自动化焊接技术在薄板成型中的应用

赵博

摘要：将自动焊接应用到机械焊接领域，能够使机械产品的使用寿命和精密度得到有效地提高，缩减了机械的加工时间，使企业的竞争优势得到增加，有效地降低了企业的投入生产成本，节省了生产材料与资源，利于企业的可持续发展，在临床上值得进行大力推广。

关键词：自动化焊接；薄板成型；应用

前言

现代科技技术、系统技术的推进让自动化越来越贴近人们的生活，促进了焊接技术的发展，使得焊接朝着自动化的方向迈进，为我国焊接行业注入了强大的生命力。自动焊接加工技术是将自动焊接加工原理、自动控制、机械运动有效控制相结合的一种自动化加工设备和技术，它从根本上实现了对焊接加工过程的完全自动化，使得与工件夹紧机构、托料夹紧机构、焊枪夹紧机构等装置的焊接形成了一体化的机制，能够对焊接工件和其他焊接设备的零部件进行定位和自动安装，所以在一定程度上推动了高效、节能、环保的焊接方式的出现。在新形势下，自动化焊接技术将会愈发受到人们的重视，并广泛地被应用于各行各业中。

1自动焊接技术重要性分析

毋庸置疑，自动焊接技术在未来的应用将会愈加广泛。首先，在人力成本逐渐高涨的今天，要想缓解企业生产中的成本投入压力，就必须推动其自动化技术的应用。其次，对于焊接工艺而言，其工作强度大，容易使工作者疲劳，而无法长时间工作，由此推动自动化技术是大势所趋。其三，随着社会的发展，加工制造产品日益向着重型化、精密化的方向发展，制造生产中对焊接工艺的含量和质量也提出了更高需求，传统手工焊接操作已经无法满足新时代生产需求。且手工生产效率不高，焊接质量更是有待提高，特别是批量生产时，更是无法保证质量和按期完成任务，因此必须推动自动化技术的应用。

2自动焊接技术原理分析

自动焊接加工技术的广泛应用本身就是将焊接加工过程从手动转变为完整的机械化、自动化加工过程。传统焊接（主要指手动焊接）通过自动引燃所消耗的电弧，再通过手动将焊接所消耗的电弧通过焊条进行补充或者焊条推进以此方式来继续维持电弧的长度，基于灵活的方式通过手工的移动完成了焊接加工过程中所有加工程序。自动焊接技术不同，它是利用一定的现代电子技术、数字技术完成以往的手工焊接过程，使得整个焊接过程出现自动化、机械化。自动焊接技术是由以下几个部分组成：负责进行左右上下或者是转动的导轨床体、转动机构、气动尾顶滑台机构、负责安装加工软件的工件夹紧机构、负责进行焊接的焊接机构、负责行动指令的焊枪夹持机构。其中数字化应用是现代科技与焊接技术的有效融合，是利用电脑高速、精确的运算，使整个焊接过程自动化，使自动焊接技术得到发展和应用，进而更精准地替代人力操作不好掌握的因素。

3试验研究

对于薄板的焊接，综合焊接效率、质量、变形等方面因素考虑，只有采用高速焊接，才有可能降低焊接热输入，减小焊接变形，提高焊接效率。

3.1 试验条件选择

结合I 型坡口双面埋弧焊经验，焊接电流I=650±15A，电弧电压U=35±1V，速度V=30m/h 时，不同电流种类和极性埋弧焊I 型坡口对接焊缝成型。改变埋弧焊的焊丝直径会改变给定的电流密度，当其它焊接参数不变而焊丝直径减小时，弧柱直径随之减小，即电流密度增大，会造成焊缝宽度减小，熔深增加。在综合考虑焊接速度对单位时间内的焊接热输入的影响与焊材填充量之间关系的前提下，选择采用φ3.2mm 埋弧焊丝，I 型对接坡口，直流反接型电源极性作为试验条件。

3.1.1 焊接设备与焊接材料

焊接设备选择唐山开元特种设备有限公司生产的ZD5-630E 直流埋弧焊设备；焊材选择韩国现代φ3.2mm 的H-14 埋弧焊丝、S-707T 焊剂、CMB-G22衬垫、铁粉（IRN）；试验板材选择5-7mmAH36 级船用高强钢。

3.1.2 坡口形式与装配间隙

根据I 型坡口对接试验的熔深情况， 5-7mm 薄板，0-2mm 间隙I 型对接坡口能满足所需要的熔深，理论上可以实现埋弧焊单面焊双面成型；对于间隙超过2mm 的I 型对接坡口，预先在坡口内填充与板厚相同高度的铁粉（IRN）来保证正常焊接。

3.1.3 焊接参数

根据埋弧焊I 型坡口对接试验的熔深情况，结合提高焊接速度来减小焊接热输入的要求。通过多次试验研究和对试验参数的不断改进，得到能满足焊缝成型和焊接质量要求的焊接参数范围。

3.2 焊缝成型与焊接质量

以6mm 板0-1mm 间隙I 型对接坡口FAB 埋弧焊试验焊缝为例，整条焊缝MT、RT 探伤检测结果合格，焊缝无气孔、夹渣、裂纹、未焊透等缺陷。焊缝正、反面成型均匀、光亮，焊缝外观成型和尺寸满足相关要求。

3.3 焊缝力学性能

（1）冲击试验，在表面焊缝中心（Cap WM）、熔合线(Cap FL)、熔合线+2(Cap FL+2)位置取样进行20℃冲击韧性试验。按船级社规范换算成10×10×55mm 试验冲击值，最小冲击值为85.5J，平均冲击值为105J，满足船级社规范最低值34J 的冲击要求。

（2）拉伸试验，对焊缝进行横向拉伸试验，试验结果合格。

（3）弯曲和硬度试验，弯曲试验所用弯头直径24mm，弯曲角度180°，试验结果合格。硬度试验所测数值，最大值为HV205，满足船级社规范最大硬度值不超过HV350 的要求。

（4）宏观金相试验,对焊缝接头断面进行宏观检测，焊缝与母材熔合良好，未发现肉眼可见焊接缺陷。

结束语

综上所述，机械制造加工过程，需要相关企业充分明确零件加工标准要求，基于加工流程的合理规划，对先进和相适应的加工工艺流程加以科学应用，同时还应该全面考量机械加工工艺对零件加工精度的影响因素，把预防及优化改进工作做好，有效减少加工环节的误差，为加工精度及生产过程的经济效益、生产质量等提供全面保障。

参考文献：

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