大范圍、大面積的工程組件焊接，因為其焊接點非常小，所以如果進行體積巨大的工程焊接作業，那么就需要多種焊接設備，多個焊接人員進行集體操作作業。而在傳統的焊接工具基礎上難以很好地完成這種立體化的焊接操作。而現代的機械焊接工藝采用大型機床設施為載體，或是智能工業機器人作為焊接基礎平臺，極大提高了作業廣度深度以及機動性和靈活性。用焊接機床進行流水線式作業，可以提高焊接產品的標準化程度和精確度，同時在流水線生產過程中，可以大大提高其焊接效率，充分利用機床設施的穩定性和材料運輸的迅速性進行大范圍整體化，尤其是針對多種重復一致材料的焊接處理，發揮了巨大優勢。而采用新型人工智能機器人進行焊接的工業作業具有極其靈活的特性，而且人工智能機器人可以極大保證焊接工作的準確性和精確度，保證其焊接品質和質量。同時，現代焊接操作生產的焊接槍也取得了極大進步，不再像以往那樣產生大范圍的金屬噴濺，減少了工程作業中對環境的損壞。而現在工程焊接機器人可以在預先設計好的焊接方案中，進行合理有效的調配作業，極大提高了焊接資源的利用效率。此外，大型結構件拼點精度也得到了持續提升，如三維柔性工裝（見圖1），是當前適用于工程機械行業大型結構件的拼點工裝，結合了模塊化、全裝配式的工裝理念，能夠有效保障拼點精度和效率以及重復定位的精度。

1.2 工程優勢

在現代工程建筑施工作業中，常常需要對多個建筑部分的不同結構進行不同性質要求的機械焊接，因此，以往的人工焊接方式就難以滿足靈活多變的要求和復雜的工程環境結構，在這種復雜環境下施工，要求具有很高的靈敏度和精確度，以及對焊接結構整體設計的把握。而運用現代智能化工業焊接技術，可以極大幅度提高焊接作業的流暢性和完整性，在不同環境條件下和機械工程建筑不同的結構中進行精確精準的焊接作業。利用智能機器人，焊接工程可以大大提高其運行效率，智能工業機器人可以在建筑工程的各個部位和各個復雜結構，尤其是人員難以進入的微小建筑結構進行精確焊接，處理好建筑內部的結構細節。

圖1 桁架臂拼點用三維柔性工裝

比如，在建立大型能源設施的建筑工程中，就可以大量應用智能機器人作業焊接。在其能源建筑設施的核心領域，常常會有特殊的建筑條件和建筑要求。比如，該建筑結構設施需要適應特殊的化學材料性能，因此，要具備特殊的環境性質，焊接操作人員是無法適應的，就需要派出焊接智能機器人對該部分的結構建造進行特殊特種焊接，處理好該部分核心設施的焊接工作，再由焊接操作人員進行外圍的焊接完善和結構檢查，從而保證整體結構的焊接流暢程度。

2 機械焊接技術的發展

2.1 智能工程系統的技術應用

在現代化機械焊接發展過程中，面對建筑工程，特殊結構需要越來越多，各種功能要求越來越復雜，精確度、規范程度也要求越來越高的現實情況下。焊接技術與智能信息系統，尤其是與數據平臺和人工智能技術的結合程度也越來越深。在大規模機械工程的精細作業中，傳統的人工焊接難以完成巨量的經濟化復雜任務，這時就應當應用人工智能的智能定位和數據整理功能，在整個復雜的建筑施工系統中精確完成其施工任務，同時精確處理人員難以進行焊接作業的工作環境。在高端技術領域的工程焊接，尤其需要細小的焊接處理。這樣一來，人工焊接精度要求不足，甚至人員的存在也會對其工作環境產生影響，比如，一些微電子環境的焊接工作和一些以磁力為核心的焊接，都是傳統人員難以進行操作的工作環境。這是應用智能機器人可以準確定位其工作環境性質，根據設計好的作業參數進行有效的工程作業，同時對整體工業結構不造成任何損失。

2.2 特種環境作業

以往的焊接工作，一般都是在陸地上進行工程操作，而現代社會中越來越多的海陸空設施，影響人們的生產生活，更多的工作將會在海陸空領域立體多方位展開。在這種情況下，更需要適應各種復雜環境的特殊焊接操作工藝和操作設備進行工程作業。比如，在建設水下通道或水下油氣田開采設備時，需要用到大量的焊接操作工藝。而傳統的焊接技術在這種環境下甚至無法使用，因此，必須應用到特種焊接技術，現代智能機械進行水下作業，同時利用特制的焊接槍焊接鉆進行水下工程作業?；蛘呤窃诤０屋^高地區，比如，在很高的山峰上修建工程機械建筑，也需要用到特種作業設備進行特殊焊接，這時如果用無人機飛行焊接設備，就可以很好地協調資源環境匹配問題，進行精確的、低消耗的焊接作業。

因此，當下焊接工藝發展過程中，越來越重視焊接作業的智能化、系統化，以及特殊環境下的焊接適應能力和作業靈活性。同時，焊接工業操作的大數據監控平臺也具有很大發展潛力。大范圍的焊接數據共享可以建立多種焊接操作工藝和操作環境的情況模型，為今后的焊接智能機器人深度學習提供大量素材，提升智能焊接操作設備的操作精確性和操作流暢度，大大提高其焊接能力和焊接水平。

3 結語

建筑工程的施工過程中越來越需要智能化、自動化的焊接工藝設施。在機械焊接作業工藝發展過程中，越來越傾向于和大數據服務平臺、人工智能操作技術以及特種機械材料技術相結合，創造出能夠適應多種復雜環境，擁有共享數據平臺能進行自動學習，從而提高在不同結構框架中進行焊接操作的智能焊接機器。同時，在不同的工業作業中，提高焊接準確度和精準性，保證建筑結構的優良性能。