焊接技术在机械制造业的应用

焊接技术在机械制造业的应用

尹文明,范伟强,张苗苗

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要：对于焊接工艺而言，自动焊接更有助于提升生产质量，降低管理成本，满足生产高效率的需求。与传统焊接不同之处在于，自动焊接能够对生产环节中的关键点进行科学处理，保证自动焊接技术应用的有效性。该技术无需人为干预就能够完成焊接工作，将其应用于制造业有助于提升生产质量，推动现代化制造业更好发展。

关键词：焊接技术；机械制造业；应用

1焊接技术特征与现状

焊接是工业生产中一项重要的生产加工手段，能够实现金属材料之间的融合连接，利用加热、加压等方式，促进金属原子产生结合与扩散作用，最终形成稳定持久的结合状态。焊接技术在我国的应用分为两个主要阶段，一是在20世纪80年代之前，以传统的手工焊接设备为主，利用焊接技术替代部分机械制造过程中的螺纹连接、铆接、铸造、锻造等方式，能在一定程度上降低生产成本，主要以人工操作的手提电焊机、氩弧焊机、二氧化碳气体保护焊的设备为主，自动化和成套化特征不明显。二是在20世纪80年代以后，从德国、美国等发达国家先后引进了技术更为成熟的成套焊接设备，一方面弥补了我国工业上焊接加工能力不足的问题，也在一定程度上引领了焊接技术与自动控制、机器人技术的结合，为焊接设备向数控化、精确化、复合化生产方向发展奠定了基础。进入21世纪以来，我国的焊接技术得到了快速发展，逐渐能够满足我国工业生产需求。据统计，2021年我国的钢材产量达到50091万t，据常规钢材用途来看，约有55%～60%的钢材会用于焊接加工，此外，铝合金、镁合金、钛合金的材料也有很高的焊接加工需求，有效刺激了我国焊接产业的发展。目前，从焊接技术的生产应用来看，先进的全自动焊接生产线逐渐在汽车制造、机械产品制造、医疗机械、农机生产等领域得到应用，配套的焊接技术逐渐从传统的电弧焊，向激光焊接、复合焊接、摩擦焊接等更先进的方向进步，具有自主知识产权的成套焊接生产线和控制系统普及率持续提高，焊接生产过程不仅向着高效、精确、智能方向发展，而且进一步实现绿色、节能、低消耗，进一步迎合了焊接加工市场需求。

2机械焊接与机械制造业概述

2.1机械制造业概述

机械制造业不仅涉及电机、农机、冶金机械、矿山机械等多个领域，而且涉及多个行业的精密仪器制造，为我国社会发展和国民经济建设提供各类技术装备。此外，机械制造业的水平也反映了我国工业发展水平和自动化发展水平，是国家工业化水平的重要标志之一，是我国重要的产业支柱。我国制造业生产的各类机械设备与我国居民的日常生产和生活息息相关，其自身的制造水平也直接影响着各行各业的生产经营和经济效益。因此，机械设备的制造和发展对机械焊接技术提出了更高的要求，机械焊接技术也是保证机械设备生产质量的重要因素。

2.2机械焊接概述

在机械焊接中，往往需要采用高温或高压的方法进行连接，但随着科学技术的发展，焊接也可以采用热塑性材料来充分提高机械设备的运行性能。此外，在机械焊接过程中，还需要对所消耗的能量进行分析和研究。机械焊接过程中常用的电源有激光、气体火焰、电子束等。在机械焊接行业中，为了更好地实现机械焊接的目的，可以根据焊接需要和不同的材料选择多种焊接方法。首先，可以根据需要连接的金属的特性进行高温处理。在进行特定的操作过程中，相关操作人员应先熔化部分金属形成熔池，待其充分冷却后再进行相关的焊接，在操作过程中可用熔补作为辅助，以提高机械焊接的速度和方便性。其次，对于某些低熔点焊缝，操作过程不需要对金属进行相关操作，只需利用焊缝毛细管的作用完成相关的金属连接。第三，某些材料不适合高温熔化和焊缝毛细管连接，因此可以根据其特点采用金属熔深连接方式。在实际应用中，为了达到理想的熔化效果，必须采用高压或振动的方法来实现材料熔点以下的金属对金属的熔化。

3焊接技术的分类

3.1全自动焊接生产装置

基于某企业机械生产进行分析，日常生产过程中，机械产品生产多采取手动焊接的方式。手动操作对于生产者身体带来影响，伴随着恶劣工作环境，导致生产者身体健康缺乏保障。人工生产的产品缺乏保障，残次品较多，产品质量差距较大，造成质量不稳定现象出现。工业技术不断发展，对于生产焊接有更高的要求，人工生产无法满足产品品质需求。因此，推动了自动焊接技术在行业内的发展。生产的焊接工具能够应用在较多行业中。当前仅有自动焊接技术还远远不够，结合智能化技术，完善自动化生产线，形成完整的生产流水线，利用自动焊接技术与生产线结合，实现高品质产品生产，提升生产效率。针对当前行业对产品的生产需求，为了保障生产质量与品质的需求，需要研发自动生产线，从硬件和软件2方面探究，对程序进行设计，实现连续自动生产。本文从较为常见的钢筋类构件焊接技术进行分析，通过对生产线关键技术进行研究，保障生产质量。

3.2人工焊接技术

1)手工电弧焊。手工电弧焊主要通过工人操作手提式电焊机或中大型轮式电焊机进行焊接作业，其利用电弧在空气中放电反应过程产生的能量作为热源，手工电弧焊具有设备成本低、使用简单、焊接灵活性高的特点，广泛应用于碳钢、铸铁、合金、不锈钢等金属材料加工领域。2)手工气体保护焊。严格来讲气体保护焊属于电弧焊的一种，是利用电弧原理实现对焊丝及金属的加热，其与普通电弧焊的区别在于利用二氧化碳、氩气等作为焊接过程中的保护气体，实现在焊丝与被焊接零件接触放电和金属熔化、融合的过程中降低空气中氧气、氮气等不利因素的影响，从而有效提高焊接质量与可靠性，且不易影响金属材料的理化性质。3)手工可燃气体焊。主要是利用可燃气体(如乙炔)等燃烧过程产生的高温将焊接材料或被焊接零件升温融化，实现材料之间的结合。

3.3自动化焊接专机

自动化焊接专机是结合焊接、机械、控制三要素形成的自动焊接设备。通过人工或者机械臂将工件摆放于工作台上，使用工具固定后，对焊件进行处理。自动焊接专机多为双丝焊接，能够更好地保障焊接效率。焊接缝隙不会出现断弧，有助于保障焊缝质量。利用传感器与检测设备，能够对焊缝轨迹进行跟踪，有效对参数加以调试。智能化焊接专机需要配合计算机系统、数据库等进行操作，能够极大程度简化人工操作，但是应用上存在一定的局限性，在焊件生产环节中应用相对较少。焊接专机机械系统分为传动轴、齿轮组等，通过齿轮开合结构，便于将焊接的工件及时取出。配合开关使用，能够基于齿轮开合与锁紧形成自动操作模式。通过对夹紧力进行调整，实现自动焊接；开合式齿轮焊接的驱动系统是保障自动焊接的动力装置之一。通过压缩空气将其排放到过滤器后，分别对控制气缸、齿轮等进行控制。具体操作时，需要明确PLC控制方案，通过对焊接工艺分析，估算出具体的性能和任务后，选择可编程控制器，对焊接专机进行控制。通过空心齿轮开合、锁紧，对页面中的各项按钮进行设置，确保符合焊接需求。

4结论

综上，机械的焊接操作是影响机械产品质量的重要因素。在实际的焊接操作过程中，其机械焊接的质量很容易受到内、外界环境的因素，如环境、人才、技术、设备等相关因素，其一旦受到因素影响就可能使机械焊接达不到社会生产需要，造成一定资源浪费，从而影响企业的经营效益。

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