集裝箱自動化焊接技術(shù)現(xiàn)狀及可行性分析

摘 要：經(jīng)濟新常態(tài)下，傳統(tǒng)的人工或半自動焊接效率低，已經(jīng)無法滿足集裝箱日益增長的需求。鑒于此，筆者結(jié)合自身經(jīng)驗，對集裝箱自動化焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，并圍繞技術(shù)可行性展開探討，旨在為推動集裝箱自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用提供良好的參考價值。

關(guān)鍵詞：集裝箱;自動化焊接;發(fā)展現(xiàn)狀;可行性

前言

集裝箱是全球規(guī)?；?、標準化、適用于快速裝卸、可反復(fù)使用、具有足夠可靠性及強度的一種運輸載體，同時還可以用于貨倉、房屋等，在現(xiàn)實社會中具有良好的適用場景，需求前景廣闊。而焊接作為集裝箱加工制造中的重要一環(huán)，傳統(tǒng)人工或者半自動化的焊接模式已經(jīng)難以契合時代發(fā)展的需求，如何構(gòu)建集裝箱自動化焊接體系至關(guān)重要。

1 集裝箱的結(jié)構(gòu)組成

集裝箱是一種標準化通用產(chǎn)品，從機械結(jié)構(gòu)上分析，主要包含四側(cè)側(cè)板、前墻板、底架、頂板、門端板等構(gòu)成，其中每一部分作為一個焊接部套，分別由若干零件拼焊而成。頂端結(jié)構(gòu)主要前頂角加強板、頂板、后頂板加強板組成;底架主要由底橫梁、底側(cè)梁、鵝頸槽等部件而成;前端結(jié)構(gòu)主要由角件、前角柱、前墻板門檻、前楣等組件構(gòu)成;側(cè)壁結(jié)構(gòu)主要由頂側(cè)梁、側(cè)板等部件構(gòu)成;門端結(jié)構(gòu)主要由門板、鎖桿、門檻、后角件、門楣等構(gòu)成。

只有了解集裝箱的機械結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，才可以不同結(jié)構(gòu)、不同焊縫下集裝箱自動化焊接類型，為技術(shù)的發(fā)展提供鋪墊。

2 集裝箱自動化焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，我國機械化及自動化水平不斷提升，機器人焊接及專機智能化焊接已經(jīng)逐步滲透至傳統(tǒng)手工焊接領(lǐng)域，在集裝箱行業(yè)不斷得到運用。

對于集裝箱前端結(jié)構(gòu)焊接而言，前墻波紋板塊與前楣、前檻之間的波紋連續(xù)焊接基本實現(xiàn)了自動化焊接，目前已經(jīng)有一種用于集裝箱前墻板的自動焊接裝置，利用焊縫軌跡識別裝置對焊縫自動跟蹤，并利用焊槍進行焊接，不需人員進行焊接操作，保證焊接質(zhì)量，且大幅度提升作業(yè)效率，適用于批量化生產(chǎn);同時波紋板與頂橫梁之間波紋連續(xù)焊接已實現(xiàn)了自動化。但是，受集裝箱結(jié)構(gòu)及焊接技術(shù)的影響，目前仍有一些結(jié)構(gòu)處在手工或者半自動焊接模式。如前墻板角柱與角件的焊接、波紋板與頂橫梁之間的固定點焊、底架焊接中底橫梁、底側(cè)梁之間的拼接與焊接、門端件的組焊等。同時，對于一些較小結(jié)構(gòu)標準件而言，在進行組焊時基本上還是通過人工固定點焊與連續(xù)焊接，工人勞動強度大，生產(chǎn)效率低，已經(jīng)很難滿足工業(yè)自動化生產(chǎn)的要求。所以，結(jié)合當(dāng)前我國面向集裝箱的焊接技術(shù)而言，從集裝箱自動化焊接發(fā)展來看，為推行集裝箱的自動化焊接技術(shù)，現(xiàn)階段主要需要解決的是集裝箱焊接中對一些非標準復(fù)雜構(gòu)件難定位、空間受限、焊縫多且軌跡復(fù)雜、構(gòu)件形狀不規(guī)則等的問題。重點需要解決的是各種非標準復(fù)雜小構(gòu)件的自動焊接問題，是未來集裝箱自動化生產(chǎn)發(fā)展的重點攻堅領(lǐng)域。

3 集裝箱自動化焊接技術(shù)的可行性分析

我國是世界集裝箱生產(chǎn)大國，集裝箱制造是勞動密集、材料密集型行業(yè)。集裝箱用工有40%以上為焊接工人。在集裝箱的生產(chǎn)工藝流程中，焊接是將材料永久鏈接，焊接工藝直接影響到集裝箱產(chǎn)品的質(zhì)量。對于不規(guī)則的集裝箱部件，在焊接過程中存在焊件沿焊縫方向厚度不一致、曲面形狀復(fù)雜等問題，導(dǎo)致在直線段的焊縫成形與在曲面波內(nèi)斜邊段的焊縫成形不能保持一致，進而導(dǎo)致在直線段焊接與在波內(nèi)斜邊段焊接的焊縫的質(zhì)量不一樣，進而制約集裝箱的生產(chǎn)質(zhì)量。而通過運用自動化焊接技術(shù)，對集裝箱焊接機器人應(yīng)用技術(shù)人研發(fā)，在集裝箱制造過程中的焊接工藝進行機器人應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，通用應(yīng)用點焊、弧焊機器人，組合配套相應(yīng)工藝工裝，改進集裝箱焊接制造工藝，提高集裝箱制造的自動化程度，提高集裝箱生產(chǎn)效率，從實踐層面具備良好的可行性。

首先，科技的發(fā)展為集裝箱焊接自動化的實現(xiàn)提供了良好的現(xiàn)實條件。對于集裝箱制造而言，焊接自動化已成為影響焊接技術(shù)的生產(chǎn)點，如何在墻板、底架、頂板、門端板等銜接處做好焊縫跟蹤，實現(xiàn)監(jiān)控焊縫軌跡，尤其是對于波紋板的曲面化焊接，根據(jù)焊槍運動軌跡來實現(xiàn)曲線焊縫跟蹤變化，來對焊槍運動軌跡進行智能化控制。當(dāng)前，技術(shù)的不斷提升、算法的不斷優(yōu)化將為焊接的自動化技術(shù)提供有利條件。

其次，機器人是實現(xiàn)集裝箱自動化控制的關(guān)鍵。對于集裝箱焊接而言，采用智能機器人，借助于焊槍運動軌跡控制技術(shù)、焊縫識別技術(shù)、專家數(shù)據(jù)庫技術(shù)等代替人工來進行焊接控制。當(dāng)前，我國機器人產(chǎn)生在上一輪經(jīng)濟發(fā)展中實現(xiàn)了從小到大、從無到有的重大突破，目前已經(jīng)形成了一百余家從事機器人研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、工程應(yīng)用以及零部件配套的產(chǎn)業(yè)集群，其中40余家上市公司在股市上形成了具有機器人概念的高技術(shù)板塊，同時以abb、庫卡、安川電機、發(fā)那科四大家族為代表的國外機器人企業(yè)占據(jù)中國機器人市場90%以上的市場份額，為實現(xiàn)智能化焊接提供了有力條件。

最后，焊接電源是影響焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵。機器人自動化設(shè)備是確保自動追蹤焊縫軌跡的關(guān)鍵，而氣保焊、氬弧焊、埋弧焊等配套機器人的焊接電源則是影響焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵。當(dāng)前，我國配套機器人焊接電源技術(shù)日趨成熟，如山東奧太的逆變電源，唐山開元的埋弧焊電源、MEGMEET的機器人焊接電源等，發(fā)展十分迅速，這也為集裝箱的自動化焊接提供了有力支撐。

綜上所述，焊接技術(shù)的提升、機器人市場的大力拓展、焊接電源的配套等的不斷發(fā)展，為集裝箱自動化焊接提供了良好的可行性。

結(jié)束語

對于龐大的集裝箱制造行業(yè)而言，傳統(tǒng)的手工焊接已經(jīng)難以滿足時代發(fā)展的需求。智能機器人、焊縫識別、焊接專家?guī)煜到y(tǒng)、集裝箱專用焊接工裝等進行集成開發(fā)，解決集裝箱焊接生產(chǎn)的柔性化需求，以自動焊接代替人工焊接，提高焊接效率，減輕工人勞動強度等問題。集裝箱實現(xiàn)自動化焊接是后續(xù)發(fā)展的主流趨勢，因此充分做好焊接技術(shù)研發(fā)、提升配套機器人電源質(zhì)量、做好相應(yīng)焊縫跟蹤、焊縫檢測等，才可以使得集裝箱自動化焊接技術(shù)不斷提升，實現(xiàn)集裝箱的高質(zhì)、高效生產(chǎn)！

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作者簡介：肖秀呂，東方國際集裝箱（廣州）有限公司，男，1983年3月，湖南省安仁縣，本科，職稱：無，研究方向：機械設(shè)計制造及其自動化。