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1焊接自动化技术及锅炉压力容器制造概述
焊接自动化技术一直是工业生产中的重点技术,随着时间的推移和其他技术的改进,焊接技术也迎来了优化的时机。经过多项测试和试验,发现焊接自动化技术更加符合需求,并且在实际的应用中取得了较大的积极成果。从概念上来讲,焊接自动化技术主要指的是利用计算机,预先设定好各种焊接的参数,以此来实现焊接工序的自动化。由此可见,利用焊接自动化技术,能够实现多项工作的进步。例如,加入计算机后,焊接参数的确立会更加准确,进而促进焊接的精度和效果提升,对工业生产而言,会得到更加优异的产品。另一方面,锅炉压力容器制造主要指的是,锅炉和压力容器的全程,两种设备都具有一定的特殊性,在工业生产中占有非常重要的地位。通常而言,锅炉主要是利用燃料或者是其他的能源,将水加热,使其成为热水或者是蒸汽的设备,倘若能够承受一定的压力,便称之为压力容器。
2锅炉压力容器制造中焊接自动化技术的应用
2.1膜式壁焊机
我国的工业发展比较迅速,伴随着工业的发展,焊接技术也表现出了时代性的特征。由于人口的增加和社会需求的增加,锅炉压力容器的制造水平也获得提升。在焊接自动化技术的应用中,具有代表性的一种叫做膜式壁焊机。该设备主要有气体保护焊和埋弧焊两种工艺。在起初的阶段,我国由于技术不纯熟,因此依赖于进口。后续的研究成功后,便开始应用自己生产的设备。从现有的应用来看,哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂等,主要是运用膜式壁焊机中的气体保护焊;而上海锅炉厂、武汉锅炉厂等主要运用埋弧焊工艺。气体保护焊属于比较简单的焊接自动化工艺,现有的应用范围不是很大,但其稳定性和安全性较高,因此北方运用较多。埋弧焊属于高端一些的焊接自动化技术,同时效率较高,但由于在自动化方面融入的元素不是很多,因此需要在一定程度上增加人工操作,日后的提升空间较大。
2.2直管接长焊机
锅炉压力容器所要承受的压力是非常大的,仅仅凭借膜式壁焊机,并不能长久的满足要求。为此,技术人员通过长期的调查和研究,制定了全新的焊接自动化技术——直管接长焊机。该焊机的优势在于,其拥有的自动化程度较高,能够满足日常焊接中的较多工作,即便是应对一些技术性较强的焊接,也没有表现出较多的问题,总体上的满意度较高。比如说武汉锅炉厂就与美国的阿尔斯通展开了合作,引进了管子预处理线,该线包括管子定长切断、管端数控倒角机、管端内外磨光机、管内清理机等先进的设备和装置,采用了PLC自动化控制技术,实现了自动化生产。在所有的设备当中,管端数控倒角机是一个非常重要的设备,这一设备利用旋转及轴向进刀的过程中,可以根据管子的规格及要求编制相应的切削程序,快速、标准、优质的切割出各种坡口。由此可见,直管接长焊接的功能性较多,日后可以在锅炉压力容器制造中推广应用。
2.3马鞍形焊机
本文作者:王伟军1潘洁萍1蒋成刚2戴建树1叶克力1龙昌茂1黄婷1作者单位:1广西机电职业技术学院2桂林桂冠焊接材料有限公司
焊接技术在制糖机械再制造中的应用
1再制造技术
(1)无损检测技术。采用超声波检测等手段对制糖机械的废旧产品内部缺陷进行检测,以确定缺陷部位和性质,以此制定再制造方案。(2)焊接技术。根据制糖机械废旧产品损坏的具体情况,采用不同的焊接方法,如焊条电弧焊、CO2气体保护焊、钎焊等及相应的焊接材料和工艺等对其进行修复。(3)电弧喷涂技术。用于恢复旧件的几何尺寸和提高工件表面耐磨性、耐蚀性等。(4)电刷镀技术。用于失效零部件表面的再制造和强化。(5)振动时效技术。利用振动时效仪器找出再制造产品的共振频率,然后在产品的共振频率部位施加激振力,并使其振动,起到消除应力的作用,从而防止再制造产品在使用过程中因应力而产生裂纹。在上述再制造技术中,焊接技术(设备、材料和工艺)在制糖机械废旧产品的再制造中起到关键作用。绝大部分制糖机械废旧产品是通过焊接手段使其成为再制造产品,其焊接质量会直接影响再制造产品的质量和使用寿命。
2制糖机械废旧产品及其适用的焊接技术
(1)制糖机械废旧产品分类。通常把已失去使用功能或使用价值的机械或零部件等称作废旧产品。据统计,在经过一个榨糖周期(5~6个月)的使用后,制糖机械中约有60%以上的零部件变成了废旧产品,这样在制糖产业中就形成了一个巨大的再制造工程。在制糖机械的废旧产品中常见的有19种(见表1),其中最典型的有榨辊轴颈表面磨损、撕解机刀磨损和榨辊轴颈裂纹、泵壳内壁腐蚀等,如图1~图4所示。根据废旧产品产生的原因可将其分为两大类:一类是因磨损、拉伤、腐蚀等原因导致零部件的几何尺寸发生变化,或耐磨层和耐蚀层失去功能的表面磨损型废旧产品;另一类是在使用过程中因残余应力和工作疲劳等原因,零部件产生裂纹、甚至断裂的裂纹型废旧产品。从数量上讲,在制糖机械废旧产品中,前者占绝大多数。在废旧产品中,除个别的断裂废旧产品不能再制造外,其他废旧产品都可变成再制造产品。(2)制糖机械废旧产品适用的焊接技术。制糖机械的废旧产品经过再制造后,成为有使用功能或使用价值的再制造产品。由表1可知,制糖机械常见的废旧产品的再制造绝大部分都是采用焊接技术完成的。
3焊接技术在制糖机械再制造中应用实例
(1)CO2气保堆焊榨辊轴颈磨损面[3]。榨辊轴颈(含R位)磨损面(见图1、图3)CO2气保焊的操作工艺流程如下:粗车除去表面层打磨抛光表面清除表面油污CO2堆焊表面层振动时效消除R位焊接应力车床加工表面。采用小的焊接线能量(见表2),并辅助其他工艺措施的CO2气体保护焊方法大大提高了其使用寿命。轴颈焊补经检验合格的23件压榨机辊轴使用结果表明,其有效工作时间超过18个月后,在轴颈R位尚未发现裂纹,较以往再制造的轴颈使用3~5个月就在R位产生裂纹相比,使用寿命提高了3.6~6.0倍。堆焊层厚度是根据榨辊轴颈表面磨损的严重程度来决定的。如果其磨损量小,也可采用电弧喷涂技术修复榨辊轴颈表面。(2)焊条电弧焊修复榨辊轴颈R位裂纹。榨辊轴颈R位裂纹(见图3)采用焊条电弧焊修复的操作工艺流程如下:超声波检测确定裂纹的位置和深度车床加工去除裂纹并加工坡口采用J506焊条焊补振动时效消除焊接应力超声波检测焊接质量车床加工。焊条电弧焊焊接工艺参数如表3所示。(3)堆焊甘蔗压榨机撕解机刀。蔗糖生产的第一道工序由装在甘蔗压榨机撕解机辊轴上的撕解机刀(见图2)来完成,而全广西每个榨季需要制造或再制造75~90万片撕解机刀,过去都是采用耐磨堆焊焊条完成。由于无专用焊条和规范的焊接工艺,其堆焊质量难以保证,撕解机刀使用寿命达不到一个榨季。为此研制了GYSD608焊条[4]并制定相应的焊接工艺[5]。焊条堆焊金属硬度和耐磨性能试验结果(见表4)及使用考核结果(见表5)表明,新研制的GYSD608焊条综合性能较原选用的YM502焊条和UTP63焊条好,表明其焊接工艺合理。目前已在制糖机械废旧产品的再制造中推广应用。
摘要:介绍近年来我国钢筋连接技术的发展应用,针对不同的工程。不同的连接技术展开分析、讨论;列举了目前施工工艺中常用的几种粗直径钢筋连接方法,并从施工条件、材料损耗、施工速度、成本节约等几方面作出对比,总结出滚轧直螺纹接头在大面积建筑工程中的应用优势。
关键词:粗直径钢筋;连接;施工质量
一、工程概况
本工程为一高层商住楼,总建筑面积78126m2,设有一层地下室,层高5米;首层、二层作为商场,层高4.8米,第三层为停车场,层高5.3米:四~三十一层为住宅,分为四座塔楼,标准层高3.0米。因本项目住宅的档次较高,在结构设计时采用了暗柱的方式,而且工期紧,因此施工中钢筋工程的主要特点是:规模大,钢筋连接数量多,为了配合工期的要求,要求钢筋连接技术能够实现快速施工的效果,能够满足全天候施工要求,由于采用暗柱的设计方式,柱截面小,配筋密集且大量采用粗直径钢筋(最大钢筋直径28mm),要求粗直径钢筋连接技术能够减少混凝土浇筑时的施工难度;要求粗直径钢筋连接技术能够节约钢材、降低工程成本。为此,采用了粗直径钢筋机械连接技术。钢筋机械连接施工具有操作简单、施工速度陕、质量稳定、接头强度高、增加与混凝土问握裹力等优点,不受钢筋的可焊性、化学成分及气候影响。针对工程的工期要求和设计特点,在工程的施工中对直径18mm以上竖向钢筋的连接采用了等强锥螺纹套筒连接技术。
锥螺纹套筒连接技术是近年来开发的一种新的粗直径钢筋连接方式,对于地下室底板、独立柱和暗柱等关键受力结构部位,粗直径钢筋连接全部采用了锥螺纹套筒连接技术,共有使用锥螺纹接头87292个,其中28mm(10786个):25mm(22420个),22mm(17760个),20mm(14963个),18mm(16350个)。
二、钢筋镦粗直螺纹连接接头施工工艺
1.工艺流程
切割下料液压镦粗加工螺纹抽检10%丝头(用螺纹规检查)安装保护套做标识分类堆放现场安装。
1纳米技术概念
纳米科学技术指的是在一定的尺度空间内(通常是0.1nm~100nm),观测分子、原子、电子3者的运动轨迹,进而揭示其运动规律和特性的学科。纳米科学技术的研究目的,是人类希望通过掌握分子、原子、电子等微粒的特性,能按照自己的意志操纵他们,结合计算机、微电子、核分析和扫描隧道显微镜等现代科技,从而制造出新的产品并运用到多个领域,并派生出一系列的新学科新技术,如纳米机械学、纳米材料学、纳米电子学等等。
2纳米技术在焊接领域的应用
2.1在焊接材料中的应用
2.1.1在焊丝涂层中的应用。为了让焊丝暴露在空气环境下不至于生锈氧化,人们往往会对焊丝表面进行一些处理,如最常见的就是在焊丝表面镀上一层铜粉,用以保护焊丝和延长焊丝的使用寿命。但这样做的副作用却是使表面经常会出现点蚀现象。随着科技的发展,对原材料的强度提出了越来越高的要求,而焊缝中的Cu元素对焊缝强度无益,反而被指会削弱焊缝的性能和材料强度。因此,在现阶段实际应用中,高强度钢焊丝则不再镀铜,而这样就对焊丝材料的表面处理工艺提出了新的要求,需要运用一种新的材料去做焊丝涂层。而近来,国内著名学府天津大学,就运用了纳米技术和现代金属表面工程技术相结合的方法,采用特殊工艺对焊丝表面进行了处理,形成了一层非常薄的保护膜,从根本上解决了焊丝制造业传统镀铜防锈带来的问题,对焊丝保护起到了非常好的作用。
2.1.2在焊条药皮中添加纳米材料。在焊接工艺里,焊条药皮的制造是至关重要的一环,它担负着造渣、稳弧、脱氧、造气等多重使命,更要向焊缝过渡合金元素。为了保证焊条有良好的性能和精良的制作工艺,通常要在药皮中要加入共计十多种材料糅合而成各种组成物。现今在制作原料中加入纳米材料,而纳米材料本身有着较强的体积效应和表面效应,能使熔滴和焊条药皮的接触面积大大增大,并使相互的化学反应速度加快,在焊接冶金等反应过程中,有助于反应过渡有益合金元素,同时减少杂质。同时,在焊缝的制作过程中添加纳米材料元素过渡到焊缝,可以使得焊缝中的有益元素分布发生改变,通过对焊缝内部组织的调整,从而使其性能更加优异。
2.1.3在焊剂制造中的应用。由于用烧结焊剂在烧结过程温度要求不高,且会使合金元素损耗较少,最重要的是烧结焊剂的成分简单比较容易控制,因此,和传统的熔炼焊剂相比,前者正代替后者成为焊接时的必备工具。但烧结焊剂的使用仍要耗费很多的能源,因为其烧结温度一般在400℃~1000℃之间,并且,焊剂中重要的组成部分,如碳酸锂达到了一定高温的条件下,会产生化学分解,使该焊剂性能减弱乃至失灵。与此不同,纳米材料各组成物,得益于纳米材料充足的活性,在烧结过程中用时更短,能耗更低,在低温情况下也可以烧结而不至于产生材料分解现象。
2.2在焊接结构中的应用
Ti(C,N)基金属陶瓷是一种颗粒型复合材料,是在TiC基金属陶瓷的基础上发展起来的新型金属陶瓷。Ti(C,N)基金属陶瓷具有高硬度、耐磨、耐氧化、耐腐蚀等一系列优良综合性能,在加工中显示出较高的红硬性和强度,它在相同硬度时耐磨性高于WCCo硬质合金,而其密度却只有硬质合金的1/2。因此,Ti(C,N)基金属陶瓷刀具在许多加工场合下可成功地取代WC基硬质合金而被广泛用作工具材料,填补了WC基硬质合金和Al2O3陶瓷刀具材料之间的空白。我国金属钴资源较为贫乏,而作为一种战略性贵重金属,近年来钴的价格持续上扬,因此,Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的研制开发和广泛应用,不仅可推动我国硬质合金材料的升级换代,而且在提高国家资源保障程度方面也具有重要的意义。
我们研制的是添加TiN的Ti(C,N)基金属陶瓷。由于TiC比WC具有更高的硬度和耐磨性,TiN的加入可起到细化晶粒的作用,故Ti(C,N)基金属陶瓷可表现出比WC基或TiC基硬质合金更为优越的综合性能。这种新型金属陶瓷刀具材料的广泛应用是以其成功的连接技术为前提的,国内外对陶瓷与金属的连接开展了不少的研究,但对于金属陶瓷与金属连接的技术研究较少,以致于限制了Ti(C,N)基金属陶瓷材料在工业生产中的广泛应用。常用的连接陶瓷与金属的焊接方法有真空电子束焊、激光焊、真空扩散焊和钎焊等。在这些连接方法中,钎焊、扩散焊连接方法比较成熟、应用较广泛,过渡液相连接等新的连接方法和工艺正在研究开发中。本文在总结各种陶瓷与金属焊接方法的基础上,对金属陶瓷与金属的焊接技术进行初步探讨,在介绍各种适用于金属陶瓷与金属焊接技术方法的同时,指出其优缺点和有待研究解决的问题,以期推动金属陶瓷与金属焊接技术的研究,进而推广这种先进工具材料在工业领域的应用。
Ti(C,N)基金属陶瓷性能特点及应用现状
Ti(C,N)基金属陶瓷是在TiC基金属陶瓷基础上发展起来的一类新型工模具材料。按其组成和性能不同可分为:①成分为TiCNiMo的TiC基合金;②添加其它碳化物(如WC、TaC等)和金属(如Co)的强韧TiC基合金;③添加TiN的TiCTiN(或TiCN)基合金;④以TiN为主要成分的TiN基合金。
Ti(C,N)基金属陶瓷的性能特点如下:
(1)高硬度,一般可达HRA91~93.5,有些可达HRA94~95,即达到非金属陶瓷刀具硬度水平。
(2)有很高的耐磨性和理想的抗月牙洼磨损能力,在高速切削钢料时磨损率极低,其耐磨性可比WC基硬质合金高3~4倍。
(3)有较高的抗氧化能力,一般硬质合金月牙洼磨损开始产生温度为850~900℃,而Ti(C,N)基金属陶瓷为1100~1200℃,高出200~300℃。TiC氧化形成的TiO2有作用,所以氧化程度较WC基合金低约10%。
摘要结合广东LNG项目的施工实际,阐述了雨季焊接施工时为保证焊接施工质量采取的系列控制措施。
关键词雨季,焊接,质量,控制
一、概况
广东LNG项目是中国首个引进LNG的试点项目,国家重点示范项目,也是广东省“十五”计划的大型能源基础设施项目。1999年底,项目正式立项。2003年,国家发改委批准了广东LNG项目的可行性研究报告。广东LNG大中型河流穿越工程P1标段,是广东LNG项目质量控制要点。项目包括大型河流穿越5条,施工长度为3.5km。工程采用X65焊管,管线焊接采用半自动焊接工艺,使用AWSA5.1E6010φ4.0焊条和AWSA5.29E71T8-Nij1φ2.0焊丝,管线设计压力为9.2Mpa,输送介质为液体天然气。
虽然该工程是以管线穿越为主,但是管线的焊接质量直接影响整个工程的施工质量。管线焊接场地均为农田、鱼塘,沟渠纵横交错,地下水、地表水十分丰富,场地十分泥泞,空气潮湿,属典型的水网地区施工,施工难度很大。工程2005年3月正式开始施工,管道焊接时期处于广东地区的梅雨季节,焊接质量的控制尤为重要,通过制定合理的质量控制方案,工程焊接超声波检测一次合格率为100%,X射线检测一次合格率为95%,水压试验一次合格。在此对施工中焊接质量控制方法予以简单介绍。
二、对焊接质量进行控制的必要性
焊接质量是采用焊接工艺制造的焊接接头的实用性是否能够满足设计要求。可分为直接焊接质量和间接焊接质量,直接焊接质量包括焊接接头的力学性能,内、外部的缺陷等;间接焊接质量就是焊接过程中能够被感知和检测到的缺陷。在施工过程中,一般无法对直接焊接质量进行控制,所以通常都是通过控制间接焊接质量来控制和保证直接焊接质量的。
三、准备工作
一、焊接技术在石油化工机械中的应用
石油化工机械是石油生产中必不可少的设备,主要包括化工操作容器、石油加热被炉、石油反应塔以及石油换热器等。因此,根据不同生产设备的不同需求,需要运用不同的焊接技术。根据工艺的不同,在石油化工机械焊接中,比较常用的焊接工艺主要有焊条电弧焊、钨极氩弧焊、埋弧自动焊以及二氧化碳保护焊等。其中,焊条电弧焊主要应用于石油化工机械中的中板制造,具有焊接方法相对简单,环境适应力较强等优势;埋弧自动焊主要应用于结构不太复杂的石油化工机械;钨极氩弧焊主要应用于基础机械打底焊接;二氧化碳保护焊主要应用于相对较薄的机械设备焊接。而现阶段,随着设备要求与设备材料的不断改进,设备抗腐蚀性能不断提高,钨极氩弧焊已经成为当前石油化工机械焊接中比较常用的焊接工艺。
二、焊接技术在石油油气储运中的应用
石油资源得到有效开发以后,需要恰当的储存运输手段,才能使其更加完整高效的得到利用,在对石油油气就近性存储运输的过程中,焊接技术的应用有着非常重要的作用,主要表现在以下两方面:
1.焊接技术在石油油气储罐中的应用在石油气体、液体及液化气被开采加工之后,需要将其装入到油气储罐中,也方便运输及使用,而由于油气在不同应用中的客观需求不同,油气储罐也存在很多不同类型,而焊接技术是油气储罐制造过程中最主要应用的技术之一。在制造油气储罐的过程中,主要应用气电立焊、焊条电弧焊、药芯自动焊以及埋弧自动焊等焊接技术,普遍来讲,如果需要建造比较大型的顶部漂浮储罐,当前一般采用比较先进的自动焊技术进行制造。
2.焊接技术在油气运输管道中的应用与油气储罐相比,油气运输管道具有更加方便、安全性强、成本投入小、利用率高等优势,更适合石油及天然气的运输,正是因为油气运输管道有以上诸多优势,当前全世界的油气运输管道正每年以几何形态递增。在建造油气运输管道的过程中,主要应用纤维素、低氢、药芯焊丝等焊条下向焊方式,其中,低氢焊条下向焊技术能够用于相对比较恶劣的制造环境,而药芯焊丝属于以众暴寡半自动焊接技术,近年来在我国大力推广。
三、焊接技术在石油钻采机械中的应用
1.焊接技术在油田采泵中的应用现阶段,我国在油田开采过程中使用的泵体主要分为两类,其一为应用于石油、油气、液化气等流体资源传输的地面输油泵,其二为应用于石油资源抽取的抽油泵。而与之相对应的油田采泵焊接方法也主要有两种,其一是制作采泵过程中所应用的焊接技术,其二是在采泵出现破损或漏洞时进行泵体修补的焊接技术。主要的按揭方法有堆焊、焊条电弧焊、扩散焊、摩擦焊等。另外,随着石油开采技术的不断提高,为保证油田采泵为油田开发带来更高的效益,一些新型的焊接技术与工艺,也被逐渐应用到油田采泵中。
一、组织与实施
根据参与调研的工作人员的身份、职业等情况将参与调研的人员分为3个调研组,分别为教师调研组、顶岗实习学生调研组和暑期社会实践调研组,约用两年时间进行深入调研。一是教师调研组。由我系焊接专业骨干教师和负责就业的领导、工作人员组成。主要利用外出指导和管理顶岗实习学生、就业洽谈等便利和机会,与用人企业接触,开展企业走访、往届毕业生座谈、会议交流等形式的调研工作。二是顶岗实习学生调研组。在2009~2010年两年内,我系约有500名焊接专业毕业生参与顶岗实习环节。根据顶岗实习学生的地域分布、企业分布等特点,及时成立顶岗实习学生调研组,由学生会干部任组长,开展本地区、本企业的调研工作。该组主要以问卷调查和调研报告的形式反馈调研信息。三是暑期社会实践调研组。2009年和2010年暑期分别组织了调研、实践、服务为一体的暑期社会实践活动,了解包头市青山区装备工业园区和稀土高新区的企业生产状况、用人需求,并参与生产实践,了解焊接生产状况、设备使用等。该组主要以问卷调查和调研报告的形式反馈调研信息。此次调研走访企业30家,《焊接技术及自动化专业人才需求调查问卷》和《焊接技术及自动化专业人才职业能力要求调查表》各发放300份,回收有效问卷各283份。
二、调研结果及其分析
1.包头地区的装备制造业概况包头市为内蒙古自治区重要的装备制造业生产基地,装备制造业已成为包头市的支柱产业。近年来,包头市装备制造产业的每年资产总额超过300亿元,产品销售收入达180亿元。“十一五”期间,包头市将紧紧依托包钢集团、一机集团、北方重工集团和北方奔驰公司等驻区特大企业在机械加工、汽车制造等方面强大的技术力量和生产能力,整合现有装备制造业资源,重点发展以汽车整车及零部件制造,风电设备及零部件制造,重型装备和专用设备为主的装备制造业体系,形成年产重型载重汽车4.5万辆,各类改装车辆10万台,各类工程机械及液压支架、掘进机等矿山设备3000台(套),铁路车辆5000辆,超高压钢管、厚壁锅炉管、抽油杆、螺旋焊管等石化管道设备60万吨的生产规模,实现销售收入650亿元以上,使包头成为在我国中西部地区有重要影响的现代机械装备制造基地。
2.焊接技术的地位和需求状况随着装备制造业的快速发展,焊接技术正在进行着结构性的转变,以高效、节能、优质及其工艺过程数字化、自动化、智能化控制为特征的现代焊接技术逐步取代耗能大、效率低和工作环境差的传统手工焊接工艺。但焊接生产的第一线高素质技术人才严重匮乏及焊接从业人员的不合理结构,阻碍先进焊接生产技术的普遍应用。调研结果显示:在焊接结构生产第一线负责将设计转化为产品的技术员在焊接工程技术人员的比例较低;另外,焊接技术工人队伍中,焊接技师及高级技师数量较少,这都说明在焊接生产的第一线高素质技术人才严重匮乏。焊接技术是包头装备制造业的主要产品如机车车辆、风电设备、重型装备等生产过程中关键的制造技术,焊接技术的应用与发展必将在地方经济建设中发挥重要作用。通过对包头及周边地区多家国有大中型企业进行专业技能型人才需求情况的调研分析可知,企业急需熟练掌握现代焊接技术操作技能、具备工艺设计与现场实施、生产管理和质量监控能力、熟悉焊接高新技术,并能将其转化应用于现实生产的高素质技能人才,近三年的焊接高技能人才需求量约达2000余人。
3.企业对焊接人才的要求目前,企业招聘人员主要有两个途径,即通过劳动市场招聘和从应届毕业生中招聘。在劳动市场招聘的主要目的为招到技能水平相对较高的熟练焊工,解决或缓解生产任务繁重的燃眉之急,而从应届毕业生中招聘是为了拥有具有较系统的理论基础、具备一定实践操作技能、又有可塑性强的年轻技术工人,以充实焊工队伍,作为技术人才储备。近三年,各学历人才在新录用人员中的比例:本科生20%,高职生50%,中专、技校、职高生30%。国有企业重视员工的培训环节,注重员工的知识更新和技能的提升,制定系统的培训计划和安排,而民营企业则更加注重生产效率,一步招到所需岗位的合适人才,较少考虑员工培训或培养。从高职学生的分配岗位而言,虽然不同类型的生产企业有一定的区别,但是总体上基本相同,即高职学生的岗位主要集中在技术工人岗位,其次是生产一线管理岗位,少数人在中层或高层管理岗位。企业普遍认为,高职学生适合生产加工工序较复杂,并对加工质量要求较高的产品,他们的基本素质较好,基本功相对扎实,自学能力较强,操作技能的提升较快,有一定的团队合作精神,上手较快,适应能力强,能够胜任多个岗位需求。但部分高职学生不安心工作,对岗位和薪酬的期望值过高。企业看重员工是否能够积极、主动、踏实、有责任心地去为企业服务,是否能够忠于职守、服从调动、遵守制度等方面。问卷调查也显示:思想品德、综合素质、实践能力分别排在前3位。调研结果显示,企业对高职学生专业能力提出较高的要求,如图2所示。生产企业要求焊接高职毕业生应具备较强的焊接操作技能、实施焊接工艺能力、焊接设备的使用和维护能力等,而对外语、计算机使用能力要求相对较低,只作为基本素质要求。因此,在专业建设、课程建设和改革过程中,要突出或加强学生的焊接操作技能训练等实践教学环节。
4.焊接专业毕业生就业岗位分析在问卷调查中我们设计了一项对我院近年焊接专业毕业生的就业岗位分析内容。调查结果显示,焊接专业毕业生主要就业岗位为焊接操作70%,焊接工艺设计与实施15%;次要岗位为焊接质量检验6%,焊接生产管理6%,其他3%。因此,在课程建设中应根据就业岗位的分布特点,描述岗位任务,确定典型工作任务,以工作任务为主线,再根据工作的相关性,对工作任务进行整合重组,确定岗位职业能力(行动领域),构建学习领域即课程体系。
三、结论
引言
焊接机器人的优点在于:焊接参数稳定,大幅提高了焊接产品的质量;使操作工人远离焊接弧光、烟雾和焊渣飞溅的侵害,极大地改善了工作条件;可以24h连续工作,大幅提高了劳动生产率。我国的工业机器人自上世纪一七五科技攻关开始起步,经过30多年的发展,在机器人的设计、制造、控制系统、传感器技术和智能应用方面都取得了长足的发展,弧焊机器人已广泛应用在汽车及装备制造等领域的焊装线上。科学技术的不断发展,使工业生产系统不断向大型复杂开放的方向发展,反过来又对焊接机器人等工业技术提出了更高的要求,虚拟仿真技术、人工智能控制和多智能体协同工作系统等高新技术正成为焊接机器人技术研究的热点,不断推进焊接机器人向着更先进的数字化、信息化、智能化方向发展。
1虚拟仿真高新技术
虚拟仿真技术是在信息处理技术和网络技术发展的基础上,将先进的仿真技术手段与网络技术相结合,对事件的现实性从时间和空间上进行分解后重新组合的技术。这一技术包括了三维计算机图形学技术、人机交互技术、多功能传感技术、人工智能、高清晰度的显示技术以及网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。在机器人研发设计阶段,由于机器人的机械手是多自由度的空间连杆机构,如果采用传统的力学和运动学理论来进行计算分析,那么难度非常大。如果利用计算机虚拟仿真技术,将机械手的几何参数及各组成零件的结构和力学特征与机器人学理论结合,运用三维设计软件将其模拟出来,再对其进行模拟运动和受力分析,就可以得到直观且可靠的结果。在机器人试验过程中,由真实设备和计算机仿真系统综合组成虚拟现实环境,让机器人在仿真环境中模拟正常工作状态,这样不仅加快了机器人系统的实际应用能力检测的进度,也缩短了其在工作环境中的安装和调整周期,更避免了许多在常规计算中难以测算的动态障碍、十涉等问题。
2多智能体协调控制高新技术
多智能体协调控制系统是指多个智能体通过系统控制互相协调、配合,协同工作,能够共同完成一项工作任务的组合系统,是近年来刚刚兴起的一项开放J陛智能新技术。多智能体协调控制系统是在单体智能机器人的基础上,为了适应复杂工作而将多个机器人的工作组合协调,相互关联。在搭建该控制系统时,重点考虑多个智能体的协调运作,即每个智能体按控制要求,在规定时间和空间内完成既定任务,且与相关联的智能体在时间和动作上协调一致,相互间有信息交互,具备一定的调节反馈能力。多智能控制体系利用一个控制系统,组成一个庞大的复杂的体系,完成复杂的工作目标,解决了一个全局性问题。其特点在于,将本应非常复杂的硬件和软件控制系统,分解成了相对简单的、独立的、相互间有信息反馈、彼此协调的多个单智能体单元。整个系统实现了资源共享、信息互通、互相协调、互相控制,通过易于管理、可灵活调整的多个单体,完成各种复杂的工作任务。
3智能传感器高新技术
近年来,随着微电子技术的不断发展,传感器技术也得到了长足进步,在传统传感器的基础上,发展起了多种新型智能传感器。在焊接机器人领域应用的有电弧传感器、超声波触觉传感器、静电电容式距离传感器、基于光纤陀螺惯性测量的三维运动传感器,以及包括光谱、光纤、红外等在内的光传感器等。智能传感器技术对机器人技术向高精方向发展起到了重要的推动作用。电弧传感器的工作原理是直接从焊接电弧本身获取焊缝偏差信息,不需要任何附加装置,具有成本低、实时性强等优点。采用了视觉传感器的机器人,通过视觉控制不需要预先对工业机器人的运动轨迹进行示教或离线编程,可节约大量的编程时间,提高生产效率和加工质量。同时,为了使智能机器人系统获取更加全面、准确的环境信息,以满足其综合决策的需要,一种以多传感器联合为基础的信息采集处理系统,即多传感器智能信息融合技术也应运而生,与传统只能测量一种信息的智能传感器相比,其性能大为提高。
1.数控CO2焊接夹具
数控CO2焊接夹具是将数控设备与定位夹具合二为一的设备,其基本结构分为两部分:主体定位夹具及数控焊接机构。(1)主体夹具主体定位夹具设计可遵循常规方式,即采用定位销+定位型面定位方式限制零件的自由度,将零件定位住,数控焊接夹具与常规焊接夹具在设计制造时有如下几点区别。第一,夹具设计区别,普通CO2焊接夹具只需考虑限制住零件自由度,避让出一定量的焊枪通道即可;而数控CO2焊接夹具设计时不仅要消除各零件的自由度,还需设计出数控焊接机构的通道。第二,夹具平台上必须设计出数控焊接机构的安装位置及电控盒的安装位置。气动夹具不仅需设计气路,还需增加电路设计。第三,应设计保护装置对电控盒及数控焊接机构关键运动部位进行保护。(2)数控焊接机构数控焊接机构包括控制部分、运动机构及操作系统这三部分组成。第一,控制部分。控制部分核心部分是5轴运动控制器,它可以同时控制5个伺服电动机或步进电动机。由于在汽车CO2焊接中,对焊缝的位置精度要求并不需要太高,数控CO2焊接机构不必像数控加工中心那样动辄±0.02mm甚至更高的精度,同时由于5轴控制器的软件自控功能在不考虑运动机构对精度影响的情况下可以做到在1m范围内公差在±0.1mm以内,这样精度完全可适用于汽车产品的焊接。第二,运动机构。由于本套机构由5轴控制器控制,可支持5个运动副,同时可支持3个电磁继电器的开合动作,焊钳通电动作即可用继电器来控制。(3)软件系统本系统软件由以下三部分组成:第一,数控操作系统。数控操作系统具有两种形式:一是直接使用带数显及处理器的集成控制器,它具有USB外置接口,可直接读取编制完成的数控程序,并通过内置的专用程序运行数控程序,而无需配备单独电脑。二是单独为每台焊接夹具配备一台电脑,进行编程及运行控制。本操作系统界面与普通数控机床的数控操作系统界面相似且部分辅助功能命令具有相通性。第二,专用编程软件。专用编程软件可采用通用CATIA五轴编程模块进行多轴编程,输出APTSOURCE文件。第三,后置软件。针对本运动机构,开发了专用数控后置软件,本软件读入APT文件,处理后输出TXT文件。
2.数控机构及控制系统
采用低成本、易维护的数控机构,它主要由机械结构、运动控制板、步进电动机驱动板、直流电源及操作系统等组成。随着数字技术的飞速发展,数控技术被广泛应用到各行各业中,X、Y、Z等轴控制板价格已十分低廉,甚至已经到百元以下,如此低廉的数控系统,在不大幅增加夹具开发费用的前提下,使开发复合CO2数控焊接夹具成为可能。
3.结语
本机构是一种将自动焊接技术与定位焊接夹具集成一体,形成一种智能化CO2焊接夹具。它不仅减少了操作者的劳动强度,而且使操作者从长期处于有害有毒环境中解脱出来,同时也大大提高CO2焊缝质量及生产效率,是一种具有很大实用性的先进生产技术,在汽车焊装生产中具有十分广泛的用途。
作者:龙勇华