工程機械焊接自動化技術的現狀及展望

王超賢

格力電器(石家莊)有限公司 河北 石家莊 050000

1 高效、自動化焊接技術的發展及現狀

20世紀90年代,我國焊接界把實現焊接過程的機械化、自動化作為戰略目標,已經在各行業的科技發展中付諸實施,在發展焊接生產自動化和過程控制智能化,研究和開發焊接生產線及柔性制造技術,發展應用計算機輔助設計與制造技術等方面,取得了長足的進步。

(1)熔化極氣體保護焊逐漸取代手工電弧焊將成為焊接的主流。

(2)高效、節能并能夠自動調節焊接參數的智能型逆變焊機將逐漸取代手弧焊機和普通晶閘管焊機,而且焊機的操作趨向于簡單化、智能化,以符合當今淡化操作技能的趨勢。

(3)在汽車、造船、工程機械和航空航天等領域,適用于不同場合的智能化焊接機器人較為廣泛的應用,大幅度提高了焊接質量和生產效率。

這些年來,廣大焊接工作者為推廣高效、自動化的焊接技術做出了艱苦的努力,并取得了很大的發展,從而使我國制造業焊接自動化水平有了明顯的提高。

在我國,家電等行業焊接自動化的發展相對來說較好,僅成都焊研科技有限責任公司近年來就先后為一汽、東風、長豐、徐工、成都神鋼、美的、格蘭仕等多家著名的汽車生產廠、家電生產企業研制了幾十臺(套)自動化焊接專機或生產線。

2 提升我國焊接自動化晉升的幾點思考

推進焊接自動化進程,學習、吸收、借鑒、提高是十分重要的環節,應加強現有工藝的學習和提高。由于現有工藝多為手工操作,有其局限性,但如果在學習的基礎上利用現代自動化技術進行嫁接改造,往往就可以實現一定的突破。例如成都焊研科技有限責任公司于2003年研制成功的數控多功能小車式自動氣保焊機,就是緣于這種模式開發成功的一個范例。

國外如歐美、日本等發達國家早在20 世紀80 年代便在石油、化工、造船、建筑、電力、汽車、機械等行業采用數字控制的小車式自動氣保焊機,代替人工進行焊接生產。近年來,國內幾家企業開發了幾種類似的自動焊接小車,但在結構和功能上均屬低端產品,在數字控制、焊接參數預置和專家系統自動調用等方面均為空白。成都焊研科技有限責任公司把開發適合和滿足我國工業企業焊接生產要求的高端自動焊接設備作為己任,在吸收和借鑒國外先進、成熟技術基礎之上,經過近兩年的研制工作,代表自主知識產權的第一代數控小車式自動焊機樣機在成都焊研科技有限責任公司問世。該焊機具有攜帶方便、安裝簡單、操控靈活、智能化程度高等特點,通過微機控制的多種焊接模式和專家程序,可在不同焊接位置滿足多種焊接工藝要求焊縫的焊接。

數字化控制小車式自動焊機的研制和市場推廣,一方面為石油、化工、造船、電力等行業提供了同國外同等技術檔次的國產自動焊接設備,另一方面為國內成功自主研發高端數字化焊機找到了一個切入點,對推動焊接行業在專用自動焊接設備的發展,具有里程碑的重大意義。

3 焊接自動化技術的展望

電子技術、計算機微電子信息和自動化技術的發展,推動了焊接自動化技術的發展。特別是數控技術、柔性制造技術和信息處理技術等單元技術的引入,促進了焊接自動化技術革命性的發展。

(1)焊接過程控制系統的智能化是焊接自動化的核心問題之一,也是我們未來開展研究的重要方向。我們應開展最佳控制方法方面的研究,包括線性和各種非線性控制。最具代表性的是焊接過程的模糊控制、神經網絡控制,以及專家系統的研究。

(2)焊接柔性化技術也是我們著力研究的內容。在未來的研究中,我們將各種光、機、電技術與焊接技術有機結合,以實現焊接的精確化和柔性化。用微電子技術改造傳統焊接工藝裝備,是提高焊接自動化水平的根本途徑。將數控技術配以各類焊接機械設備,以提高其柔性化水平和質量控制水平,是我們當前的一個研究方向；另外,焊接機器人與專家系統的結合,實現自動路徑規劃、自動校正軌跡、自動控制熔深等功能,是我們近期研究的重點。

(3)焊接控制系統的集成是人與技術的集成和焊接技術與信息技術的集成。集成系統中信息流和物質流是其重要的組成部分,促進其有機地結合,可大大降低信息量和實時控制的要求。注意發揮人在控制和臨機處理的響應和判斷力,建立人機對話的友好界面,使人和自動系統和諧統一,是集成系統的不可低估的因素。

(4)提高焊接電源的可靠性、質量穩定性和可控性,以及優良的動感特性,也是我們著重研究的課題。應開發研制具有調節電弧運動、送絲和焊槍姿態,能探測焊縫坡口形狀、溫度場、熔池狀態、熔透情況,適時提供焊接規范參數的高性能焊機,并應積極開發焊接過程的計算機模擬技術。總之,使焊接技術由“技藝”向“科學”演變,是實現焊接自動化的一個重要方面。我們廣大焊接工作者任重而道遠,務必樹立知難而上的決心,抓住機遇,為我國焊接自動化水平的提高而努力奮斗。