工程機械焊接技術發展與創新思路

王 明

(江蘇安全技術職業學院電氣工程學院，江蘇 徐州 221000)

1 工程機械焊接結構的變革

隨著社會的快速發展，以及工程機械行業的不斷細分，隨之開始嚴格要求產品的功能性、工況針對性等方面，工程機械產品也開始向輕量化、大型化升級轉型，同時也對焊接板材提出了高要求、高水準，促使其耐用性與可靠性得到有效保障，這就導致了焊接板材經歷了一系列的發展過程，從“低碳鋼發展到低合金鋼，再升級到高強度鋼”，同時，對其節省能源和延長壽命也做出了嚴格要求。

1.1 具備可焊性

工程機械中較為關鍵的結構件普遍使用焊接手段實現，以此來確保焊接接頭的質量問題，因此，要使用具有較高可焊接性的鋼材，在選用這類鋼材時，要保證其中碳的含量較低。另外，在選用一些耐用鋼材時，要求耐用鋼材的冷裂紋敏感系數(即Pcm)要≤0.32，同時，耐用鋼材中的合金元素種類必須較少且含量較低，促使其具備較高的可焊接性能[1]。

1.2 耐磨耐沖擊性較高

對工程機械工況進行分析，發現其情況較為特殊，不斷與工況介質產生沖擊或摩擦的現象，如推土機想要確保移動巖石工作得以順利進行，需要結構件用鋼的質量有所保障，必須要有足夠的耐磨性和低溫沖擊性。一般情況下，這類鋼材都會加入2種以上的合金元素，如Mo、V等，以此對鋼材的性能要求作出有力保障。

1.3 耐疲勞性強

分析工程機械產品展開作業時的工況，普遍呈現出來大多都是“往復循環式”，因此，要求工程機械的耐疲勞性與耐腐蝕性應具備較高的水準。

2 工程機械焊接結構件外觀的等級要求

所謂的“等級要求”是指工程機械焊接結構件在對外觀質量進行有效控制時的標準依據。負責生產工程機械焊接結構件的相關企業，要以外觀質量為參考依據，對質量控制進行劃分等級，并對工程機械各種焊接結構件外觀制定出科學合理的質量等級，在滿足了焊接結構件外觀的生產工藝需求時，還要對焊接結構件的可靠性與經濟性做出保障。對焊接結構件劃分質量等級時，應對一些需要重點關注的元素深入分析，如：表型形態、質量特征、焊縫等，促使焊接結構件的外觀質量水平得以綜合提高。在控制焊接結構件的外觀質量時，應針對不同的質量等級要求制定出相應的技術規范，將技術中的各種參數深入分析并細化，為焊接結構件在生產外觀過程中提供數據參考。縱觀我國當前的工程機械制造企業，在控制結構件的外觀質量時，都提出了較高的要求。由此可見，質量控制對于結構件外觀處理方面占據了十分重要的地位，更為焊接結構件外觀質量的可操作性提供了有力保障。

3 工程機械焊接技術的發展與創新

3.1 焊接材料的發展

隨著焊接結構與焊接材料的不斷改革，特別是我國近年來對生態環境的要求越來越高，傳統的焊接材料已經無法滿足新時代下的焊接質量要求，低氫、鈦鈣型焊條等原焊接材料在生產產品過程中會產生高煙塵、高污染，且焊接強度低，也無法響應國家對環保提出的要求[3]。但是，隨著材料的轉變，工程機械焊接材料已經將傳統焊接材料升級為保焊、氬弧焊等鍍銅焊絲，并在包裝形式上選用了盤裝或桶裝，促使原有害發塵量得到了有效降低處理，大大推動了焊接連續性和產品生產效率的提升。鍍銅焊絲是一種表面鍍有銅粉的焊絲，有效避免了焊絲容易氧化的現象發生，但其在焊接生產過程中容易形成較大的煙霧，且焊絲表面的鍍銅容易脫落，導致電嘴發生堵塞等情況，致使焊接工作環境污染大、焊接效率難以提升。

但是近年來，由于科技的不斷發展，研發出了一種無鍍銅焊絲，具有較好的焊接效果，并且屬于環保產品，符合國家的環保要求，相較于傳統的鍍銅焊絲，在生產過程中還省去了鍍銅的工作流程，大大降低了對環境的污染，同時有效避免了焊接生產時銅煙霧對人身體的損害，無銅焊絲還具有飛濺小、穩定性好等特點，有效保障了焊接工作人員的身心健康，但目前在我國的工程機械行業內，還沒有得到廣泛應用[3]。工程機械制造企業通過開展大量的試驗，從開始研發無鍍銅焊絲到開始生產、應用，對影響工藝穩定性因素深入研究，通過各種測試、試驗，促使無鍍銅焊絲具備了超高的焊接穩定性能。焊接材料的發展，不僅大幅提高了焊接質量與生產效率，同時還有效降低了焊接的綜合成本。

3.2 焊接技術的創新

工程機械中的結構件普遍都是中厚板件，近年來生產企業進行焊接作業的首選板件是CO2氣保焊工藝，CO2具有焊接效率高、焊接過程中變形幾率小、質量穩定性高等特點。但是，隨著不斷提高的熔化極氣體保護焊以及不斷優化的焊接材料制造質量，逐漸展現了CO2氣保焊在焊縫過程中成型效果差、焊接飛濺大、焊絲利用率不高等各種缺陷，并且在焊接作業后會產生大量的修磨焊渣、焊豆，需要消耗大量的人力和工時進行清理工作，給資金成本與環境污染方面都帶來了不小的損失[4]。

為了將產品質量有效提高，降低生產綜合成本，工程機械相關生產企業對中厚板材進行了全新地研究和創新，采用了全新的高速焊接HD-Pulse脈沖無飛濺技術，同時，在選擇保護氣體時，選用了Ar、O2、CO2等混合氣體，確保焊接作業過程中形成高質量的焊接工藝，有效減少了88%的焊接飛濺物，基本達到了超低焊接飛濺標準，并提升了將近8%的力學性能，大大提升了沖擊性能，為提升焊接效果提供了保障，同時還提高了96%以上的焊接熔敷率，有效降低了焊絲等生產輔料的使用概率，這種先進的無飛濺焊接工藝值得在廣大工程機械企業中廣泛推廣使用[5]。

4 工程機械焊接技術的發展方向

4.1 充滿人性化

焊接自動化裝備成為了我國當前主要的生產方式，同時還設有專門的焊接設備數據庫，將操作流程及產品數據錄入到數據庫當中，確保后期的產品質量檢查合格率高。同時，自動化系統還能控制參數，實現人機交換，當設備出現問題時，可立即切換成人工操作模式，避免造成生產系統癱瘓的后果。近年來，隨著科技的發展，推動著人機交換技術也愈加完善穩定，促使焊接技術逐漸轉型為人性化管理[6]。

4.2 機械數字化

信息技術在我國各行各業得到了廣泛地推廣和使用，促使工程機械向數字化控制逐漸升級。數字化控制機械設備能將焊接標準化準確實施，將手動操作過程進行了簡化，促使產品在生產過程中的穩定性和可靠性得到了保障。但是，基于我國當前的生產情況，尚未完全掌握數字化機械控制，導致了焊接技術面臨了很多難題，難以準確控制大規模的焊接作業，因此，數字化機械焊接，仍需不斷改善和優化，重視試驗、測試環節，加快我國工業化的前進步伐。

4.3 生產環保化

隨著我國環保建設理念的日益深入人心，對資源的可持續利用也加大了管理力度[7]。近年來，我國也開始對環保型的焊接技術大力開展研發工作，如在能量控制方面利用了振動時效，在生產焊接結構件時，減小了焊接廢渣的產生，形成了更好的節能減排效果，積極相應了國家環保理念。

5 結語

在“中國制造2025”發展進程中，高端裝備制造業成為了重點發展產業之一，工程機械行業也隨之迎來了全新的發展時機，在不久的將來，企業生產將完成向智能化、大型化、自動化的轉型升級，提升工程機械的工況，促使工程機械焊接技術長期良性發展。