工程機械中高效焊割技術現狀及發展趨勢

王孝強

（阿克蘇地區庫車中等職業技術學校，新疆庫車 842000）

焊割工序在生產工程機械的產品過程中充當非常重要的角色，在整個結構件的工作量中能占到55%~75%[1]。影響焊接結構部件整體質量及使用效果的關鍵因素就是焊接切割方法，直接影響著整個工程機械的質量，其影響包括機械設備是否能夠穩定的進行運作以及使用壽命是否長久等[2]。將材料進行分離主要運用的是工程機械中的切割技術，而將不同金屬通過電弧產生的高溫與焊接材料進行結合進而形成強度較高的接頭，這種加工技術就是通常所說的焊接技術。

1 工程機械焊割技術的應用現狀

1.1 火焰切割

火焰切割這項技術使下料時經常使用到的切割方法，它可以利用天然氣、丙烷、乙炔等這些可燃氣體與氧氣等助燃氣體產生火焰，而后在切割相關材料，其工作的原理是利用金屬的可燃性，火焰切割可以對厚度2~120cm 的金屬進行切割，但是對厚度在1cm 以下的板材進行切割時容易發生變形的現象[3]。整體來說，火焰切割的適用范圍比較廣，而且設備的成本比較低廉，但是它對氣體安全性的要求比較高，而且切割縫隙不夠光滑，焊接之前需要對割縫進行打磨處理?，F在我國大部分的企業都在使用數控火焰切割的方法，在切割要求比較簡單時具有一定的可行性，但是在進行一些形狀比較復雜，結構件比較大的產品時，不能夠很好地應對，效率相對較低。

1.2 CO2 氣體保護氣體焊

在現場焊接工作開展過程中，大多數企業都是將半自動二氧化碳氣體，作為保護實心焊接的主要內容，為了進一步實現有效焊接，其實際工作原理就是利用焊絲和工件之間產生的電弧融化母材料與焊接材料。使用二氧化碳氣體來保護氣體焊能夠提高焊接的基本質量及生產效率，同時也能夠保證焊絲自動送絲，融化更多量的金融。二氧化碳保護焊一般應用的是明弧焊接，更方便觀察溶池的基本情況。而且其操作也更加便捷，并不需要操作人員擁有極高的專業水準，最重要的是二氧化碳保護能夠實現全方位的焊接功能。

此外伴隨現代科學技術的快速發展，部分產品實現了使用二氧化碳氣體保護機械手進行焊接，在作業過程中將運條和焊絲按照實際工序進行操作，由于有電弧的充分保護，焊接過程也就更加集中，同時其焊接整體效率得到了有效提高，溶池相應減小，熱影響區域變窄，而且傳統焊接容易出現的變形情況，在使用氣體焊后也得到了明顯降低，其開裂的情況也得到了充分控制。在以比較薄的板材為主的焊接工作中采用CO2氣體和氬氣混合的氣體進行焊接，可以有效減少產品飛濺現象，并且能夠使機械產品具有更加美觀的外觀和優秀的內部質量[4]。

1.3 焊接變位機械

為了使工程機械焊接的焊縫保持在相當有利的位置，所以需要在焊接中配備焊接變位機械，讓它的回轉軸當成外部軸，保持和焊接能夠協調的運動。變位機可以通過調整高度來使工件的裝卸需求得到滿足，從而使生產施工更加方便快捷。與此同時，通過合理配置變位機與一定的裝夾工具，進一步降低了整體焊接工作的難度，有效提高裝配效率，縮短裝配實踐，全方位的提高機械的裝配焊接質量。變位機已經逐漸成為我國工程機械必不可少的設備[5]。如今變位機在我國的工程機械相關行業，有了迅速的發展，并且被廣泛應用，變位機的型號、規格、品種已經非常豐富，面世的差不多有十多個系列，現在已經逐漸形成一個比較大的行業。

2 工程機械的高效焊割技術的發展趨勢

2.1 等離子切割機

等離子切割技術可以通過與不同的氣體記性配合能夠切割一些氧氣所不能進行切割或者很難切割的金屬，等離子切割在對鈦、鎳、鋁、銅、不銹鋼等這些有色金屬的切割上起到很好的切割作用。比如在進行普通的碳素鋼薄板的切割時，等離子切割技術的速度要比用氧氣切割的技術的速度要快5~6 倍，隨著熱產生變形情況的不斷降低，熱影響區也就減小。其中離子切割技術（如精細等）的應用使切割作業具有更高的精確度和更快的切割速度，其機床和精細的等離子切割電源能夠通過智能化的技術有效控制好氣體的流量，對板材進行圓孔切割，這種氣割技術在現在的切割工業中算得上是非常先進的切割方法了。但是等離子切割技術也有其自身的弱點，比如其在進行切割時會產生很多金屬煙塵、對人體有害的氣體、電磁輻射，所以在運用等離子技術進行工作時要配到好專業的護目鏡和面罩，防止弧光灼傷眼睛和皮膚，并且在施工場所必須要進行通風，工作人員要佩戴性能較好的防塵過濾口罩，防止工作人員吸入過多的金屬煙塵，對身體造成一定的損害。

2.2 激光切割

所謂的激光切割就是使用高功率高密度的激光光束對需要切割的金屬進行照射，快速加熱金屬，使金屬達到汽化的溫度，從而由于蒸發的作用使板材產生空洞，隨著激光光束的移動孔洞連續延長并且形成較窄的切縫，從而完成切割。激光切割具有很多的好處，例如在切割完成后切縫的邊緣更加平整，而且沒有出現氧化物等物質，不需要進行二次加工就能直接進行裝配，從而從很大的程度上提高生產的效率，減少在人工方面的成本。激光切割在現在的工程機械應用中主要是進行三維成型件下料和平板的下料等[6]。在科技進步的過程中，激光切割技術也得到了進步，傳統的固體激光轉換為光纖激光，激光其中有70%應用在了8mm 以下的較薄板材的切割中，20%用在了12mm 以下的中厚板材的切割上。激光切割的速度比較快，能夠高速切割物體，節約下料時間和資金投入成本，同時能夠防止切割時板材發生變形的問題。另外，激光切割時產生的污染物也比較少，能夠有效減少對空氣的污染，保證工作的環境。在將來，激光切割會在工程機械制造行業得到更好的應用，也會成為最標準、最常用的切割技術。

2.3 柔性組合夾具

科學技術的快速發展推動著當前工程機械行業的進步，品種繁多、定制化小批量生產具有很大的發展優勢?，F代產品的更新速度比較快，專用的夾具以及品種繁多的夾具，暫不生產時，就會造成夾具積壓，需要占用一定的場地，會浪費很多的資源。柔性組合夾就能夠有效的解決這一問題，它的生產成本比較低、生產周期不長、又能夠適應不斷變差的產品，滿足當前社會發展及生產的基本需求。目前部分公司為了有效提高三維焊接和安裝的工作效率，就研制出了柔性組合夾具，從而滿足當前生產技術、裝備安裝及檢測等多方面的需求，進而確保工程機械生產過程能夠更加有序順暢的進行。

2.4 數字化智能焊接電源

數字化智能焊接技術是未來得到高標準的合格焊縫，通過使用單片機技術控制焊接電源的工作狀態，使其能夠滿足焊接產品的相關要求的技術。焊接電源數字化是整個技術的核心。在工程機械方面，數字化技術的應用主要表現如下：①主電路數字化。這就意味著要將傳統的模擬式電源逐漸向雙極晶體管式弧焊逆變器轉換，進一步實現數字化。而且隨著焊接方法的多樣化，能夠應用的焊接材料逐漸增加，那么在功率逐漸加大的同時要降低其體積；②控制電路數字化。對于控制系統的構而言，數字化焊接電源主要就是通過使用單片機及DPS 組合來控制系統，從而進一步對電源加以控制及處理，保證能夠綜合處理信號流參數反饋流等綜合內容，進而使得焊接資源得到柔性化控制；③人機接口技術。目前人機交互技術是科技發展的一項比較前沿的技術，在國外已經有了焊機的鍵盤操作與液晶顯示相結合，通過輸入焊接的方法和相關的焊接工藝參數進行焊接的人機交互技術。人機交互也就是焊接工作者通過給計算機輸入一定的信息并發出指令，使機械進行操作的過程，并且在人機交互的過程中，操作人員能夠通過液晶顯示觀察到現場的參數與信息，使高效焊割技術能夠更加直觀、操作更加規范和簡便。

2.5 傳感系統和軟件的應用

在當前更為先進的焊接機器人工作站中，運用較多的包括傳感系統及軟件，有些詞類軟件大多數都包含跟蹤定位功能，進而對相關數據以及內容反饋至工作工作站，同時能夠及時調整電流電壓，并且能夠根據系統和實際工作中產生的位置偏差進行自動調整。對于機器人工作站而言，其相關裝配的標準較高，在生產過程中需要應用計算機程序對其電流大小及停留時間等進行合理工作。將來的工作中，通過傳感系統和軟件的綜合應用，根據焊接過程中的測量即其反饋數據，會實現焊接工藝參數調節的自動化，在獲得美好的外觀形象時也能夠穩定提升其內部質量。

3 結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展更新，對焊割技術有了更加高的要求，需要不斷地提高焊接的外觀質量與產品的內部質量，使工程的焊割技術能夠有更高的效率減少資源的消耗與浪費，節約生產的成本，進而為工作人員提供更加舒適的工作環境，也能夠推進時光的順利進行維護產品質量，促進產品的功能得到更大的發揮。