房磊

摘 要：隨著工業(yè)的發(fā)展，在機(jī)械設(shè)備加工過程中，為了確保設(shè)備的加工質(zhì)量滿足生產(chǎn)需求，勢(shì)必要應(yīng)用到焊接技術(shù)。尤其是在對(duì)厚度100 mm鋼板的焊接過程中，如果焊接工藝質(zhì)量不達(dá)標(biāo)將會(huì)影響焊接質(zhì)量，給設(shè)備的應(yīng)用產(chǎn)生不良影響。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備;加工;焊接工藝;分析

中圖分類號(hào)：TG441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）10-016-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.008

作為現(xiàn)階段金屬連接的主要方式之一，焊接技術(shù)顯得尤為重要。在機(jī)械設(shè)備焊接過程中，往往會(huì)受到多方面因素的影響，如加工材料、焊接技術(shù)的水平等的制約，進(jìn)而影響到整個(gè)機(jī)械設(shè)備的使用效率。所以，為了有效提升焊接質(zhì)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(jìn)行嚴(yán)格把控，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督管理，進(jìn)而促使機(jī)械焊接水平得到提升。

1 工業(yè)機(jī)械設(shè)備加工焊接的缺陷

焊接缺陷的存在，嚴(yán)重制約了機(jī)械設(shè)備的使用性能，根據(jù)焊接缺陷位置的不同，其可以分為內(nèi)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(shí)際所需的焊接電流高于額定電流，從而導(dǎo)致電弧較長(zhǎng)，此類缺陷主要出現(xiàn)在仰焊及恒焊中。為了消除咬邊缺陷，不僅要提升對(duì)外部電流的控制，而且相關(guān)操作人員也必須要規(guī)范操作，精準(zhǔn)找到合適的焊接角度。對(duì)于內(nèi)部缺陷來講，其主要有夾渣、未焊、裂紋及白點(diǎn)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(zhǎng)度[1]。

2 工業(yè)機(jī)械設(shè)備加工焊接技術(shù)要點(diǎn)

2.1 開坡口

如果工藝機(jī)械設(shè)備加工的材料超過100 mm，為了提升焊接效果，必須要對(duì)該材料采取開坡口措施，即在材料雙面開出一個(gè)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(zhì)量。

2.2 焊前清理

當(dāng)對(duì)材料進(jìn)行開坡口處理后，要對(duì)材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的清理，從而為焊接營(yíng)造出良好的焊接環(huán)境。如可以通過砂紙打磨，確保坡口內(nèi)壁及外部的光滑，盡可能避免出現(xiàn)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(jìn)行處理，進(jìn)而有效防止在焊接過程中出現(xiàn)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(zhì)量。當(dāng)正確選擇焊條后，還應(yīng)進(jìn)行烘干焊條的操作。具體措施為，將焊條放在300 ℃的恒溫環(huán)境中，然后持續(xù)加熱烘干1小時(shí)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(nèi)進(jìn)行存放。

2.4 控制預(yù)熱溫度

在進(jìn)行正式焊接工作前期，需要對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)熱處理，這也是焊接工序中最為重要的環(huán)節(jié)之一。在對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)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(duì)于堿性焊條及在氣保焊焊接過程中，預(yù)熱溫度需要達(dá)到180 ℃～200 ℃，并且還要均勻地進(jìn)行預(yù)熱。如果在預(yù)熱過程中出現(xiàn)暫停，則需要重新進(jìn)行預(yù)熱。

2.5 輸入焊接參數(shù)

焊接效果會(huì)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(guān)參數(shù)達(dá)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(yīng)當(dāng)在100 A～140 A，焊接速度則應(yīng)控制在180 mm/min～220 mm/min;在進(jìn)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(duì)于工業(yè)機(jī)械設(shè)備加工焊接工藝而言，主要采用多層多道焊接方式。對(duì)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(jìn)行擺動(dòng)，其也應(yīng)控制在20 mm的范圍內(nèi)。當(dāng)完成焊機(jī)任務(wù)后，為了有效提升焊接效果，需要對(duì)焊接位置采取預(yù)熱處理。在預(yù)熱過程中，需要將溫度上升到300 ℃且維持恒定，預(yù)熱時(shí)長(zhǎng)大概在3小時(shí)左右，如果工藝條件允許，可以增加至5小時(shí)。當(dāng)完成預(yù)熱處理后，需要將焊接位置進(jìn)行遮蓋，讓其緩慢地進(jìn)行降溫散熱，并根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行UT探傷。

3 工業(yè)機(jī)械設(shè)備加工過程中的焊接工藝

3.1 雙絲自動(dòng)化焊接設(shè)備

對(duì)于工藝機(jī)械加工設(shè)備加工過程中的焊接工藝而言，雙絲自動(dòng)化焊接設(shè)備的應(yīng)用十分廣泛，如對(duì)于前車架、搖臂、臺(tái)車架、后橋箱及回轉(zhuǎn)臺(tái)等設(shè)備的焊接中，均會(huì)使用該設(shè)備。可以說，雙絲自動(dòng)化焊接設(shè)備是隨著科技發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種焊接設(shè)備。通過使用該焊接，可以對(duì)中厚機(jī)械零部件進(jìn)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(shè)備應(yīng)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(dá)到普通焊接熔敷效率的2倍左右。

除此以外，該設(shè)備不僅具有較大的焊縫熔敷率，而且與傳統(tǒng)的焊接設(shè)備相比，還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

首先，該焊接設(shè)備可以在提升熔敷效率的同時(shí)，確保其熱輸入穩(wěn)定在較低的水平;其次，在具體焊接過程中，此類設(shè)備的熱影響區(qū)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(shè)備會(huì)產(chǎn)生較少的飛濺，進(jìn)而保證相關(guān)人員的人身安全;最后，此類焊接設(shè)備具有較低的氣孔率。除此以外，由于該設(shè)備主要是由完全獨(dú)立的兩個(gè)微電腦進(jìn)行控制，所以在具體作業(yè)中，每一路焊絲均可獨(dú)立完成相應(yīng)的焊接工作，繼而提升焊接效率和質(zhì)量[2]。而且，在具體應(yīng)用過程中，相關(guān)人員僅需根據(jù)焊接參數(shù)提示及編程等方式，就能使其自動(dòng)完成焊接工作，進(jìn)而為企業(yè)節(jié)省大量的人力、物力及財(cái)力。

3.2 焊接機(jī)器人

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，對(duì)于工藝機(jī)械設(shè)備加工焊接工藝而言，必須要與時(shí)俱進(jìn)，而通過焊接機(jī)器人的應(yīng)用，不僅可以有效提升焊接效率和質(zhì)量，而且還可以促進(jìn)機(jī)械設(shè)備加工行業(yè)的長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展。而且焊接機(jī)器人自身就具有柔性化、智能化、焊接質(zhì)量高及精度高等優(yōu)勢(shì)，所以將其應(yīng)用在工業(yè)機(jī)械設(shè)備加工過程中，尤其是對(duì)于復(fù)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(dǎo)致在焊接機(jī)器人應(yīng)用過程中，相關(guān)企業(yè)不僅需要支付較高的成本費(fèi)用，而且在操作過程中也需要交由專業(yè)人士完成。所以，該技術(shù)并沒有廣泛應(yīng)用到工業(yè)機(jī)械設(shè)備加工領(lǐng)域中。而且，焊接機(jī)器人在正常作業(yè)前，必須要根據(jù)相關(guān)焊接要求等進(jìn)行準(zhǔn)備，如打底焊、組裝等工作。為此，在使用過程中仍需有結(jié)合人工的前期準(zhǔn)備工作。在機(jī)器人焊接應(yīng)用中，由于其尚未完全實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)跟蹤焊接，所以相關(guān)人員仍需加強(qiáng)對(duì)焊接機(jī)器人性能及功能方面的研究，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)機(jī)械焊接加工行業(yè)的發(fā)展[3]。

3.3 傳感技術(shù)及智能化技術(shù)的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳感技術(shù)也得以在工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)展和應(yīng)用。通過傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)工藝機(jī)械加工設(shè)備進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并采取相應(yīng)的處理措施，確保機(jī)械設(shè)備在加工焊接過程中滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。在工藝機(jī)械設(shè)備加工焊接過程中，如果出現(xiàn)一些問題導(dǎo)致其無法正常運(yùn)作，操作人員就可以通過傳感技術(shù)及時(shí)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(tǒng)技術(shù)在焊接工藝中的應(yīng)用，可以有效應(yīng)對(duì)焊接過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況及不安全焊接環(huán)境的影響，從而確保焊接工作順利進(jìn)行，確保產(chǎn)品可以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。另外，通過智能技術(shù)的應(yīng)用，也可以有效提升焊接效果。通過模擬焊接機(jī)與智能機(jī)器人的結(jié)合應(yīng)用，并通過GSK-Link的總線通信方式等有效控制焊接機(jī)，可以高效完成相關(guān)指令下的焊接工作。

3.4 工件檢測(cè)

隨著社會(huì)的發(fā)展及科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)焊接工藝技術(shù)已經(jīng)無法滿足工藝機(jī)械設(shè)備加工的工藝要求。造成此問題的原因，主要有相關(guān)企業(yè)投入的人力成本不足，造成的極大資源浪費(fèi);各人員專業(yè)素養(yǎng)存在較大差異，導(dǎo)致焊接產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊;以及焊接過程中由于需要消耗大量時(shí)間精力，致使相關(guān)人員注意力不集中，影響焊接精度等。基于此，目前工業(yè)機(jī)械設(shè)備加工過程中的焊機(jī)工藝，需要加強(qiáng)對(duì)機(jī)械視覺技術(shù)的研究，即促進(jìn)工件檢測(cè)的有序開展，繼而提升后期焊接加工的質(zhì)量和效率。

3.5 焊接質(zhì)量控制

第一，焊接材料的控制。要根據(jù)實(shí)際需求對(duì)不同材料的說明文件進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而選擇滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的焊接材料，從源頭確保焊接質(zhì)量。第二，對(duì)焊接工藝進(jìn)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(duì)焊接順序進(jìn)行有效把控，在根本上確保焊接工作的可實(shí)施性及可操作性。第三，對(duì)焊接設(shè)備元件的控制。在焊接過程中，必須要確保焊接設(shè)備元件處于正常運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而確保焊接工作的順利進(jìn)行，并且在檢修過程中要對(duì)受損元件進(jìn)行更換等。第四，對(duì)焊接設(shè)備的控制。在工業(yè)機(jī)械加工設(shè)備焊接過程中，必須確保焊接設(shè)備的相關(guān)參數(shù)處于正常波動(dòng)范圍，進(jìn)而確保焊接設(shè)備的正常運(yùn)行，發(fā)揮焊接設(shè)備的優(yōu)勢(shì)作用，提升焊接效果。

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