焊接技術(shù)在工程機械行業(yè)中的應(yīng)用

彭學(xué)祥（葛洲壩集團五公司,湖北　宜昌　443000）

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焊接技術(shù)在工程機械行業(yè)中的應(yīng)用

彭學(xué)祥
（葛洲壩集團五公司,湖北宜昌443000）

摘 要：傳統(tǒng)手工焊接質(zhì)量比較差，工作效率低下，不能滿足市場競爭的需要。而且工程機械行業(yè)對焊接質(zhì)量嚴格，工程機械結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)普遍比較復(fù)雜且焊接工作量大，為了縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率進而降低生產(chǎn)成本，需要采用先進的焊接技術(shù)。本文分析焊接技術(shù)應(yīng)用特點，探討了幾種焊接技術(shù)在工程機械行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，旨在為焊接技術(shù)的深入研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù)；工程機械；應(yīng)用

1　工程機械行業(yè)焊接技術(shù)應(yīng)用特點分析

1.1焊前準備工序

（1）下料工序:不同厚度的板件采用不同的機器進行下料。薄板件一般采用等離子切割，中薄板件一般采用數(shù)控切割機、激光切割，中厚板件可采用火焰切割；（2）組對工序:由專業(yè)公司設(shè)計和制造拼點工裝可以在保證組隊精度的前提下簡化操作流程。液壓缸作為輔助成型的工具常用于拼點工裝的驅(qū)動，該方法對于大型工件，提高了組對精度保證了產(chǎn)品的一致性，且操作非常簡單實用。

1.2焊接工序

（1）焊接位置。焊接位置可用焊縫傾角和焊縫轉(zhuǎn)角進行表示，分為平焊、立焊、橫焊和仰焊位置等。焊縫位置是指手工電弧焊施焊過程的方位，焊工圍繞組焊件將焊縫焊接完畢，完成所有焊縫往往需要翻轉(zhuǎn)多次。焊接變位機型式很多，主要有單回轉(zhuǎn)、雙回轉(zhuǎn)、升降式單、雙回轉(zhuǎn)等，不同的型式適用于不同的工件。采用焊接變位機可以實現(xiàn)這種理想的焊接條件。工程機械結(jié)構(gòu)件的形狀大多不規(guī)則，變位機在使用時需要專用夾的配合。（2）焊接方法。在工業(yè)機械行業(yè)采用的焊接方法主要有兩種：埋弧自動焊與C02/MAG氣體保護焊。其中埋弧自動焊主要用于中厚板長直焊縫或環(huán)焊縫其他場合可采用C02/ MAG氣體保護焊。兩種焊接方法都具有電流密度大、熔深大的特點，比手工電弧焊的速度快，而埋弧自動焊的焊接速度又是C02/MAG氣體保護焊的2-3倍。此外埋弧自動焊作為優(yōu)選的焊接方法其焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠在焊接過程中沒有弧光、煙塵所形成的焊縫也相對美觀。C02/MAG氣體保護焊在焊接時采用富Ar混合氣體以減少熔渣的產(chǎn)生從而節(jié)省了清理的時間提高了總體效率。

2　焊接技術(shù)在工程機械行業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀探討

2.1大型結(jié)構(gòu)件拼點工裝應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

目前工業(yè)機械行業(yè)的焊接工藝的研究重點是拼箱精度和焊接質(zhì)量。高精度拼點工裝作為一種高精度組對、便捷通用性應(yīng)用的產(chǎn)品，在大型結(jié)構(gòu)件中廣泛使用。例如三維柔性工裝，它取代了劃線拼點作業(yè)模式。該焊接技術(shù)的理念是其采用模塊化、全裝配式裝備，其優(yōu)勢是拼箱精度高且產(chǎn)品一致性好。傳統(tǒng)作業(yè)模式，在移動后其重復(fù)定位精度會降低，三位柔性工裝采用高精度等距銷孔定位解決了這一難題。同時它還具有高通用性的特點，可以對不同尺寸的機構(gòu)件進行高效、快速地換模。但是該工裝對安裝精度的要求很高，不僅造價昂貴而且需要定期維護保養(yǎng)，增加使用成本。

2.2自動化焊接技術(shù)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國內(nèi)用工成本的提高，工業(yè)機械行業(yè)對焊接質(zhì)量有著更高的要求，機器人自動焊接工作站應(yīng)運而生。機器人自動焊接工作站由焊接用機器人（六軸集成的機械手）與各種系統(tǒng)設(shè)備組成。因為焊接用機器人一般只能上下工件，比較精細的焊接工作還需要其他系統(tǒng)的配合。相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備包括焊接系統(tǒng)、弧焊軟件控制系統(tǒng)、工件裝夾變位系統(tǒng)、高效除塵系統(tǒng)等。目前工業(yè)機械行業(yè)中使用的機器人（如ABB,KUKA,REIS,ARCMAN等）大多是由國內(nèi)供應(yīng)商采購的國外品牌機器人，我國主要自主開發(fā)焊接變位機、夾具等鋼結(jié)構(gòu)。

焊接專機作為另一種自動化焊接技術(shù)更受到焊工的青睞，因為焊接專機與機器人焊接工作站相比，其價格更低、保養(yǎng)更加容易、操作簡便實用。焊接專機專門為特定的工件和一定形狀的焊接接頭設(shè)計的，在焊接過程中實現(xiàn)自動化不需要焊槍來回擺動。對于要求不高的焊縫結(jié)構(gòu)（如形式單一的長直焊縫），要實現(xiàn)專機的功能需要焊接系統(tǒng)與直線運動機構(gòu)組合起來。有的工件在焊接過程中對工作環(huán)境要求很高或需要變位，則為了保證焊縫質(zhì)量，需要為焊接專機搭配變位機等系統(tǒng)設(shè)備。

2.3高強鋼焊接工藝應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

為保證機械結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量，焊接接頭的性能必須與母材相匹配，否則會成為薄弱部位。這就要求與低合金高強鋼相匹配的焊接材料在性能上應(yīng)與高強鋼性能一致。依托鋼鐵冶金技術(shù)的進步，低合金高強鋼性能上實現(xiàn)了潔凈化、強韌化，則焊接材料的性能也必須實現(xiàn)潔凈化和強韌化。我們在進行高強鋼焊接工藝評定試驗時發(fā)現(xiàn)，在接頭強度和伸長率符合規(guī)定的情況下接頭發(fā)生脆斷往往是由于韌性不足導(dǎo)致的。主要原因就是高強鋼的強度>800MPa，在焊接時焊縫金屬強韌性與母材匹配困難。且由于高強鋼強度較大，這種現(xiàn)象調(diào)節(jié)比較困難，不像調(diào)質(zhì)鋼（強度在400MPa左右）要獲得理想的強韌性只需使焊縫組織獲得細小的針狀鐵素體即可。

以起重機產(chǎn)品為例，其焊接工藝存在局限性，即采用的鋼板強度>1100MPa而與之匹配的焊絲強度則在1000MPa左右。高強鋼激光焊接工藝的熱源是連續(xù)或脈沖激光束，它可以直接融化待焊母材。這種焊接工藝突破母材與焊接材料強度不匹配的局限性，國外工程機械企業(yè)已對其開展研究，待工藝成熟就可廣泛應(yīng)用在高強鋼焊接中。傳統(tǒng)焊接技術(shù)是采用焊接材料過渡金屬元素，激光焊接省略這一復(fù)雜過程，而是用激光束融化母材，再用熔融金屬填充“激光束小孔”以此形成焊縫，提高了焊接速度。

3　結(jié)語

綜上訴述，目前工程機械行業(yè)增大了對高強鋼的需求，高強焊絲作為與高強鋼相匹配的構(gòu)件，對它需求也會增大。高強鋼激光焊接工藝現(xiàn)已成為工程機械行業(yè)關(guān)鍵焊接技術(shù)之一，該工藝突破傳統(tǒng)焊接技術(shù)的局限，可提高產(chǎn)品開發(fā)的速度。由于工業(yè)機械結(jié)構(gòu)的焊接難度不斷加大對焊接技術(shù)的要求也隨之增高，因此應(yīng)該不斷加大對焊接技術(shù)的深入研究，探究新的焊接技術(shù)以促進我國工業(yè)機械行業(yè)的發(fā)展。

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DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.241