自动化焊接技术在薄板成型中的应用与管理分析

陈盼

引言

结合某型高速船钢质结构的建造，阐述了在薄板焊接成型质量控制过程中，针对船体建造流程和船体结构特点，制定详细的焊接施工工艺。通过采用多种自动化焊接方式以及不同焊接方式的组合，有效控制了薄板的焊接变形，使该船薄板结构的整体成型效果达到了国内领先水平。总结的大量自动化焊接技术在薄板成型中的应用经验，可供业内同行参考使用。

1自动化焊接技术的发展

现阶段，自动化技术已经遍布各行各业中，成为衡量行业技术发展水准的重要标准。自动化焊接技术也是焊接技术领域的先进技术代表，实现焊接的自动化操作，主要是借助计算机控制技术和智能控制技术对工业机械设备等进行控制、调节、下达指令、检测等，让机械设备能够按照要求进行相关的工艺操作，进行焊接处理。目前，自动化焊接技术的发展为焊机工艺技术的稳定、产品质量和性能的提升等都带来了积极效应，自动化焊接技术的不断进步也获得了很多喜人的成绩，例如机器人自动化焊接技术、智能焊机、全自动专用焊接技术、数控焊接技术等，都成为自动化焊接技术中的突出技术代表，得到了越来越多的应用，自动化焊接技术发展对于工业生产发展意义重大。

2钢料加工阶段

2.1平板的拼接

2.1.1薄板拼接方法的选择

对于6mm以下薄板的拼接，按以往的经验，正反面焊接均采用CO2气体保护自动焊进行。该种焊接方法虽然使得焊缝成型美观，但也存在工序繁杂、效率底、焊接质量不易控制等缺点。考虑到CO2气体保护自动焊的诸多缺点，引进了细丝埋弧焊技术，利用Ф2.0mm焊丝对4mm~6mm薄板进行自动化焊接，大大地提高了焊接效率和焊接质量。细丝埋弧焊的焊缝成型不如CO2气体保护自动焊美观，相对而言，其焊接变形也较大。为此，经过对船体薄板结构特点和在实船上所处位置的仔细分析，既考虑焊接效率又兼顾焊缝表面成型效果，尝试采用组合焊，并取得了成功。在焊缝设计时，强调将细丝埋弧焊焊缝放在有结构一侧（一般为舱室内侧），在甲板面和通道两侧尽量设置CO2气体保护自动焊焊缝。

2.1.2薄板拼接工艺要求

1）严格控制钢板对接间隙，3mm板材拼接对接间隙不大于1mm，6mm及以下板材拼接对接间隙控制在1.5mm~2mm之间（板材拼接焊缝间隙仅适用于CO2气体保护自动焊），并且在坡口处倒角。2）定位焊焊点直径为5mm，焊点间距为50mm，均匀分布。焊前对定位焊部位进行打磨，焊肉磨平高度约为0~0.5mm，焊点高度不能超过钢板表面0.5mm，以免影响焊缝表面质量。3）采用单面定位焊，先焊接定位焊面，翻身后，除3mm板材需清根后焊接外，4mm~6mm板材打磨后直接采用细丝埋弧焊进行焊接。4）平板拼接前将磁性压码或专用压板器均匀放置在焊缝两侧，磁性压码间距为500mm左右，板材周边用马板固定，防止板材翘起。在不影响焊接的情况下，磁性压码或专用压板器应尽量靠近焊缝，待焊缝冷却后方可移开。磁性压码应采用防磁措施（在靠近焊缝一侧的磁性压码旁垫上铝板），避免造成焊接作业时产生磁偏吹现象，影响焊接质量。5）平板拼接焊接时，CO2气体保护自动焊选用Φ0.8mm实芯焊丝，埋弧自动焊选用Φ2.0mm焊丝，此种焊接方法仅适用于4mm~6mm板材的拼接。

2.2平面板架的焊接

2.2.1平面板架焊接方法的选择

薄板平面板架的焊接效果是薄板成型的关键，该工序焊接方法使用不当会直接影响后续工序乃至全船薄板整体成型质量。要想板架成型效果好必须做好以下三点：1）焊脚尺寸一致且趋近设计尺寸下限；2）板架整体受热均匀；3）做到焊接有序。自动角焊小车是同时满足前两点要求的不二选择。结构安装时应考虑自动焊小车的利用率情况。在平面板架结构安装时，应将方向一致且数量多的结构先安装。一般情况下，先安装全部纵向结构，使用自动角焊小车焊接后，再安装横向结构。由于形成了十字相交结构形式，须将小车的轨道用特定的工装垫平，分段焊接横向结构。此种方法焊接的平面板架，自动化焊接量最高可达到焊缝总长的80%以上。

2.2.2平面板架装配、焊接工艺要求

1）使用专用平台装配、焊接，平台表面平面度保证在±1mm/5m。2）平面板架结构装配间隙应控制在0.5mm以下，尽量做到"不透光"。3）定位焊分布均匀，间距为50mm为宜，并只在结构的一侧定位焊，不得使用拉杆固定。4）焊前使用厚度为25mm~35mm、宽度为300mm的条形压铁，放置在预先钉焊好的结构两侧，待焊缝冷却后方可移开。为使焊接应力能够自由释放，板架边缘无需刚性固定。5）单道焊缝由中向两端施焊，多道焊缝由中向两侧交错施焊，型材同一侧焊缝一次性焊接完毕后再焊另一侧焊缝。6）平板板架焊接时采用CO2气体保护自动角焊进行，选择Φ0.8mm焊丝，焊前打磨清理待焊部位，其焊接规范如下：电流70A~90A；电压18V~20V；小车行走速度：350mm/min~400mm/min。

3分段建造阶段

3.1分段反造时甲板结构的焊接

分段反造时，一般以甲板或平台为基本操作面，将板材直接铺于胎架上，然后进行板材拼接、划线、结构件安装、焊接等作业，其施工要点与平板的拼接、平面板架的焊接类似。不同之处是在坡口的选择上，当板厚大于或等于5mm时，对于对接板缝就可以尝试使用陶质衬垫，实现单面焊双面成型的效果；当板厚小于5mm时，就只能选择CO2气体保护自动焊（使用带有摆动功能的自动焊小车）进行焊接，以确保焊接质量和焊缝成型美观。

3.2舷侧板架安装、焊接方法的选择

对于深V船型或舷侧结构线型不大的船体而言，其舷侧外板由于横向线型多为斜直线型或直线型，所以舷侧结构十分适合形成板架后整体安装。为了提高焊接自动化率和薄板成型质量，在设计时将舷侧结构组成平面板架在钢加阶段进行焊接，最后在分段建造阶段整体安装到分段上，这样既节省了工时又有利于薄板成型控制。所以，其焊接方法与钢加阶段平面板架的焊接相同。为提高外板横焊缝的美观程度，引进自动焊摆头小车，使用CO2气体保护半自动焊（药芯）在结构内侧焊接，外侧气刨清根，CO2气体保护自动焊（实芯）盖面。此种工艺有效地杜绝了外板横焊缝的"双眼皮"问题，大大地提高了外板横焊缝的美观程度。立对接焊缝比照以往手工焊缝的成型效果也有很大提高。这样，除艏艉分段外板有部分焊缝手工焊外，其余外板焊缝均实现了自动焊盖面，焊缝成型效果极佳。

结语

就自动化焊接技术在薄板成型应用中的发展前景来看，未来随着相关电子科技、信息技术、计算机技术、数控技术、智能化技术的进一步发展，焊接机器人的性能将更加完善，将为工业生产带来更大的经济效益，推动我国行业企业的技术进步，增强各行业之间的技术交流，为新旧动能转换推动我国经济建设快速发展做出积极贡献。

参考文献

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[2]刘占起，张文明，王新宇.机器人在薄板焊接中的应用[J].电焊机，2016，46(10)：66-68.

[3]张海沧.机器人单面焊双面成形技术在开式铝型材薄板的应用[J].黑龙江科技信息，2014(36)：53.