論國際先進(jìn)自動焊接工藝與設(shè)備及以后進(jìn)展

1、論國際先進(jìn)自動焊接工藝與設(shè)備及以后進(jìn)展摘要：介紹了當(dāng)前國際上一些發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)自動焊接工藝與設(shè)備，并結(jié)合企業(yè)當(dāng)前形式討論了焊接工藝與設(shè)備的以后進(jìn)展?fàn)顩r。關(guān)鍵字：焊接工藝焊接設(shè)備一、 引言隨著我國入世的成功與最近幾年來經(jīng)濟的快速進(jìn)展，焊接相關(guān)產(chǎn)業(yè)也 慢慢向國際先進(jìn)水平看齊，工藝與設(shè)備水平不斷提高，愈來愈多的自動化 焊接設(shè)備在生產(chǎn)中不斷的應(yīng)用，筆者在下文中寫到了一些發(fā)達(dá)國家的先進(jìn) 焊接設(shè)備與工藝，供讀者參閱。二、日本的先進(jìn)焊接工藝與設(shè)備在日本的先進(jìn)自動焊接技術(shù)中具有代表性的是NK如發(fā)的焊接機械人系統(tǒng)，系統(tǒng)大體上由焊頭、操縱器和電源等三大部份組成， 在此系統(tǒng)中NKK 公司采納了三項新技術(shù)。.高速旋轉(zhuǎn)

2、電弧焊NK公司發(fā)覺高速旋轉(zhuǎn)的電弧能改善許多焊接性能,要緊體此刻： (1)對工件的角焊側(cè)壁可充分熔化焊透;(2)可改善焊縫界面的形狀;(3)能避免熔池中深穿透；(4)提高焊接速度。該工藝既適合狹間隙焊，也適于熔角焊。電弧通過偏心 機構(gòu)，繞熔池旋轉(zhuǎn)以達(dá)到技術(shù)目的。.電弧傳感器系統(tǒng)系統(tǒng)特點是利用電弧本身，即電弧電壓或電流的反饋作 為傳感器，在焊頭周圍不需要采納專門的裝置，因此可保證 高度的靠得住性。其優(yōu)勢是顯而易見的，由于電弧電壓或電 流直接反饋，因此反映精準(zhǔn)迅速，即真實事件反饋，而且還 能同時操縱焊縫軌跡和焊縫高度。這些性質(zhì)使得即便碰著在 鋼材之間具有嚴(yán)峻切削坡口的情形下，仍然能進(jìn)行焊接。.單面焊

3、背部焊道操縱關(guān)于單面焊雙面成形工藝中背部焊道要緊通過光學(xué)反 饋和反電動勢反饋實現(xiàn)操縱。(1)光學(xué)反饋(光電傳感器)a)背部焊道操縱其要緊原理是通過電匙孔的電弧光強度加以換算而反 映背部焊道的寬度。依照這種假想，通過操縱輸入端電極龜流，使之維持恒定，從而使電弧光強度維持常量，儀便保證 背部焊遺寬度始終維持常數(shù)。b）正面焊道操縱在背部焊道操縱運行的同時，正面焊道高度亦取得操 縱。輸入端電極電流的弧壓能通過熔融金屬引發(fā)重心高差的 關(guān)系而取得平穩(wěn)。依照此原理，采納操縱熔化焊絲進(jìn)給速度 的方式，使輸入端的電極電流與給定電流相當(dāng)，從而能使正 面焊道的高度維持恒定。c)光電反饋原理光電傳感器安裝在銅滑塊驅(qū)動

4、系統(tǒng)內(nèi)。該系統(tǒng)也是由它 自己的光電傳感器所操縱。(2)反電勢反饋在采納固定焊劑銅襯墊單面埋弧焊方面，母材與銅襯墊 之間的反電動勢能專門好地反映反面焊道寬度的情形。通過 操縱輸入端電極電流，以維持反電動勢不變，從而使反面焊 道寬度維持恒定的常數(shù)。三、瑞典的先進(jìn)焊接工藝與設(shè)備瑞典不僅在焊接結(jié)構(gòu)材料和焊接材料方面處于世界領(lǐng) 先地位，最近幾年來，在焊接設(shè)備和焊接工藝技術(shù)方面也不 斷有所創(chuàng)新和有所沖破，一直走活著界先進(jìn)工業(yè)國家的前 列，使瑞典的焊接工業(yè)在全國經(jīng)濟不大景氣的情形下，在國 際市場猛烈的競爭中始終處于不敗之地。.焊接機械人瑞典的第一臺焊接機械人是在1975年由ABB-ESAB旱接機械人公司生產(chǎn)

5、的。其穩(wěn)固的焊接質(zhì)量、高額的經(jīng)濟效益感 動了許多工業(yè)業(yè)主和投資商的心，他們不吝代價，把資金紛 紛投向機械人焊接設(shè)備，使瑞典焊接機械人的應(yīng)用在近二十 年時刻內(nèi)取得了迅速進(jìn)展。到1995年，全瑞擁有的焊接機械人數(shù)量已超過1600臺，占全國機械人總數(shù)的 35%其中金 屬結(jié)構(gòu)生產(chǎn)部門擁有的焊接機械人最多，第二是機床制造業(yè) 和車輛制造業(yè)。.焊接工藝技術(shù)在瑞典，成立在優(yōu)質(zhì)焊接材料和精巧焊接設(shè)備基礎(chǔ)上的 現(xiàn)代化焊接工藝技術(shù)表現(xiàn)了高度機械化、高度自動化、高速 度、高質(zhì)量、高效益等特點。在今天的瑞典，幾乎所有的自動焊機都裝備了微處置器 或微機，對焊接進(jìn)程實現(xiàn)了閉環(huán)自動操縱。許多專業(yè)生產(chǎn)車 間還安裝了焊接機械人工

6、作站，實現(xiàn)了工件的焊接、裝卸、 翻轉(zhuǎn)、移動自動化。有的專業(yè)生產(chǎn)廠家還成立了焊接機械人 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)（FMS）,實現(xiàn)了工件下料、拼裝、焊接、運輸、 打磨、查驗等工序全數(shù)自動化。這種柔性生產(chǎn)系統(tǒng)專門適合 批量不大、品種較多的生產(chǎn)類型。為了充分發(fā)揮焊接機械人 的工作潛力，縮短下崗時刻，MOTOMANROBOTICS司還開發(fā)了運算機通信軟件，利用這種軟件能夠通過主運算機在機械人工作時向他示教。高度機械化和自動化所產(chǎn)生的高效益不 言而喻，同時也保證了高質(zhì)量。值得一提的是瑞典的造船工業(yè)。在二十世紀(jì)七十年代曾 一度輝煌，號稱世界第二造船大國。到八十年代，由于勞動 力本錢太高，許多造船廠紛紛倒閉。從九十年代開

7、始，他們 不吝巨額投資，一悔改去要緊靠人工的狀況，采納高度機械 化和自動化的焊接設(shè)備和焊接機械人，成立起仿形切割線和 各類部件的自動焊接生產(chǎn)線，節(jié)省了大量人力，且大大提高 了生產(chǎn)率，使生產(chǎn)本錢大幅度下降，似有重整旗豉，再度崛 起的勢頭。3,激光焊和電子束焊的應(yīng)用在瑞典激光和電子束技術(shù)在金屬切割和焊接方面應(yīng)用 進(jìn)展專門快。初期只用于電子元件等精細(xì)產(chǎn)品和鈦、鋅等易 氧化的珍貴金屬材料的激光焊和電子束焊，此刻已應(yīng)用到儀 表、車輛乃至造船和核工業(yè)。CO2激光器的功率已達(dá)到 25k皿 能夠用來焊接厚板。由于激光焊接容易實現(xiàn)機械化，它在汽 車制造業(yè)中的應(yīng)用最為突生。如聞名的VOLV8司就用激光焊機械人焊接

8、轎車頂棚，斯堪尼亞卡車和客車公司用激光切 割底盤和后橋軸的坯料。電子束焊具有能量密度大、焊接熱 阻礙區(qū)窄、吸收氧、氮等氣體的可能性小等特點，瑞典 ABB 原子能公司用它將裝有核燃料的鋅合金管組焊到一路。到 1995年，瑞典全國激光焊機的數(shù)量已達(dá)到 120臺，電子束焊 機30臺，與北歐其它國家相較，其安裝數(shù)量遙遙領(lǐng)先。四、美國的先進(jìn)焊接工藝與設(shè)備林肯電氣公司是有悠長歷史的焊接設(shè)備及焊接材料生產(chǎn)廠家，總部設(shè)在美國的克利夫蘭，活著界11個國家設(shè)有17個分廠。1,焊接設(shè)備該公司生產(chǎn)各類型式的手工焊機、埋弧焊機、氣愛惜焊 及自愛惜焊機，每種焊機都有一個固定的生產(chǎn)線。該公司有一個焊接機械人部，所用的焊機、

9、焊材是本公 司的，而機械人及運算機硬件是法拿克公司的；機械人焊接 應(yīng)用程序軟件，那么由本公司依照用戶的不同要求開發(fā)。機 械人適用于焊縫短斷、位置多變的結(jié)構(gòu)的焊接，具重復(fù)精度 為 1m仇右。最近，該公司的這項技術(shù)已在杰弗船廠試用， 據(jù)稱，一旦實際投產(chǎn)，將有100余名工人會被從原先的職位 上替換下來。在氣愛惜焊方面，該公司推由了一種被稱為動力波表面 張力過渡的CO2焊接電源(STT),在純CO2氣體愛惜條件下， 用實芯焊絲施焊，電弧穩(wěn)固、飛濺很小，用于管子對口的單 面焊雙面成形時可取得超級良好的反面成形。只是售價較 高，約是一般CO2焊機的3倍(9000美元)。但該設(shè)備亦有缺 點，即其送絲機構(gòu)較為

10、笨重，因此在造船行業(yè)的銷售業(yè)績一 直不佳。他們決定推由一種多頭式的CO2氣體愛惜焊電源，以適用于造船行業(yè)中分段制造及船臺大合攏的焊接需求。其 大體思路是，一臺焊接電源可同時點燃三個電弧，從電源到 電弧的距離可達(dá)100nl并同時具有手工焊和氣刨的功能，即一機多人用，一機多功能。2. FCB拼板流水線該公司設(shè)計制造的 FCB拼板流水線由門架、磁床、襯墊 機構(gòu)、鋼板傳輸機構(gòu)組成，同日本及歐洲的模式大體一樣。 所不同的是，它靠具有壯大吸力的磁床來固定鋼板，不用在 坡口里封焊，采納I形坡口，對坡口的加工精度要求不高。 它所采納的焊劑是上下同種的，不像日本神鋼，還需要專門 的反面成形焊劑。它采納兩臺交流1200A的電源，前兩絲相串聯(lián)，后一絲獨立，減少了熱輸入，有效地避免了終端裂紋 的產(chǎn)生。當(dāng)板厚為16 mm時，每塊磁鐵的吸力約為 25kN,在15m長的焊縫雙側(cè)，共計布置這種磁鐵