工業機械設備加工過程中的焊接工藝研究

房磊

摘 要：隨著工業的發展，在機械設備加工過程中，為了確保設備的加工質量滿足生產需求，勢必要應用到焊接技術。尤其是在對厚度100 mm鋼板的焊接過程中，如果焊接工藝質量不達標將會影響焊接質量，給設備的應用產生不良影響。

關鍵詞：機械設備;加工;焊接工藝;分析

中圖分類號：TG441 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10-016-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.008

作為現階段金屬連接的主要方式之一，焊接技術顯得尤為重要。在機械設備焊接過程中，往往會受到多方面因素的影響，如加工材料、焊接技術的水平等的制約，進而影響到整個機械設備的使用效率。所以，為了有效提升焊接質量，必須要從前期焊接材料的選擇到焊接的具體工藝過程中進行嚴格把控，加強質量監督管理，進而促使機械焊接水平得到提升。

1 工業機械設備加工焊接的缺陷

焊接缺陷的存在，嚴重制約了機械設備的使用性能，根據焊接缺陷位置的不同，其可以分為內部缺陷及外部缺陷兩類。其中，焊穿、咬邊、氣孔、弧坑等屬于比較常見的外部缺陷。以咬邊缺陷為例，造成此類外部缺陷的主要原因就是在焊接過程中，實際所需的焊接電流高于額定電流，從而導致電弧較長，此類缺陷主要出現在仰焊及恒焊中。為了消除咬邊缺陷，不僅要提升對外部電流的控制，而且相關操作人員也必須要規范操作，精準找到合適的焊接角度。對于內部缺陷來講，其主要有夾渣、未焊、裂紋及白點等。以未焊為例，造成此種缺陷的主要原因就是，由于焊接過程中電流較小且焊接速度較快等。所以，為了消除此類缺陷，除了要確保電流大小合適，還要確保焊接速度均勻，盡可能降低電弧長度[1]。

2 工業機械設備加工焊接技術要點

2.1 開坡口

如果工藝機械設備加工的材料超過100 mm，為了提升焊接效果，必須要對該材料采取開坡口措施，即在材料雙面開出一個V字口。一般情況下，開坡口的角度越大，其熔深也就越深，從而可以在一定程度上提升焊接質量。

2.2 焊前清理

當對材料進行開坡口處理后，要對材料進行簡單的清理，從而為焊接營造出良好的焊接環境。如可以通過砂紙打磨，確保坡口內壁及外部的光滑，盡可能避免出現明顯的切割痕跡等。除此以外，還要將材料表面的油漬、鐵銹等進行處理，進而有效防止在焊接過程中出現氣孔、裂紋等缺陷。

2.3 烘干焊條

通過使用堿性焊條，也可以有效提升焊接質量。當正確選擇焊條后，還應進行烘干焊條的操作。具體措施為，將焊條放在300 ℃的恒溫環境中，然后持續加熱烘干1小時左右。如果不直接使用該焊條，則可以將其放置在恒溫100 ℃的密封桶內進行存放。

2.4 控制預熱溫度

在進行正式焊接工作前期，需要對鋼板進行預熱處理，這也是焊接工序中最為重要的環節之一。在對鋼板進行預熱的過程中，不僅要滿足鋼板厚度需求，而且要符合其含碳量需求。一般情況下，對于堿性焊條及在氣保焊焊接過程中，預熱溫度需要達到180 ℃～200 ℃，并且還要均勻地進行預熱。如果在預熱過程中出現暫停，則需要重新進行預熱。

2.5 輸入焊接參數

焊接效果會受到焊接電流、焊接速度及焊接角度等多方面的影響，所以在具體焊接過程中必須要保證相關參數達到最佳的焊接要求。如在3 mm直徑的打底焊過程中，需要將電壓控制在20 V～25 V之間，其電流應當在100 A～140 A，焊接速度則應控制在180 mm/min～220 mm/min;在進行直徑為4 mm的普通焊接的過程中，需要將電壓升至25 V～30 V，電流為150 A～200 A，速度則需控制在200 mm/min～240 mm/min等。

2.6 焊接操作及焊后消氫處理

對于工業機械設備加工焊接工藝而言，主要采用多層多道焊接方式。對于薄焊層及窄焊道，在焊接過程中不可以任意改變立焊位置。另外，在立焊中如果必須進行擺動，其也應控制在20 mm的范圍內。當完成焊機任務后，為了有效提升焊接效果，需要對焊接位置采取預熱處理。在預熱過程中，需要將溫度上升到300 ℃且維持恒定，預熱時長大概在3小時左右，如果工藝條件允許，可以增加至5小時。當完成預熱處理后，需要將焊接位置進行遮蓋，讓其緩慢地進行降溫散熱，并根據國家相關標準對焊接設備進行UT探傷。

3 工業機械設備加工過程中的焊接工藝

3.1 雙絲自動化焊接設備

對于工藝機械加工設備加工過程中的焊接工藝而言，雙絲自動化焊接設備的應用十分廣泛，如對于前車架、搖臂、臺車架、后橋箱及回轉臺等設備的焊接中，均會使用該設備?？梢哉f，雙絲自動化焊接設備是隨著科技發展應運而生的一種焊接設備。通過使用該焊接，可以對中厚機械零部件進行有效的焊接加工，并且在一定程度上提升大焊縫的熔敷效率。如通過將此設備應用在船形焊的焊接過程中，可以有效促使船形焊的大焊縫熔敷效率升至160 g/min～220 g/min，即可以達到普通焊接熔敷效率的2倍左右。

除此以外，該設備不僅具有較大的焊縫熔敷率，而且與傳統的焊接設備相比，還具有以下幾個特點：

首先，該焊接設備可以在提升熔敷效率的同時，確保其熱輸入穩定在較低的水平;其次，在具體焊接過程中，此類設備的熱影響區域較小，所以其引起的熱變形也較小;再者，在焊接過程中此類設備會產生較少的飛濺，進而保證相關人員的人身安全;最后，此類焊接設備具有較低的氣孔率。除此以外，由于該設備主要是由完全獨立的兩個微電腦進行控制，所以在具體作業中，每一路焊絲均可獨立完成相應的焊接工作，繼而提升焊接效率和質量[2]。而且，在具體應用過程中，相關人員僅需根據焊接參數提示及編程等方式，就能使其自動完成焊接工作，進而為企業節省大量的人力、物力及財力。

3.2 焊接機器人

隨著信息技術的飛速發展，尤其是大數據時代的到來，對于工藝機械設備加工焊接工藝而言，必須要與時俱進，而通過焊接機器人的應用，不僅可以有效提升焊接效率和質量，而且還可以促進機械設備加工行業的長久穩定發展。而且焊接機器人自身就具有柔性化、智能化、焊接質量高及精度高等優勢，所以將其應用在工業機械設備加工過程中，尤其是對于復雜焊件的加工，具有重要意義。但是由于各方面因素的影響，導致在焊接機器人應用過程中，相關企業不僅需要支付較高的成本費用，而且在操作過程中也需要交由專業人士完成。所以，該技術并沒有廣泛應用到工業機械設備加工領域中。而且，焊接機器人在正常作業前，必須要根據相關焊接要求等進行準備，如打底焊、組裝等工作。為此，在使用過程中仍需有結合人工的前期準備工作。在機器人焊接應用中，由于其尚未完全實現全自動跟蹤焊接，所以相關人員仍需加強對焊接機器人性能及功能方面的研究，進而促進我國機械焊接加工行業的發展[3]。

3.3 傳感技術及智能化技術的應用

隨著信息技術的發展，傳感技術也得以在工業領域中發展和應用。通過傳統技術的應用，可以對工藝機械加工設備進行有效的實時監測并采取相應的處理措施，確保機械設備在加工焊接過程中滿足實際生產需求。在工藝機械設備加工焊接過程中，如果出現一些問題導致其無法正常運作，操作人員就可以通過傳感技術及時快速地找到問題所在，并提出合理的解決方案。換言之，通過傳統技術在焊接工藝中的應用，可以有效應對焊接過程中出現的突發狀況及不安全焊接環境的影響，從而確保焊接工作順利進行，確保產品可以滿足實際生產需求。另外，通過智能技術的應用，也可以有效提升焊接效果。通過模擬焊接機與智能機器人的結合應用，并通過GSK-Link的總線通信方式等有效控制焊接機，可以高效完成相關指令下的焊接工作。

3.4 工件檢測

隨著社會的發展及科技的進步，傳統焊接工藝技術已經無法滿足工藝機械設備加工的工藝要求。造成此問題的原因，主要有相關企業投入的人力成本不足，造成的極大資源浪費;各人員專業素養存在較大差異，導致焊接產品質量參差不齊;以及焊接過程中由于需要消耗大量時間精力，致使相關人員注意力不集中，影響焊接精度等。基于此，目前工業機械設備加工過程中的焊機工藝，需要加強對機械視覺技術的研究，即促進工件檢測的有序開展，繼而提升后期焊接加工的質量和效率。

3.5 焊接質量控制

第一，焊接材料的控制。要根據實際需求對不同材料的說明文件進行比對，進而選擇滿足相關標準的焊接材料，從源頭確保焊接質量。第二，對焊接工藝進行合理的選擇。在某方面上講，焊接工藝主要指的就是焊接方式。即要對焊接順序進行有效把控，在根本上確保焊接工作的可實施性及可操作性。第三，對焊接設備元件的控制。在焊接過程中，必須要確保焊接設備元件處于正常運行狀態，進而確保焊接工作的順利進行，并且在檢修過程中要對受損元件進行更換等。第四，對焊接設備的控制。在工業機械加工設備焊接過程中，必須確保焊接設備的相關參數處于正常波動范圍，進而確保焊接設備的正常運行，發揮焊接設備的優勢作用，提升焊接效果。

參考文獻

[1] 葉思遠，高剛毅.自動化焊接新技術在機械制造中的應用分析[J].南方農機，2020，51（6）：154-155.

[2] 曾成.現代機械制造工藝及精密加工技術的應用[J].南方農機，2020，51（4）：168-169.

[3] 姚雪瓊.工業機器人焊接原理與焊接程序探討[J].科技資訊，2019，16（21）：77-78.