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关键词:自动焊接;加工业;运用
中图分类号:TU85 文献标识码:A
一、自动焊接的工作原理
自动焊接指的是把焊接工作的整个过程加以机械化和自动化。之前手动焊接的过程中主要焊接方法是引燃电弧,通过送进来的焊条来维持足够的电弧长度,电弧前后左右移动都是靠手动进行的,操作时需要进行焊接的机加工部分,接着就是息弧动作。自动焊接机指的是由导轨床体、转动机构、转动转台、气动尾顶滑台机构来进行前后左右、转动等移动方法,所需机加工工件的安放与固定由工件夹紧机构和托料机构来完成,焊接装置由焊枪气动调节机构和焊枪夹持机构等于焊枪相关的技术机构来为按成,之后就是通过气动尾顶与专机电控系统来完成动作指令的发送输出。
目前,机械加工中多用的自动焊接机不仅仅具有机械化和电子化技术的支
持,同时还加入了数字化技术的运用,把焊接的加工技术指令向技术精度指令延伸,把焊接的动作指令向动作轨迹指令延伸,使得自动焊接技逐渐走向了一个更高的技术平台。自动焊接机上常用的焊接工艺方法有:埋弧焊、MIG/MAG焊、TIG焊、等离子弧焊、激光焊和激光复合焊等。
二、自动焊接的优势
2.1 生产效率高
因为自动焊接设备是由整个机械组组成的,而执行程序是由数字电子系统控
制的,所以自动焊接设备的使用电流比较大,而大电流所产生的电弧热量很集中,穿透能力非常强,这就就可以使焊接速度加快很多。与普通手动的焊接加工相比,自动焊接设备的加工效率要增高大概10倍。
2.2 技术水平高,加工难度大
自动焊接设备还能够对精密零部件、薄壁材料以及非金属材料进行焊接加工。因为这种方法不是人手持的焊接,所以在选择焊源介质时不会有局限,这就使得自动焊接技术水平能够得到进一步的发展和飞跃,比如,激光焊接在运用时,产生的焊缝宽度很小,热影响小,加工部件的变形小,但由于激光焊接的深度比高,电流超大,焊接速度十分快,所以焊缝也就更加平整美观,同时还能够对激光焊接的聚光焦点进行调控,这样加工的难度就会有所提高。
2.3 质量高且相对质量水准稳定
鉴于自动焊接设备的焊接指令是由数字中心统一发出的,焊接的速度和范围都能够进行控制,这就可以保持相对的一致性,恒定所加工工件的焊接质量水平,如果加工过程中出现问题或者产生了变化,都能够进行自动调节,并且保持相对的稳定性。自动焊接设备的焊剂保护效果相当好,一般情况下,熔池金属很少会受到空气的污染和腐蚀,再加上电流比较大,这种条件下的熔池金属也就能够充分的与渣进行反应,均匀的生成的焊液成分,这样加工出的焊缝金属性能稳定、质量较高,同时还具有美观性。
2.4 改善加工工作环境,同时降低加工者的劳动强度
自动焊接在焊接的过程中产生的焊接烟雾会被自动焊接设备的隔离罩阻挡住,有的自动焊接设备在焊接时不会产生很强烈的焊光,焊接时所产生的烟雾也很少,这样就会在一定程度上改善焊接加工人员在进行焊接作业时的工作环境;使用自动焊接设备进行焊接加工,不需要焊接作业人员长时间保持一个焊接动作,这样就减轻了焊接机加工人员的体力损耗,降低了焊接作业人员的劳动强度。
2.5 能源消耗低并节省原材料
部分自动焊接设备所产生的电弧是在焊剂层下面燃烧,这样所产生的热量就不容易散失掉,所消耗的电能相对也比较少,在这种自动焊接中,进行薄板焊接加工可以不用开坡口,这样一来焊条在加工时就不会金属飞溅,也没有焊头,从而也就节省了焊条或者是焊丝金属的消耗,进而节约了加工原材料。
三、我国自动焊接在机械焊接中的应用现状
这部分所提及的自动机械焊接指的是焊接机械手和焊接机械人。这种将自动焊接运用于机械手臂和机械人中的工作方法就如同机械加工中的加工中心,能够对输入加工程序进行加工,等同于多个自动焊接设备在同一个加工部件上进行不同的焊接工作。
一般情况下,这种自动化焊接机械手臂和机器人在流水线的生产加工中比较常用。这种加工方式运用了自动化原理,将多个机械手臂或机器人分布在同一条串联的流动工作线中,每一个动作组执行相同的动作指令,完成本工作线动作后再进行下一个工作线的加工,这些动作指令,对机械手臂或者机器人的控制以及流程安排也全部是运用了自动焊接的工作原理,有简单的单一的自动焊接组成整体的自动焊接组,由主数字控制系统统一进行指令,完成焊接加工程序。
山推机械工程股份有限公司是国内大型工程机械生产和加工行业的龙头企业,其自动焊接的应用方面在国内同行中处于领先地位,早在20世纪90年代,就已经开始应用焊接机器人和自动化焊接专机。山推机械工程股份有限公司对自动焊接技术的应用实例,证明自动焊接有效地改善了企业的生产效率,也转变了机械焊接行业的一些传统观念。最初在设计和制造焊接专机时,往往都是由机械加工企业自行完成,焊机的结构简单,功能单一,无法很好地满足机械加工多样化的需求。在应用焊接机器人的初期,也出现了一些错误,例如没有充分利用焊接机器人的灵活性。此外,最早的一批原装进口焊接机器人不但价格高昂,配件的兼容性也较差,使用成本高。随着国内焊接机器技术的发展,机器人系统的性价比得到了提高。自动焊接技术通常应用在焊缝开放性好,并且对焊缝要求十分严格的产品上,例如车架后段自动焊接时,工作体系由双机器人同时进行,双机器人一个对工件焊接加工,另一个进行上料或补焊的工序,这种模式有效提升了生产效率。目前应用的焊接机器供应商主要有IGM、昆山华恒、唐山开元等。
四、工程机械加工制造中自动焊接技术的发展趋势
对于推土机、挖掘机等工程机械制造生产而言,结构件是最为主要的部件,结构件的制造对工程机械生产十分重要,自动焊接在工程机械生产的应用前景十分广阔。笔者认为,自动焊接在工程机械加工制造行业的发展趋势主要有下列几个方面:
(1)焊接技术在工程机械加工制造、汽车船舶制造、电力设备加工、建筑等行业都有着广泛的应用。自动焊接技术正向着更高质量的方面发展。焊缝自动跟踪技术成为了其发展的热点。焊缝跟踪涵盖了多学科的技术,包括电子计算机、结构、材料、焊接、流体等多个领域,焊缝跟踪推动了自动焊接技术的发展,不仅提升了产品的加工精度,更显著减少了自动焊接工作的前期准备工作。
(2)随着工程机械制造行业的发展,客户对焊接质量的要求更为注重,生产企业对自动化焊接加工需求量也更大,以期让焊缝质量更为稳定,因此,对自动焊接设备数量的需求也更大。此外,由于焊接自动化机器设备在工程机械焊接加工中广泛的应用,必然需要让焊接结构设计和制造标准更为统一,以方便焊接机器进行自动焊接。
(3)工程机械加工中,自动焊接向着智能化发展方向不断前进,自动焊接机器人和焊接专机等其他硬件设备的不断发展,使得工程机械焊接加工更为智能。智能自动焊接系统的发展使得我们实时控制和监管自动焊接产品质量成为了可能。
五、结语
自动焊接在机械焊接中得到了有效的组合与联结,在机械焊接领域的应用也会被越来越多的机械生产加工企业所重视。利用自动焊接设备的工作动作组合原理,将多个自动焊接设备进行组合,再有一个自动化的数字系统统一管理,自动化焊接的运用使得自动焊接机械设备将焊接技术水平与焊接工艺推向了一个高峰,使得所能够应用到焊接技术的加工行业也得到了发展与扩大。然而我们也应该正视我国自动焊接技术应用中的一些问题,积极学习和引入国外自动焊接的先进技术,并结合自身的实际发展情况,有针对性地应用,以期更好地推动我国机械焊接水平的提升。
参考文献:
关键词:焊接自动化 自动化焊接设备的特点 提高生产效率 改进和提高
中图分类号:TN830文献标识码: A
一、前言:
焊接是制造业中重要的加工工艺方法之一,由于现代科学技术的飞速发展和诸多因素的推动,焊接制造工艺正经历着从手工焊到自动焊的过渡。焊接过程自动化、机器人化以及智能化已成为焊接行业发展的必然趋势。
所谓焊接自动化是指在没有人直接参与的情况下,采用具有自动控制,能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表,按规定的程序或指令自动进行,通过加热、加压,或两者并用,使两工件产生原子间结合的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。自动化程度已成为衡量现代国家科学技术和经济发展水平的重要标志之一。
提高自动化水平是当前世界先进工业国家的重点发展方向,实现自动化焊接也是是我们的理想和目标。国外先进工业国家在焊接新技术的具体应用上已有许多成功的业绩;中国的自动化焊接技术、装备的研究制造企业也已有了长足的进步,积累了一定技术、人才、制造经验,一部分自动焊技术和装备的水平已经达到国际先进水平,个别产品也在销往海外;现代新技术迅速发展对其的不断完善;国家对装备制造业产业发展的鼓励政策;这些条件的具备,将加速推动中国焊接产业的技术、装备升级。未来的焊接工艺,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如专用焊接夹具、焊接电源等;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机。
二、典型自动化焊接设备的构成
由于当前的自动焊接设备主要为以电机控制为主的“控制性自动化焊接设备”,所以应用效果最好的主要是环缝、直缝等规律焊缝,以及批量较大的专用焊机,如各类电阻焊机、焊接机械手等。以环缝焊机为例,其主要构成有以下几类结构:
1、焊接电源,其输出功率和焊接特性应与拟用的焊接工艺方法相匹配,并装有与主控制器相连接的接口。
2、送丝机及其控制与调速系统,送丝速度控制系统要符合精度要求,一般要求其控制电路应加测速反馈。
3、焊接机头及其移动(也有的为摆动)机构,其由焊接机头,焊接机头支承架,悬挂式拖板等组成。对于重要或者精密性要求较高的精密型焊头机构,其驱动系统应采用装有编码器的伺服电动机。
4、焊件移动或变位机构,如焊接滚轮架,头尾架翻转机,回转平台和变位机等通用夹具或为专机配套的专用夹紧机构等。精密型的移动变位机构应配伺服电动机驱动。
5、焊头导向或跟踪机构,弧压自动控制器,焊枪横摆器和监控系统
6、导电机构:导电块靠压缩弹簧压缩接触在适当位置,以保证工件焊接时接地良好。
7、辅助装置,如支撑结构(多为床身),循环水冷系统、焊剂回收输送装置、焊丝支架、电缆软管及拖链机构结构设计等部分。
8、主控制器,亦称系统控制器,以可编程序控制器(PLC )为核心组成自动焊接控制系统,通过对各控制按钮和焊接状态的现场输入,按照预定的逻辑程序进行运算,输出完成对执行元件,如电磁铁、接触器等的控制。主要电气元件要求使用寿命长,可靠性高。必要时可扩展故障诊断和人机对话等控制功能。
三、自动化焊接设备的特点及其分类:
a、自动化焊接设备得以迅速普及,主要是因为它具有一些手工焊接所无法具有的优势。
1、满足了对焊接生产过程高节拍、高效率的要求。随着气体保护焊接设备的日益普及,自动化焊接的高效率日益为广大使用者所接受,成为它得到普及的主要原因之一。
2、满足了焊接的高性能要求。尤其在焊接量大的时候,自动焊接设备克服了手工焊接因受限于人的体质和工作环境,难以保证焊接接头静态和动态的力学性能指标的缺陷。
3、满足了对焊接件高的尺寸精度要求。自动焊接设备具有焊接过程均匀一致,稳定性好的优势,这一特点对于克服因热输入的不均匀(包括时间和空间上)而导致的变形意义重大。从而保证了产品的装配精度和尺寸稳定性,尤其对一些薄板件,因为要尽可能减少在焊前的精度偏差和焊后的热应力与变形,自动焊接设备几乎是不可取代的。
4、对高端、精密设备“零缺陷”的质量要求,自动化焊接易于实现焊接过程的监测与信息化管理,为实现“零缺陷”的质量要求提供了控制与保证。
5、保护操作人员健康。设备的焊接可以实现焊接电弧与操作人员保持一定的安全距离,从而减少弧光、辐射、烟尘等对操作者的伤害。
当然,自动化焊接也存在着一些难以克服的缺陷:
首先,自动化焊接设备的柔性适应能力较差,只能适合焊接一些特定的接头。
其次,个别要求非常严格的地方,其焊接效果不佳。比如,一些行业需要探伤的“单面焊双面成型”操作中,自动化焊接就不及人工焊接,尤其是点焊部位的二次融化效果不理想。
再有,成本较高。
b、根据自动化程度,自动化焊接设备可分为以下三类:
1、刚性自动化焊接设备
刚性自动化焊接设备是初级自动化焊接设备,其大多数是按照开环控制的原理设计的。虽然整个焊接过程由焊接设备自动完成,但对焊接过程中焊接参数的波动不能进行闭环的反馈系统,不能随机纠正可能出现的偏差。
2、自适应控制自动化焊接设备
自适应控制的焊接设备是一种自动化程度较高的焊接设备,它配用传感器和电子检测线路,对焊缝轨迹自动导向和跟踪,并对主要的焊接参数进行实行闭环的反馈控制。整个焊接过程将按预先设定的程序和工艺参数自动完成
3、智能化自动焊接设备
它利用各种高级的传感元件,如视觉传感器,触觉传感器,听觉传感器和激光扫描器等,并借助计算机软件系统,数据库和专家系统具有识别、判断、实时检测,运算、自动编程、焊接参数存储和自动生成焊接记录文件的功能。
当前,受技术条件和应用成本限制,市场上的自动焊接设备主要为前两类,只有少数的焊接机械手具有智能反馈系统。
四、结束语
我国改革开放30年经济建设取得了巨大的进步,与焊接行业相关的各个领域这些年来进步非常快。但是,尽管焊接生产的自动化是产业进步的一个重要标志,但受限于设备的智能化水平,在可预见的一个时期内,手工电弧焊仍然会占有一席之地,尤其在压力容器、野外施工的领域内,自动化焊接生产仍然难以实现。
提高焊接生产的生产率,保证产品质量,实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。中国的经济条件、工业基础、产业工人的技能和素质、企业的理念和管理水平也达到了较高的水平,所以中国焊接产业已经初步实现了向自动化、已具备了向智能化发展的前提条件。自动化技术涉及到多个交叉学科,因此,焊接的自动化的发展必然带来整个制造业生产效率的提高。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准:《钢结构工程施工质量验收规范》, (GB50205-2001) ,中国计划出版社,北京, 2002
[2]中国机械工程学会焊接学会:《焊接手册》,机械工业出版社,北京, 2001
1传统制造工艺分析
1.1材料切割工艺使用数控火焰切割机进行筒体钢板下料,使用刨边机进行不锈钢筒体钢板下料,使用手工气割方法进行碳钢筒体开孔切割,使用手工等离子切割方法进行不锈钢筒体开孔切割,使用数控火焰切割机进行保温支撑圈、裙座、鞍座等零部件下料。1.2筒体组对工艺使用传统工艺进行筒体组对,即利用千斤顶、多功能卡具、倒链等工机具进行人工组对。1.3焊接工艺DN1000以上筒体外环缝和DN1200以上筒体内环缝使用埋弧自动焊接方法,DN1000以下筒体外环缝和DN1200以下筒体内环缝使用手工焊接方法,鞍座、裙座等部件使用气体保护焊接方法,接管、法兰组焊以及所有管嘴安装采用手工焊接方法,单台设备自动焊覆盖率接近70%。
2改进实施方案
2.1总体要求改进切割及焊接工艺方法,提高自动焊利用率,以此为指导原则,确立了以纵缝焊接、环缝焊接、接管法兰组焊、管嘴安装(开孔)等工序为改进对象,适当配置自动化焊割设备,统筹规划压力容器自动化生产线,改善作业环境,实现切割和焊接自动化,压力容器自动焊覆盖率达到95%左右。2.2目标效果2.2.1小工件自动化预制实现DN80~DN400管-管、管-管件(法兰、90°弯头、三通、四通)等对接焊缝和角接焊缝的CO2气体保护焊接;实现人孔法兰接管环缝埋弧自动焊接;实现DN400~DN1200较短接管的环缝连续埋弧自动焊接;实现DN1200以下法兰盖及法兰(密封面)等板状圆形工件表面堆焊;实现触摸式焊接视屏操作监控。2.2.2筒体相贯线自动开孔和焊接实现容器马鞍形开孔(坡口)自动切割、马鞍形焊缝自动焊接;实现筒体DN250以上插入式管嘴角接接头及补强圈搭接接头自动焊接;实现筒体其他规则性搭接接头的自动焊接;实现封头相贯线开孔;实现触摸式焊接视屏操作监控。2.2.3筒节纵、环缝自动化焊接实现DN500~DN5000以上纵、环缝焊接(焊剂自动输送回收);实现整机联动和远距离无线操作;实现触摸式焊接视屏操作监控。外缝埋弧焊机与内缝埋弧焊机配有触摸式人机界面、高清工业摄像头、无线控制式的精密焊接滚轮架或变位机能够联动,实现远程监控焊接。2.3实施方案2.3.1设置小工件自动化预制工位,需求见表1。2.3.2设置筒体相贯线割焊工位,需求见表2。2.3.3设置筒节纵缝、环缝自动化焊接工位,需求见表3。
3应用效果分析
3.1小工件埋弧焊工位应用效果分析见表4。3.2小工件二保焊工位应用效果分析见表5。3.3筒体相贯线割焊工位应用效果分析见表6。需要说明的是,保证人孔筒节圆度是高效使用相贯线割焊工位的必要条件,仅就提高焊接工效而言,精确开孔比采用二保焊焊接方法更重要,精确开孔是实现相贯线自动焊接的前提,其对降低压力容器制造成本作用显著。3.4筒节纵缝、环缝自动焊焊接工位应用效果分析见表7。
4结语
【关键词】锅炉 压力容器 焊接 自动化技术
焊接技术自动化程度已成为衡量工业发展水平的重要指标之一。通过采取具备自动控制、调节、检测、加工的设备进行焊接,可进一步提升焊接产品质量、焊接效率。同时,自动化焊接可降低人力成本及人力劳动负荷,让生产流程得到优化。现代焊接自动化技术由微机波控焊接逐渐演变而来,通过将智能化焊接设备、柔性工作站等进行组合,再经过集成制造系统作用,形成了智能化焊接生产线。
1硬件技术
从锅炉、压力容器焊接自动化技术发展角度来看,焊接自动化设备应用范围正在不断扩充,且应用层面也在逐渐加深。相关统计表明,我国自动化焊接设备数量已达所有焊接设备数量的50%以上,这也标志着我国焊接生产制造行业进入了一个新的发展阶段[1]。其中,逆变焊接设备由于其稳定的性能及良好的焊接质量,而受到了广泛关注。逆变焊接是一种新型焊接技术,其电流结构以整流逆变再整流的过程运作。逆变焊接电源具有低电压(10V至50V)、大电流(20A至100A)的特点[2],频率为几十千赫兹至几百千赫兹。实际操作过程中,逆变焊接设备具有较强的电气性能,并且在不同焊接环境下均可获取较为理想的焊接质量。在欧美等发达国家,逆变焊接自动化设备占比已超过30%,而我国则处于普及阶段,整个技术体系还有待完善。随着柔性焊接技术的不断普及,相关工艺成本有所降低,这为焊接自动化发展提供了有力支持。为了让焊接自动化程度进一步提升,还需完善计算机自动化平台,以此来推动设备改进、工艺改进,将传统工艺与现代化工艺结合起来,形成互补。
2软件技术
除硬件平台外,锅炉、压力容器焊接自动化还离不开软件平台的支持。只有当硬件平台与软件平台充分结合时,才能让自动焊接系统的功能效用充分发挥出来。锅炉、压力容器焊接自动化实现过程中,跟踪焊接是核心技术部分。目前,跟踪焊接技术主要分为两类,即非接触式与接触式[3]。(1)接触式跟踪焊接主要通过横向跟踪或纵向跟踪来保持恒定焊接距离,从而实现自动化焊接。由于实际测量过程中,传感器会受到相关因素干扰,导致精确度下降,坡口设计及产品装配受到一定程度影响。因此,需要根据生产实际情况不断进行数据微调,以维持恒定焊接距离。(2)非接触式跟踪焊接可采取超声波跟踪传感器对焊接距离进行感知,从而保持焊接距离固定不变。超声波跟踪传感器不会受到电弧强光及电磁场干扰,具有较高的稳定性。非接触跟踪焊接具有更好的适应性,可满足各类制造需求,也可有效控制焊接成本,未来将会成为自动焊接的主流发展方向。自动焊接系统在人工智能技术的基础上,将逐渐转变为智能专家系统,以知识库与推理设备为基础,将促使整体性自动化水准得以提升。利用人工智能技术如智能传感器、智能通讯网络等可实现自动化产品检查,从而提升产品质量。同时,可强化定位精准度,并对线能量、焊接路径、摆动参数等进行优化调节,使得焊接质量、效率大幅度提升,以获取优良的焊接产品。
3焊机应用
3.1 膜式壁焊机
锅炉膜式壁生产过程中,膜式焊机发挥了核心作用。膜式壁焊接主要分为两类,即气体保护焊机与埋弧焊机。气体保护焊机结构较为简单,焊枪可达20头以上;埋弧焊机焊枪数量一般为12头。膜式壁焊机多用于对称设备焊接,在锅炉等设备焊接中具有较好效果。膜式壁焊机工作时,可从上下端同时进行焊接,最多可保持4个工位同时运转,大幅度提升了焊接效率[4]。由膜式壁焊机所得到的焊接产品,尺寸精确度较高,且形变量较小,但操作上还不能完全脱离人工操作,自动化程度有待提升。
3.2马鞍形焊机
锅炉、压力容器制造过程中,存在大量两圆柱体相互贯穿的焊接接头,如锅炉中的下降管、接管等。这些焊接接头规格不一,相互贯穿的方式差异性较大。因此,这些焊接接头对焊机的灵活性具有较高要求,而马鞍形焊机功能则与上述需求具有高度契合性。大型锅炉生产过程中,都会应用到马鞍形焊机,其可大幅度提升圆柱体相互贯焊接接头的焊接质量及效率。压力容器不断发展过程中,又出现了部分斜交、偏交的相贯接头,上述马鞍形焊机并不能满足这种特殊形状焊接需求。为此,初代马鞍形焊机也开始逐步升级,通过计算机技术对其进行改造,衍生出了一系列新型产品。即利用数控技术构建相关数学模型,以实际偏交、斜交数据为基础,对焊头运动轨迹进行模拟,使焊枪按照预先设定的轨迹所运动。与此同时,让焊枪与主管同步运动,以确保焊接位置保持在水平状态,从而实现了特殊形状的焊接。
3.3直管接长焊机
直管接长焊机主要用于管线焊接。为优化直管接长焊机工作流程,可将管端数控倒角机、管端内外磨光机、定长切断设备等装置组合起来,构建出一条管路预处理线,并利用PLC技术实现自动化生产。预处理线为直管接长焊机提供了良好的工作环境,使其能够在整个作业面上反复运行,构成了一个闭环加工链,大幅度提升了管线焊接效率与质量。
4 结语
锅炉、压力容器焊接实现自动化是压力容器制造的必然需求。与此同时,智能化技术的不断成熟将进一步促进压力容器焊接发展,使焊接质量、效率达到更高水准。
参考文献:
[1]范逸.锅炉压力容器焊接自动化技术和应用[J].办公自动化,2014,(01):61-62+50.
[2]白海燕.压力容器材料及焊接自动化技术的发展[J].中外企业家,2014,(03):212-213.
关键词:CO2气体保护焊;船舶制造;焊接缺陷;工艺;焊接
引言
作为一种传统的船舶制造工艺技术,船舶焊接技术是船舶建造的关键工艺技术之一。CO2气体保护半自动焊是一种高效、低成本的焊接方法,目前已广泛应用于我国船舶制造行业。CO2气体保护半自动焊具有焊接速度较快、焊接性能较好等特点,但是CO2气体保护半自动焊也具有焊缝成型差,并且抗风能力较差等缺点,难以避免产生各种缺陷。
作者根据近几年来对船舶焊接质量的跟踪,结合船厂建造过程中的实际情况,对CO2气体保护半自动焊的焊接缺陷进行统计及实际分析,对实际生产过程中使用CO2气体保护半自动焊接产生缺陷的原因进行阐述,总结了实际过程中焊接缺陷返修的经验及预防缺陷产生的措施。
1 CO2气体保护半自动焊基本要求
1.1 基本工艺要求
1.1.1 焊前清理及设备检查
焊接部位应清除水分,铁锈,氧化皮,油污等杂物,始能焊接。坡口附近30mm区域的油污、水分、氧化皮及铁锈等清理干净。检验确认焊机及其附属设备以及供气系统都能正常工作。
1.1.2 防风、防雨措施
由于风对气体的保护效果危害较大,室外焊接施工时在风速超过2m/s环境下使用时,应采取相应的防风措施。在焊缝周围有水或焊缝周围已潮湿时,要对焊缝周围吹干后才能进行焊接作业,如遇恶劣天气要停止施焊。
1.1.3 引熄弧板、衬垫的使用
引熄弧板一般采用100×100mm的规格,厚度尽量与母材一致,并切割出与正式焊缝相似的坡口和间隙,坡口延长一般至少30mm。安装衬垫时必须保证成形槽与坡口中心一致,衬垫之间推紧无间隙,焊前要确保衬垫里无氧化铁等杂质。
1.2 焊接过程基本操作要求及注意事项
1.2.1 焊接过程中,在保证焊缝质量的前提下应合理安排焊接顺序,以减小变形。对于船体拼板对接焊缝,当板缝错开时,应先焊横焊缝,后焊纵缝,当板缝未错开时,应先焊纵缝,后焊横缝。
1.2.2 焊接打底焊时,第一道焊缝要有足够的厚度(一般不小于4mm),以防止裂纹的产生。焊接过程中,焊枪横向摆动时,要保证两侧坡口有一定熔深,避免焊缝两侧形成夹角,产生未焊透、夹渣等缺陷。采用多道焊时, 要控制每层焊道厚度,焊工在每一道焊后须清除焊渣与飞溅,清除缺陷后再进行下一道的焊接。盖面焊接时,焊枪摆动的幅度比填充层要大一些,摆动时幅度应一致,速度要均匀。
1.2.3 焊工应对自己所焊的焊缝正反面进行检查,用肉眼检查有无缺陷。当发现有害的缺陷时必须选用打磨,气刨等方法进行清除,不能直接补焊。并且查明原因,采取必要措施。
2 CO2气体保护半自动焊缺陷情况分析
2.1 CO2气体保护半自动焊焊缝的RT无损检测
RT无损检测,即Radiographic testing射线检测,是指用X射线或g射线穿透试件,以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法,该方法是最基本的,应用最广泛的一种非破坏性检验方法。可以获得缺陷的直观图像,定性准确,对长度、宽度尺寸的定量也比较准确;对体积型缺陷(气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等)具有很高的检出率。
2.2 CO2气体保护半自动焊缺陷数据统计
结合在船厂的实际工作,对近两千份RT无损检测的CO2气体保护半自动焊接的不合格焊接缺陷片位数据进行了统计,如下表1所示。
图1 RT无损检测不合格片位焊接缺陷统计
如图1显示,CO2气体保护半自动焊缺陷大部分都是夹渣与气孔,超过了90%,其他的如裂纹、未熔合、未焊透、咬边缺陷只占少数部分,而且在统计中发现,夹渣以及气孔缺陷有相当一部分是条状夹渣、树枝状气孔或者密集型气孔的严重缺陷。如图2、3是RT无损检测出比较严重的焊接缺陷底片。
图2 条状夹渣 图3 树枝状气孔
2.3 CO2气体保护半自动焊缺陷成因分析
2.3.1 针对缺陷产生的原因主要从几个方面来分析:人,机,料,法,环。
(1)人。现场员工的质量意识非常重要,是否遵守作业指导书及工艺要求进行操作,发生不良情况下的应对,并对本工序实行自检,互检并且操作技能熟练程度等方面都对焊接质量直接造成影响。
(2)机。现场的设备状态如何,设备的保养,焊机、焊枪等是否正常,需要保持设备在正常的工作状况下工作。
(3)料。确认现场使用的焊材是否符合要求,特别是不能潮湿或者有油污等情况。现场中发现一些用掉一部分的焊丝盘遗留在现场或者放在现场的工具箱中,被雨水打湿或者夜间水汽大的原因,造成了焊丝变潮,如果拿来继续使用极大的造成了焊接不稳定及焊接缺陷的产生。
(4)法。生产过程的工艺方法及操作手册,工艺参数的合理性,特别是各种船型,不同区域位置钢材型号及规格不一样,需要使用不同的工艺方法以及焊接参数。
(5)环。现场焊接过程中环境也是影响焊接缺陷产生的一大因素,特别是在露天作业时,需要用防风工装,并且在雨天时如未能很好的防雨则不能进行焊接作业。
2.3.2 现场实际情况调查分析
焊接质量是和每一位焊工的质量责任心是息息相关的。如果工人抱着侥幸心理、得过且过的思想就会导致焊接质量的恶化,绝大部分的质量事故不是因为技能的欠缺,而是敷衍的态度。
在生产实际的巡查以及调查中发现,很大部分缺陷的产生主要是由于工人操作不规范或者焊接规范不合理造成的。由于工人在焊接过程中没有按照焊接规范进行焊接,如焊接电流电压过高等;操作不规范,如焊枪倾角不合理、焊接速度不当等。个别工人责任心不强,为了赶施工进度,未严格按照施工要求进行施焊,故意调整焊接参数,有意加快焊接速度,而忽视了施工质量,都极大机率造成了焊接缺陷的产生。而工人操之过急,未清除或者没有完全清清除上一道产生的缺陷,就直接进行下一道的焊接,焊接完毕后又没有进行相应的返修处理,从而造成了焊缝缺陷的存在。
为了深入了解缺陷产生的原因,经过现场实际的现场调查,走访了许多工人师傅,对现场的焊接设备进行了检查,对现场进行蹲守观察等手段,发现了在实际工作中造成了不同缺陷产生的主要原因。
(1)针对夹渣缺陷,夹渣产生主要是在打底焊,或者是填充焊时的焊渣没有清理干净以及操作不当造成的。如打底焊后,焊缝两边焊渣没有清除干净,填充焊时,焊枪摆动不到位造成将焊渣覆盖在里面;或者由于焊缝中间高两边低,下一道施焊时操作不当造成焊渣遗留在焊缝两边。此外,在起弧或者熄弧位置造成了夹渣,而焊接过程中并没有对接头中产生的缺陷进行处理就进行下一层的焊接,并且在焊接完毕后又没有进行翻修处理,从而造成了缺陷遗留在焊缝中。如图4典型夹渣缺陷示意图。
图4 焊道两边夹渣 图5密集气孔
(2)而针对气孔缺陷,气孔的产生主要是坡口内的水分及油锈没有清理,或者在焊接过程中由于没有很好的防风、气管漏气或者堵塞造成气压不足、操作不规范等都造成焊缝中产生气孔。而由于下雨,焊工质量意识弱,又赶进度,没有严格执行工艺纪律要求更增加了气孔的产生机率。如图5典型气孔缺陷示意图。
(3)裂纹主要是在CO2打底焊收弧时,由于缩孔尾部产生的;此外还有焊接过程中焊接参数不当也造成裂纹的产生。其他的如焊瘤、未熔合、未焊透等基本都是由于焊接规范不合理、焊接操作不合理造成的。
3 CO2气体保护半自动焊接缺陷返修及预防
3.1 焊接缺陷翻修
从事焊缝焊接修补的焊工必须经过专业培训和考试,并取得船级社或有关的检验部门认可的技能证书,方能上岗。
一般情况下条状气孔、密集气孔在焊缝的任何位置都可能;树枝状气一般存在于焊缝表面;夹渣、未熔合一般在焊缝的两边或分道焊搭接位置;裂纹一般在衬垫焊的第一道焊或者焊缝引熄弧处。返修作业时,根据具体情况采用打磨或碳刨去除缺陷,焊缝表面有气孔、夹渣、未熔合等焊接缺陷时,则需用砂轮或碳弧气刨剔除缺陷后进行修补焊接。许多缺陷从焊缝表面上看是看不出来的,通过RT等无损检测方法可对焊缝进行检测,如果焊缝内部存在超标焊接缺陷时,通过观察RT缺陷片位,观察缺陷类型及缺陷特点进行预测焊接缺陷所处的深度及位置,如条状裂纹则最有可能是打底焊时出现的缺陷,此时应该优先从焊缝反面先进行碳刨清除缺陷;而如果是密集气孔或者夹渣之类的缺陷,则焊道里面的所有位置都有可能存在,此时则选择从焊缝一面先进行碳刨把缺陷清除,如果未能完全找到,则在焊缝反面再进行碳刨把缺陷清除,打磨后进行封底补焊。通常情况下通过经验能判断出容易产生缺陷的位置,如焊接接头比较同意产生夹渣及裂纹缺陷,如图6-9所示焊接接头缺陷返修状况。在返修前从表面上看焊缝是良好的,但经过打磨掉约2mm后显现出了裂纹的迹象;继续打磨到约3mm后清晰看到了裂纹缺陷;继续打磨,直至打磨掉约5mm后缺陷完全被清除。
图6接头未处理前 图7 接头打磨约2mm后
图8 接头打磨约3mm后 图9接头打磨约5mm后
3.2 焊接缺陷的预防简述
为了提高产品质量,确保焊接质量,避免焊接缺陷的产生,首先必须提高焊工的操作技能,提高焊工的质量意识,要求操作人员严格根据操作规范要求进行,严格按照焊接工艺规程进行,按规范要求使用合适的焊接参数,选择适当的焊接电流和焊接速度,掌握适当的摆动,严格控制位置和焊丝角度,改善焊道成型。此外,焊缝装配间隙要适当并均匀,控制好装配质量,选用合适正确的坡口。焊前焊工必须持有相应类别的焊工上岗证,施焊前要检查相关焊接设备,保证焊接设备能够正常使用,仔细检查焊缝的坡口、间隙等情况,并认真做好焊缝的清洁工作,清除母材和焊丝表面铁锈、油污、水分等杂物,适当预热除去水分,CO2焊丝、衬垫要确保干燥没有受潮,下雨或湿度超过90%的天气应停止焊接,如确要施工,必须做好防护措施,用火焰烘干焊缝表面的水汽。当采用多层多道焊时,应仔细清除每层焊道及坡口侧壁的熔渣,焊丝的摆幅不应太大,注意焊后严禁用点焊修补方式修补焊缝缺陷,焊后做好自检互检工作,对发现的缺陷及时返修。
4 结束语
目前船舶制造所使用的焊接方法中CO2气体保护半自动焊接所占的比例非常大,深入了解CO2气体保护半自动焊接缺陷的产生,制定有效的预防及应对措施成为造船业避不开的一个重要课题。文章通过在船厂实际工作过程中对CO2气体保护半自动焊接产生缺陷进行了统计分析,并对在实际操作过程中产生缺陷原因进行总结分析并总结了预防措施,具有积极的借鉴意义。
参考文献
[1]陈家本,郑惠锦,朱若凡,等.中国船舶焊接技术进展[J].焊接,2007(5).
关键词:自动化焊接设备;工程机械制造业;运用
社会经济的发展带动工程机械制造业取得新的发展,在这个过程中,自动化焊接设备得到有效运用,并发挥出积极作用。自动化焊接设备是在传统焊接工艺的基础上发展而来的,其主要特点就是能实现自动化生产,能大幅度减轻劳动量,同时还可以实现批量化、精准化生产,有助于实现良好的生产效率与质量,提高机械制造的整体水平。近年来,工程机械制造取得新的发展,这是基于社会经济生活的实际需要产生的进步,也是促进工程机械发展的动力。在这个过程中,通过应用自动化焊接设备,有效提高了工程机械制造的整体效率,不仅如此,还有效提高了生产过程中的焊接质量,从而促进工程机械制造达到新的水平和质量,推动工程机械制造展现出新的发展前景[1]。
1自动化焊接设备在工程机械制造业中的优势
1.1提高生产效率,提高产品质量
在工程机械制造过程中应用自动化焊接设备,能保证具体的焊接过程按照相同程式进行,在生产过程中一般不需要中断,这有助于提高生产效率。同时,由于焊接设备能实现自动化控制,制造的工件能达到高度一致性,能提高产品质量[2]。
1.2有助于节省资源,提高生产技术水平
工程机械制造生产过程中,存在大量精密零部件的制造,尤其是一些小型设备的生产制造对于技术要求更高,这种情况下,应用自动化焊接设备往往能实现有效生产。这是因为传统焊接技术以及设备往往难以达到相应的制造精度,难以满足实践生产需要,应用自动化焊接设备,就可以确保相应的生产制造达到具体要求,实现高质量生产。这个过程一般不会出错,很少出现资源浪费现象,有助于节约资源,提高工程机械制造的整体水平。
1.3改善工人劳动强度,优化工作环境
传统焊接工作环境下,工人需要付出大量劳动,在工程机械生产制造过程中应用自动化焊接设备,就可以减少劳动量,减轻工人劳动强度;不仅如此,焊接生产过程中产生的烟雾等物质对人体有害,传统焊接工作过程中工人往往会受到伤害,在自动化焊接设备的帮助下,工人不再需要进行亲自焊接,有助于保护工人身体健康,优化工人工作环境。
2自动化焊接设备在我国工程机械制造业中具体应用
2.1主体与控制器的运用
自动化焊接设备的应用过程中,其主体以及控制器是非常关键的部分,一般情况下,其主体结构主要是六轴关节型,在实践工作过程中,对其使用效果具有一定要求。另一方面,其材料还需要达到良好的耐腐蚀性;在具体生产过程中,主体结构主要是坚固式。自动化焊接设备的动力来源于交流伺服机,为了确保系统工作的动力,往往还需要设置对应的路径测量系统,为实现有效的自动化焊接提供相应的动力。在实际生产过程中,工人需要对整体系统进行控制,并对其实现自动化控制[3]。
2.2焊接电源的运用
在工程机械制造过程中应用自动化焊接设备,需要在保证生产效率与质量的同时,保证工人的生产安全。这就需要对焊接电源做好控制。如果选择脉冲电源,就需要配备相应的数字化技术。此外,工人在使用设备的过程中,要注意保证电压的稳定性,通过观察具体传感器掌握系统运行情况。
2.3传感系统的运用
自动化焊接设备自身的传感系统非常摘要,这也是保证自动焊接设备发挥其具体作用的关键。在实践过程中,传感系统一般会具有一定的跟踪功能,具体可以分为电弧跟踪、激光跟踪等。在具体生产加工过程中,工作人员可以根据需要设定相应的范围,这就可以确保焊枪始终在合理范围内工作;另一方面,在具体生产过程中,工作人员还需要结合产品具体情况对参数进行调整,具体包括电压以及电流等数据,这个过程有助于进一步完善优化生产过程,确保产品达到相应标准和要求。自动化焊接设备在使用过程中还会受到其他因素影响,比如落灰、污染等,进而影响系统的整体运行。针对这种情况,需要工作人员做好相关控制,尤其是需要及时掌握自动化焊接设备的运行情况,并结合实际对其进行科学调整,不断促进自动化焊接设备达到良好运行状态,提高整体生产效率与质量,促进自动化焊接设备高效优质完成工作。
关键词:异种金属 PLC 控制系统
中图分类号:TP23 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)05-0005-02
发热电缆低温辐射供热技术已成为国际公认先进的供暖方式,其核心技术是发热电缆线芯制造。发热电缆线芯由不等长度的细直径铜电源引线(冷线)与镍铬合金发热丝(热线)连接而成,且冷线和热线高质量、高可靠连接决定了发热电缆安全性、寿命、发热质量。目前,利用异种金属钎焊技术实现高可靠、高寿命发热电缆隐式接头是国内外发热电缆制造商主要采用的核心技术手段。国内外大多发热电缆制造商依赖简单的焊接辅助装置,靠人工操作完成冷-热线焊接,缺乏现代化技术的自动生产设备,导致发热电缆线芯生产效率较低,且线芯接头质量取决于焊接操作人员。因此,在发热电缆线芯人工焊接工艺基础上,以三菱Q系列PLC作为控制器,研制了发热电缆线芯自动钎焊设备。经示范企业应用表明,基于PLC控制的自动焊接机能可靠、稳定满足工业生产要求。
1 控制系统硬件设计
1.1 深熔池焊接工艺
发热电缆线芯深熔池焊接工艺(见图1)是基于电阻钎焊的工作机理,利用电极夹具加持带孔的发热体,首先将焊接热线从发热体底部伸入发热体内,其次将钎料颗粒从发热体上端口送入孔内,最后将冷线端部沾上助焊剂从发热体上部伸入中心孔内,被对接的两个头与钎料紧密接触通电加热发热体,当发热体温度到达确定值时,断电即可完成对接。
1.2 硬件结构与组成
自动焊接机主要由控制柜、焊接装置组成,如图2所示。控制柜主要包含Q系列三菱PLC控制器(见图3)、直流步进电机的电源和驱动器以及控制焊接机执行机构的低压电器元件。PLC控制器由Q61P电源模块、Q01CPU模块、QD70P8高速定位模块、QX41输入模块、QY41P输出模块和QJ71C24N-R2串口通讯模块组成。各模块功能:Q61P电源模块负责为基板供电;Q01CPU模块负责应用程序的运算和编译;QD70P8高速定位模块为脉冲信号控制单元;外界模拟或数字信号通过QX41模块输入应用程序;QY41P输出模块将应用程序的信号输出控制执行终端;QJ71C24N-R2串口通讯模块主要用于连接Q01CPU和MT4403T触摸屏,实现对应用程序数据监控。
控制系统的人机界面由控制柜面板设置的MT4403T触摸屏、换挡开关、按钮及信号灯构成,提供手动/自动控制、焊接启动、焊接急停等功能,所有的功能的选择通过控制面板上触摸屏和转换开关来完成。控制系统需设置的焊接速度、加热时间、保温时间等工艺参数,可以通过MT4403T触摸屏输入,且可以实时显示焊接状态、故障信息。
2 控制程序设计与实现
2.1 步进电机控制
步进电机是工业自动化控制领域广泛应用的电气执行元件。步进电机由PLC的输出高速脉冲信号和方向信号输入驱动器控制电机的运行。每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度,称为步距角。脉冲数量决定了旋转的总角度,脉冲的频率决定了旋转的速度,方向信号决定了旋转的方向。就一个传动速比确定的具体设备而言,无需距离、速度信号反馈环,只需控制脉冲的数量和频率即可控制设备移动部件的移动距离和速度;而方向信号可控制移动的方向。因此,对于异种线芯自动焊接设备的控制精度要求不高,采用简单、经济的步进电控开环控制方式,即可满足要求。
步进电机运行的精度和平稳性,可以通过驱动器细分技术实现。自动焊接机采用步距角1.8°的2S56Q两相混合式步进电机,驱动器细分数选择为4。因此,PLC每输出一个脉冲,电机旋转1.8°/4=0.45°,抑制电机运行过程的振动及噪音,且步进电机运行效率高。
根据自动焊接机所选步进电机数目,QD70P8高速定位模块为自动焊接机4个步进电机提供轴脉冲信号,设置定位控制方式、加/减速时间等性能参数,实现PLC对步进电机的脉冲控制。
2.2 焊接时序控制
自动焊接机左右两焊池采用对称结构,焊接动作一致。为此,本文以右焊池焊接为例,结合图4右焊池控制流程图(见图4)和右焊池执行机构各部件动作时序图(见图5),进行自动焊接机时序控制的阐述:Y8置高电平到X41置高电平时,夹头1右移至停止夹头1下移后延时3S焊池电源通电,Y6E至高电平当夹头1下移至焊池发热体中2S后,焊池电源断电,Y6E至高电平夹头2松开后,夹头1下移上移至剪线处松开,收线装置开始工作,M38置高电平夹头2的滑块装置提升,同时夹头1、2夹紧剪切装置剪断冷线,Y7A、Y7B置高电平Y9置高电平,夹头1上移至停止线芯焊接结束。
3 结语
自动焊接机的控制系统,采用三菱高端的PLC控制器和触摸屏技术,功能强大、操作简便、扩展性强,能满足工业控制要求。通过企业示范应用,相比人工手工焊接,自动焊接机可保证线芯焊接质量、提高生产效率、减轻工人强度。
参考文献
[1]莫志豪,廖禄海.管-板自动焊设备的研制[J].石油化工设备,2005,34(4):59-61.
[2]刘亚东,李从心,王小新.步进电机速度的精确控制[J].上海交通大学学报,2001,10.
【关键词】建筑钢结构焊接技术发展趋势
中图分类号: P755.1 文献标识码: A
随着我国市场经济的快速发展,建筑的主流趋势朝着大跨度及高层建筑方向发展。而钢结构作为建筑中最常用的建筑主体,因其建设时间短、自重较轻、维护便捷、抗震性能强以及建筑外形可多样化等特性被越来越多的应用在工程建设中。这就涉及到建筑钢结构构件的连接方式,最常用的连接方式有焊接、栓接、以及铆接等。因为当前我们国家在投入使用钢材之前,大约有50%及以上的必须要通过一定的焊接加工处理工艺,所以焊接就成为了最常用的建筑钢结构连接方式。同时,由于焊接这种连接方式具备构造简单、对焊接的结构形状没有限制、节约材料并且效率高,另一方面可以实现自动化操作,就大大提升了生产效率,基于以上的诸多优点,使得钢结构焊接在工业建筑以及民用建筑中占据了绝对的发展优势。
建筑钢结构焊接技术发展现状
1、建筑钢结构焊接技术和焊接材料的发展
近几十年来,由于建筑钢结构具有结构稳定、使用寿命长、生产效率高、节能环保等优点被普遍应用于厂房、电站、桥梁、楼房和超高建筑之中。钢结构的焊接技术也经历不断的发展和进步。20世纪40年代,焊条电弧焊引入建筑钢结构焊接之中,50 年代中期埋弧焊接技术又成为钢结构的主要焊接技术。20 世纪70年代又出现了实芯焊丝和药芯焊丝气体保护焊、螺栓焊、熔嘴电渣焊等新的焊接技术。这些焊接技术的发展为现代建筑钢结构的焊接提供了技术支持,尤其是气体保护焊在建筑钢结构中的使用,极大地提高焊接的生产效率,缩短了工期,创造了更好的经济效益。但是,建筑钢结构的焊接并不是只采用一种焊接技术来进行,要根据钢结构采用的钢原料和焊接材料的不同采用不同的焊接技术和焊接工艺。在建筑钢结构焊接过程中,选用的焊接材料和钢原料在硬度和韧性方面要匹配,并根据不同的强度和韧性选择不同的焊接技术。
2、现代钢结构焊接技术缺乏自动化
现在工业发达国家焊接自动化水平已达到80%以上,因而其在工作质量和效率上都占有很大优势。而相较于我国按照手工焊和自动焊耗材估计得出的,名义上的30%自动化水平,两者间差距极大。伴随着建筑焊接结构向大型化、重型化及高参数精密化发展的趋势,效率低下、质量不稳定的手工焊将成为阻碍生产效率和产品质量稳定性提高的首要因素。在制造厂和施工现场,我国焊接操作还停留在半机械或机械焊甚至是手工焊的水平上,焊接的自动化并未取得任何实质性的发展;相较于邻国日本也有不小差距,其已实现工厂内钢结构焊接的自动化,极大的降低了人工成本,也使工效及质量得到提高。由于我国经济及社会保障的不断发展,增长的人工成本将不可避免的阻碍其发展。
3、钢结构焊接从业人员技术水平有限
焊接技术对整个钢结构业务流程的影响可以说是举足轻重,因为自钢结构设计到整个钢行业,焊接技术的应用几乎贯穿了所有的行业流程。所以,了解熟悉相关的技术应用是作为钢结构焊接行业的技术人员的基本要求,而掌握自身业务所涉及的焊接应用技术已是对从业人员的最低要求。但是现实不容乐观,我国焊接从业人员与钢行业的规模并不协调,钢结构焊接人员中懂得焊接应用技术的少之又少,更不要说精通了,其人员配备与钢结构行业本身需求间存在较大的差距。
4、焊接设备的生产和应用
进行建筑钢结构焊接就不得不考虑焊接设备的选用。目前,在进行钢结构焊接时采用的设备都是外国生产制造的。国内生产的大多数焊接电源设备无论在技术特性还是自动化程度都远远落后于外国。自80年代初钢结构制造企业引进外国成套的钢结构制造设备以来,国内很多企业都在积极研究生产属于自己的钢结构生产设备,我国生产属于自己的高科技的钢结构焊接设备指日可待。
二、建筑钢结构焊接技术发展趋势
1、建筑钢结构焊接与切割工艺的创新
建筑钢结构具有空间大、跨度高并且绿色环保的优势得到迅速发展和广泛应用。作为连接钢结构的重要技术,焊接技术是发挥钢结构功能和作用的最重要基础。在建筑钢结构焊接与切割工艺上,不断创新的技术层出不穷,在钢结构的切割和焊接上,智能切割和智能焊接设备正在研究制造之中,采用智慧的焊接方式和切割方式,可以减少原材料的浪费,并能有效提高焊接质量,为制造质量更好和安全性能更强的建筑钢结构提供了可能。
2、激光焊将部分取代电子焊
激光束在聚焦后焦点处能量密度为10~10W/cm 且加热范围小于1.0mm,若将此特应用于金属材料的焊接技术,除可提高焊接速度,还可将焊接接头处的形变及应力减小。激光焊也是比较理想的精密焊接技术,满足精密焊接的高要求。激光焊可以在较远的距离内进行钢结构的焊接是因为激光束能在空气中直线传播不受干扰。与电子束焊接技术比较,激光焊具有很明显的优势,首先在焊接中不像电子焊需要真空环境,在成本及投入费用上可以得到明显的缩减;其次,激光束焊接过程中不会产生X 射线,焊工在焊接过程中不需要射线防护设备的保护。因此,在中、薄厚度的板材焊接中,其发展的趋势将是激光焊部分取代电子焊而得到较普遍的应用。
3、自动焊接技术的应用
目前,世界工业发达国家已经开始采用自动焊接技术来进行建筑钢结构的焊接,大大提高了整个建筑钢结构的强度和质量,并提高了建造效率,节省了工期。在我国,自动焊接技术而在不断被我国建筑钢结构生产企业所采用。建筑焊接结构可以实现大型化、重型化和高精度方向发展。自动化焊接技术对于焊接技术人员的技术水平要求较低,并且具有焊接质量高,焊缝美观实用,焊接效率高等特点。因此,自动焊接技术在建筑钢结构中会普遍采用。
4、钢结构焊接技术中的难重点将是新钢种焊接试验
伴随着我们国家建筑钢结构技术的逐步发展,钢材的不断优化,高强钢以及超高强钢达到了大力的推广使用,同时,以往的焊接设计技术必定会受到猛烈的冲击,重要的是对建筑钢结构焊接技术也提出了更多的要求。我国钢材在向更加适用、更加先进的趋势大步迈进的同时,人们对节能减排的可持续发展的要求也必定会加快建筑钢结构焊接技术的变革,那就是新钢种的不断涌现。但对于钢结构的焊接来说,新钢种带来的新技术新工艺问题不可忽视,组料中增加的合金元素也可对钢材的焊接性能造成很大的挑战,钢材中合金元素含量不断增多,会导致焊接裂纹及焊接接头的缺陷,而会使得焊接结构在应用中安全性、可靠性不断的下降,在建筑投入使用初期就造成了焊接结构质量的下降。另外,不同钢种,所产生的焊接缺陷也不尽相同。所以,钢结构在焊接技术上必须做到防患于未然,工程技术人员必须增强自身的专业水平,切实掌握以鸟巢等为代表的钢结构焊接应用技术及工艺,在实践中能够推广应用,不断创新并克服难题。
总结
我国钢结构的焊接应用技术与世界工业发达国家的焊接水平在整体水平上人上仍有较大的差距,为赶超世界先进技术,我们必须从各个基础方面加强焊接技术,从整体上提升我国焊接技术水平。我国的钢结构焊接应用技术的发展趋势不管是从焊接技术从业人员还是焊接工艺均可以得到可靠的预测。
参考文献
[1] 李东。 加强钢结构焊接施技术 促进油田企业健康发展[J]. China’s Foreign Trade. 2011(12)
[2] 王孟钧,马英斌,常燕。 中部地区建筑市场现状与发展趋势[J]. 建筑经济. 2006(05)