浅析自动焊接在机械焊接中的应用

　　摘要：近年来在科技经济进步的推动下，我国焊接工艺取得了很大发展。自动焊接作为时代发展的新兴技术，在整个焊接行业具有重要地位。本文围绕自动焊接技术优势，分析了自动焊接的关键技术，并从自动焊接专机和焊接机器人两方面阐述了自动焊接的应用，最后展望了自动焊接的发展趋势。

　　关键词：自动焊接；机械焊接；自动化技术

　　机械制造业中离不开焊接技术，焊接技术好坏会影响到设备产品的使用质量、效率和生产成本，而随着时代的不断发展，现代工业也逐渐向智能化、数字化方向转型，自动焊接就是指通过设备根据预先设定好的程序和工艺参数进行自动焊接操作，同时借助传感器、电子设备等对焊接轨迹进行自动检测。自动焊接并不仅局限于机械制造，还可以应用于石油管道、轨道建设、交通运输等方面。该技术突破了传统焊接技术所存在的各种弊端，能降低生产成本、提高安全效率、改善工作环境，有助于企业提高行业竞争实力。

　　1自動焊接技术的优势分析

　　1.1减少能源消耗

　　使用自动焊接，能快速聚集施工过程中产生的热量，而所聚集起的热量会通过持续作用从而减少电能消耗。不仅如此，在焊接薄铁板时，可以不开坡口就直接开展缝隙焊接操作，与传统机械焊接相比，能够有效控制电弧将铁水或熔渣吹起，进而避免出现火花。同时，在焊剂层下方进行燃烧使资源使用更为合理。

　　1.2加工难度减小

　　自动焊接顾名思义即自动化操作，焊接过程基本由机器自动完成，几乎不需要人为操作，而焊接机械组件的大小，也不再受到局限，无论是大组件亦或是更小的组件，只需要事先设定好程序和参数，就可以进行焊接，即便是一些极小的材料或是复合材料都可以实现自动焊接。而且，自动焊接范围、精度和速度都得到了极大提升，降低了人为焊接的误差，使产品外观更加稳定，使用性更强。

　　1.3改善加工环境

　　自动焊接减少了人为操作，因此人为因素对焊接加工环境基本不存在影响，也更容易处理和控制焊接过程中所产生的各种污染。比如，通过隔离罩可有效隔离焊接所产生的烟雾，同时也不会再出现强烈焊光，工人作业环境得到优化，与传统焊接相比，其劳动强度降低，能有效激发工人的工作积极性。

　　1.4具有良好的经济效益

　　一方面，以往传统焊接每条线平均需要3人，改善后只需1人进行程序设定即可，能至少节约人力2人，且1人可同时操作多台设备，人力成本得到有效控制。且自动焊接品质更高，减少了脚空焊、漏焊、连焊等发生。同时，还能有效减少公司焊接人力培训周期，降低培训费用。此外，随着焊接自动化技术的不断发展，各种需要手工焊接的加工部件，如变频器高压二极管等，均可采用该技术，工艺成本得到控制，可见自动焊接具有良好的经济效益。

　　2自动焊接在机械焊接中的应用

　　2.1自动化焊接关键技术

　　结合当前我国自动焊接工艺发展现状，对自动化焊接关键技术进行分析：

　　①传感技术。传感器通常是由敏感组件、转换组件和基本转换电路三部分组成，是一种建立于一定精确度基础上，将被测量转化为与之相对应，且易于处理的物理量的仪器。通过传感技术可以检测到焊接工件是否准备到位，在自动焊接中最常用的传感器是接近开关，可用有效控制焊接位置、焊缝尺寸、焊接工位转换等。

　　②自动控制技术。所谓自动控制就是在没有人参与的情况下，通过外加的控制装置，让机器设备、生产过程按照预先设定的参数、规律进行运行。在自动焊接中常用的控制方式有：位置控制、位移控制、速度控制、过程控制等。其中位置控制主要用于点到点的控制，比如焊枪定位、工位转换；位移控制则主要用于连续焊缝控制，属于连续轨迹控制；速度控制主要用于焊枪、工件等运动速度控制；轨迹控制则主要用于复杂空间曲线焊缝的运动轨迹控制；过程控制则主要用于确定焊接过程中的被控对象，如弧焊电源、送丝机、操作机、变位机等是否处于正确的工作状态。

　　③夹具的柔性设计。柔性化焊接夹具能有效提高生产效率，减少人工劳动强度，且能有效控制焊接变形，切实提高焊缝质量。柔性夹具主要是指当工件发生形状、尺寸变化后，夹具能够快速适应该变化，比如三维柔性组合焊接结构，其主要由三维平台、定位装置、夹紧装置组成。其中三维平台具有5个工作面，销孔大小和间距都必须要严格按照精度要求设计，以确保定位块、定位轴和夹紧装置定位精确。定位装置则由定位销、定位块、定位角铁、角度器以及V形块组成，其中定位销是最基本的定位装置，其上设有快速连接机构，同时内侧带有滚珠，旋紧后能够卡住需要连接的部件，使用非常便捷。

　　2.2自动焊接在机械焊接中的应用

　　自动焊接主要是通过系统配备的传感器和控制系统，对焊缝的轨迹导向进行自动追踪，同时，通过视觉传感触角传感器、光敏传感器等，与计算机、软件、数据库对接，自动设置和调整焊接参数，且系统操作简便。下面将主要从自动化焊接专机、焊机机器人两方面进行阐述。

　　①自动化焊接专机的应用。在一些大型设备排量生产中经常会使用自动化焊接专机设备，该设备主要采用双丝焊接，其焊接速度快、熔深浅、低飞溅、低气孔，且熔敷率高，能量分配合理，两焊机同步控制能够获得最佳的熔滴分离、金属过渡的精确定时，同时只使用一根焊枪电缆确保了高的焊缝可达性，极大地提高了机械加工的效率。自动化焊接专机可应用于直线、曲线等不同形式的焊缝焊接，且操作过程中焊件很难会出现变形情况，生产质量有所保障，比较适合大批量作业。而且，自动化焊接专机操作简便，价格适宜，安全性能较强，在机械加工中被广泛使用，具有很高的性价比。

　　②焊接机器人的应用。当前焊接机器人应用主要集中在汽车、工程机械、铁路机车等领域，其中在工程机械、汽车行业中应用最为广泛，其凭借着自身柔性化、数字化、精确度、稳定性的特点，是机械焊接的重要手段之一，尤其是在复杂的焊件中，焊接机器人的优势更为明显。当前，工具中心点（TCP）自动较零技术是焊接机器人比较先进的技术之一，TCP就是指焊枪的焊丝端点，其零位精度将直接影响焊接质量。该技术硬件设施是由激光传感器和体形固定支座组成，当焊枪以不同形态经过支座时，传感器会将所记录的数据与最初设定值进行对比，当出现偏差时，机器人则会自动运行较零程序，并自动调整每根轴的角度。但由于焊接机器人成本高，在焊缝跟踪中无法自动完成，机器人设备结构复杂，价格昂贵，目前还无法大规模用于生产。

　　3自动焊接在机械焊接中的发展趋势

　　①智能化。当前科技发展日新月异，焊接技术也在不断完善、优化，今后我国自动焊接技术也势必会朝着智能化方向发展，通过智能技术对焊接过程进行控制，从而提高焊接控制力度，比如模糊控制、神经网络控制、专家系统研究等。

　　②柔性化。今后自动焊接技术将与光、机、电等技术有效结合起来，切实提高焊接的柔性化。比如，焊接工艺装备应用微电子技术、数控技术等。同时，焊接机器人的研究也需要朝着更深的方向进行，比如与专家系统结合，实现路径规划、轨迹校正、熔深控制等自动化。

　　③集成化。集成化是指人与技术、焊接技术与信息技术之间的集成，降低信息量和实时控制的要求。通过建立人机友好界面，让焊接操作更为便捷。

　　4结语

　　总而言之，自动焊接具有自动调节、自动控制、自动检测和加工的特点，能有效提高生产产量，降低成本和劳动强度，改善作业环境，已成为衡量一个国家现代科技和经济发展水平的重要标志之一。但目前我国自动焊接技术还有待加强，需进一步探索和研究，只有这样才能更好地服务于机械制造业。