智能化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

劉德文

（重慶市江南職業(yè)學(xué)校 重慶江津 402223）

一、智能化焊接技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著人工智能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、焊接機(jī)器人等智能化技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，極大地提高了焊接技術(shù)的質(zhì)量與效率。眾所周知，智能化焊接技術(shù)在國內(nèi)起步較早，但由于技術(shù)問題、企業(yè)設(shè)備投入、人才培養(yǎng)等原因，其發(fā)展速度較為緩慢。近年來，隨著機(jī)械化程度的逐步提高，信息化技術(shù)與工業(yè)化技術(shù)積極融入焊接操作過程，提高了焊接質(zhì)量與效率，由此也獲得更多的實際效益。在以往傳統(tǒng)焊接操作中，主要依靠焊接人員進(jìn)行精準(zhǔn)操作，對焊件處理稍有不慎就有可能使其整體質(zhì)量受到影響，導(dǎo)致焊縫質(zhì)量不合格。顯然，與傳統(tǒng)焊接操作相比，智能化焊接技術(shù)憑借先進(jìn)的焊接工藝、系統(tǒng)仿真技術(shù)、焊縫跟蹤技術(shù)、離線編程、遙控焊接技術(shù)降低了機(jī)械制造對焊接人員的依賴，保證了焊接精度與整體質(zhì)量。逐步優(yōu)化智能化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，提升機(jī)械制造效能是將來發(fā)展的方向。

二、智能化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

（一）提升焊接精度

智能化焊接技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了機(jī)械制造企業(yè)以往在手工焊接操作中對人工的依賴性缺點，大大提高了焊接精度[1]。智能化焊接技術(shù)對焊縫精度的有效控制體現(xiàn)在以下三方面：一是在準(zhǔn)備焊件時能夠保證焊件表面、坡口尺寸公差控制在±1mm，使其加工出高精度焊縫；二是選用高精裝備，可實現(xiàn)裝配尺寸誤差在±2mm的范圍，極大降低因出現(xiàn)錯邊和咬邊等的焊縫缺陷；三是采用雙機(jī)和多機(jī)協(xié)同焊接，減少熱變形對焊接精度的影響。基于智能化焊接技術(shù)超高的焊接精度控制水平，機(jī)械制造企業(yè)高、精、尖產(chǎn)品對智能化焊接技術(shù)有著客觀需求，進(jìn)而在精密零部件的制造技術(shù)方面予以密切關(guān)注，并逐步解決了智能化焊接技術(shù)發(fā)展過程中存在的問題，優(yōu)化了焊接操作工藝流程，避免了在人工焊接過程中出現(xiàn)的變形和受熱不良的情況，提高了精密零件的焊接水平。為進(jìn)一步增大智能化焊接技術(shù)的價值，將融入不斷發(fā)展中的激光焊接技術(shù)、自動識別技術(shù)，以強(qiáng)化智能化焊接技術(shù)在焊接精密零部件中的應(yīng)用效果。

（二）改善焊接環(huán)境

我國制造強(qiáng)國戰(zhàn)略以“綠色發(fā)展”為方針，倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)與發(fā)展經(jīng)濟(jì)并駕齊驅(qū)，兩者相互依托、互利共贏。智能化焊接技術(shù)相較于傳統(tǒng)人工焊接來說更有益于環(huán)境保護(hù)，至少能夠很好地改善焊接環(huán)境。由于智能化遙控技術(shù)的應(yīng)用，焊接技術(shù)使人員工作環(huán)境煥然一新，既避免了傳統(tǒng)手工焊接操作中弧光、煙霧、高溫、核輻射、有毒、深水作業(yè)等不良因素對人員造成的安全危害，具備了更優(yōu)越的勞動條件[2]。此外，智能化焊接技術(shù)具有對外部環(huán)境的極強(qiáng)適應(yīng)能力，能夠應(yīng)對各種工況環(huán)境，如強(qiáng)弧光、高溫、復(fù)雜電磁環(huán)境、煙塵等，綜合提高操作的可靠性，還能最大程度上節(jié)約原材料，更合理地控制材料耗損。同時，這也使其在明確生產(chǎn)計劃、控制產(chǎn)品產(chǎn)量方面優(yōu)于傳統(tǒng)人工焊接，有利于企業(yè)縮短產(chǎn)品改型換代的周期，按照訂單生產(chǎn)，可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。由此可見，秉承優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提倡綠色制造工業(yè)的理念，是未來智能化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中不斷堅持的方向。

（三）提高焊接質(zhì)量

智能化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的有效應(yīng)用，其根本目的是提高焊接質(zhì)量和效率。在工作模式上，以典型工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件為例，焊接機(jī)器人作業(yè)效率是手動焊接的5-10倍，大大提高了生產(chǎn)效率，同時提升了操作安全性和勞動強(qiáng)度，各方面都明顯高于人工生產(chǎn)。

傳統(tǒng)焊接技術(shù)主要依靠手工焊接，不同的焊接人員有不同的操作習(xí)慣，焊接質(zhì)量也因人而異、參差不齊，不能保證焊接質(zhì)量的一致性，必定會影響企業(yè)利益。在智能化焊接技術(shù)生產(chǎn)中：①智能化焊接一般用氣體保護(hù)焊，這樣避免焊渣或氣孔等缺陷，氣體保護(hù)焊采用低飛濺技術(shù)提高了焊縫質(zhì)量；②智能化焊接時，如焊接電流、電壓、焊接速度和伸長量等的參數(shù)都是恒定的，并對焊接結(jié)果起決定作用，焊縫質(zhì)量受人因素影響較小，降低了對工人操作技術(shù)的要求，焊接質(zhì)量得以穩(wěn)定；③ 激光傳感技術(shù)、視角傳感技術(shù)、電弧傳感技術(shù)在焊縫自動跟蹤的應(yīng)用，自動化生產(chǎn)線，可以解決因工件位置偏差、夾裝偏差引起的焊接偏差問題，提升焊接生產(chǎn)的質(zhì)量度和美觀度；④機(jī)器人技術(shù)、自動化控制技術(shù)與焊接工藝有機(jī)結(jié)合，憑借人工智能的深度學(xué)習(xí)功能，不斷保證質(zhì)量的穩(wěn)定性，如果操作流程沒有出現(xiàn)失誤，即可得到一批同樣高質(zhì)量的產(chǎn)品，即使出現(xiàn)錯誤也能夠自動修復(fù)；⑤使用專用控制設(shè)備實現(xiàn)了控制焊接質(zhì)量再優(yōu)一步，克服了人在這方面的應(yīng)用問題，如深海機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用。因此，基于智能化焊接技術(shù)在提高焊接質(zhì)量一致性、可靠性、穩(wěn)定性方面的明顯優(yōu)勢，不難看出智能化焊接技術(shù)的應(yīng)用對于提高企業(yè)生產(chǎn)效益具有極其重要的意義。

（四）可持續(xù)性工作

高精度、高質(zhì)量、高效率、高可靠性是人們對于現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的要求與希望。但是，僅憑人工焊接操作的機(jī)械制造遠(yuǎn)不能達(dá)到這樣的高度。由于人工操作的不可持續(xù)性，使得機(jī)械制造首先在高效率方面就難以得到保證。智能化焊接技術(shù)則能夠很好地解決這一難題。一方面智能化焊接技術(shù)能夠通過大數(shù)據(jù)信息處理，以及系統(tǒng)的各個運動部件和驅(qū)動控制所具有的高速響應(yīng)特性，最大程度上使其實現(xiàn)精確控制、持續(xù)高效穩(wěn)定工作；另一方面智能化焊接可全天不間斷生產(chǎn)，使得勞動生產(chǎn)率大幅提升。如此一來，企業(yè)生產(chǎn)效益非但不會受到人員數(shù)量減少的影響，反而能夠積極促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展[3]。

三、智能化焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢

在未來，原有的生產(chǎn)模式不斷被推翻或者改造，深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)服務(wù)工業(yè)將會成為主體。智能化焊接技術(shù)的發(fā)展方興未艾，其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。在技術(shù)方面也將迎來重大突破：①開放式、模塊化控制系統(tǒng)開發(fā)，智能化焊接技術(shù)的應(yīng)用是數(shù)字中心進(jìn)行相關(guān)指令的下達(dá)，是對焊接速度、深度及位置的嚴(yán)格控制， 焊縫跟蹤技術(shù)確保了焊接質(zhì)量的一致性、穩(wěn)定性，避免了可能形成的明顯質(zhì)量問題。若在實際焊接過程中，出現(xiàn)了明顯的安全隱患問題，可以根據(jù)智能化調(diào)節(jié)功能對相關(guān)步驟進(jìn)行處理；②仿真技術(shù)到虛擬現(xiàn)實遙控機(jī)器人空間技術(shù)；③ 人工智能中離線編程到自主編程，自動化、智能化、柔性化方向發(fā)展，是機(jī)械制造智能化焊接技術(shù)的升級改造，隨著科學(xué)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)展與創(chuàng)新，人工智能深度學(xué)習(xí)應(yīng)用，智能化技術(shù)將實時更新，在提高工作效率與節(jié)約成本方面也將落實得更具體、更全面。隨著智能化焊接技術(shù)的寬領(lǐng)域應(yīng)用，將帶來更高的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，也更受機(jī)械制造企業(yè)的青睞；④數(shù)字技術(shù)、信息傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和智能控制等高科技技術(shù)對焊接參數(shù)的選擇、焊接工藝的制定、焊接效率的提高、焊接質(zhì)量的保證都會進(jìn)入一個更為理想的階段。由此可見，隨著智能化技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的廣泛普及，必將為焊接技術(shù)長足發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，我們將繼續(xù)加強(qiáng)在機(jī)械制造領(lǐng)域中智能化焊接技術(shù)的應(yīng)用研究，為提高我國焊接技術(shù)水平與促進(jìn)焊接事業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時，結(jié)合實際應(yīng)用情況，要正確認(rèn)識出現(xiàn)的問題與不足，目前，我國在智能化焊接技術(shù)方面的發(fā)展仍落后于韓國、日本、德國、美國，且不具備核心技術(shù)，比如汽車制造業(yè)焊接機(jī)器人基本還是依靠進(jìn)口，國產(chǎn)機(jī)器人并不受青睞。基于這樣的現(xiàn)實情況，一方面我們要以人為本，大力培養(yǎng)人才，為國產(chǎn)智能化焊接技術(shù)注入新能量；另一方面要持續(xù)開拓市場，使智能化焊接技術(shù)發(fā)展進(jìn)一步優(yōu)化，促進(jìn)焊接行業(yè)的進(jìn)步，進(jìn)而推動中國制造業(yè)的發(fā)展。