自动化焊接技术在薄板成型中的应用

刘晨  高泽伟   张晓晨 兰颖洁 胡宇杰 

摘要：随着我国制造业的飞速发展，和人们对创造业需求的增加，以往传统的焊接技术已经无法满足当前需要，因此焊接技术也随之往自动化方向发展。自动化焊接技术可以通过各种组合形式，解决薄板焊接变形等问题，且能有效提高焊接质量和焊接效率。基于此，本文针对自动化焊接技术在薄板成型中的应用，进行深入分析，并阐述了自动化焊接技术的技术要点，展开讨论，以供日后制造业参考借鉴。

关键词：自动化；焊接技术；薄板成型

在船舶企业中，薄板焊接成型问题一直被十分重视，在焊接过程中，极易因局部受热不均匀导致焊接变形，而自动化焊接技术就可以有效解决这方面的问题。焊接工艺的自动化发展是日后的必然趋势，在船舶制造业得到了广泛应用。当前我国船舶焊接自动化率高达百分之四十五，本文结合实际情况，通过几个方面，对自动化焊接技术在薄板成型中的应用进行详细介绍。

1. 自动化焊接技术概述

1. 自动化焊接技术的定义

自动化焊接技术是指在焊接时，装置或者机器在无需人参与的情况下，只需要按照程序指令，就可以完成相关工作的过程^[1]。自动化技术可以实现在焊接过程和焊接生产中的自动化，确保焊接质量的稳定性，从而提高焊接效率。

2. 自动化焊接技术的重要性

焊接工作环境恶劣，自动化焊接技术解放了劳动力，引进了新型技术。它的普及是制造业未来发展的大趋势，比如在船舶制造业，它可以有效提高焊接效率，解决薄板焊接变形等问题，保证了薄板成型的质量。

2. 自动化焊接技术在薄板成型中的应用

1. 钢料加工阶段

1. 平板的拼接

在进行六毫米以下的薄板的拼接时，其正反面都采用使用二氧化碳气体保护自动焊的方法来进行焊接，此种方法虽然成型美观，但是工艺繁琐、效率低且质量非常不稳定^[2]。因此又引进细丝埋弧焊技术，可以有效提高焊接质量和焊接效率，但是与二氧化碳气体保护自动焊相比，细丝埋弧焊成型不够美观，焊接变形较大。基于此现象，决定采取合焊的方式，这样既可以成型美观又能保证焊接质量和焊接效率。而对于薄板拼接工艺，有如下要求：

1. 对于钢板对接间隙要严格把控，3毫米的板材对接间隙要在1毫米之内，6毫米及以下的板材对接间隙在1.5毫米至2毫米之间，除此之外还要在坡口位置倒角^[3]。

2. 在进行平板拼接前，将专用压板器均匀放置在焊缝的两侧，且间距大约为500毫米，尽量靠近焊缝，直到焊缝冷却后再移动。为了防止板材起边翘起，使用马板固定好板材周边，压板器要应用垫铝板等防磁手段，防止磁偏吹现象的发生，再焊接作业中保证焊接的质量。

3. 在进行焊接前，要充分打磨定位焊部分，定位焊焊点均匀分布，其间距是50毫米，直径为5毫米，焊点高度不可以超过钢板表面0.5毫米，以此保证焊缝表面的质量。

4. 使用单面定位焊焊接定位焊面，4毫米至6毫米之间的板材，要在打磨后直接采用细丝埋弧焊的方法完成焊接。

5. 在进行平板拼接焊接的过程中，细丝埋弧焊方法要选用2毫米的焊丝，二氧化碳气体保护自动焊方法选用0.8毫米的焊丝^[4]。

2. 平面板架的焊接

在薄板成型的整个过程中，薄板平面架的焊接效果起到关键作用，薄板平面架的焊接技术不当会直接影响到后续船体成型质量。只有在焊接有序、板架均匀受热、焊脚尺寸一致的前提下进行焊接，才能保证板架成型的效果。为满足上述要求，引进自动角焊小车，此种方式焊接平面板架可以提高自动化焊接量，甚至高达焊缝总长的百分之八十。而对于平面板架装配和焊接工艺，作如下要求：

1. 需要在专用平台上进行装配。

2. 在进行平面板架结构的装配时，要保证不透光，装配间隙小于0.5毫米。

3. 定位焊均匀分布，其间距在50毫米左右，不能使用拉杆进行固定，需要在整个结构的一侧定位焊。

4. 在进行焊接前，在钉焊好的结构两边，放置厚度在25毫米到35毫米之间的条形压铁，直到焊缝冷却再移动。板架边缘不需要刚性固定，以此确保焊接应力自由释放。

5. 薄板平面再进行焊接的过程中，将其焊脚高度（K）保持在0.9K-1.0K之间。

2. 分段建造阶段

1. 分段反造时甲板结构的焊接

分段反造时，将甲板或者平台作为基本操作面，选择坡口时，板厚如果不小于五毫米，对解缝就可以使用陶制衬垫，达到理想效果，实现双面成型。板厚如果不足五毫米，就只能使用二氧化碳气体保护自动焊的方法焊接，以此来保证焊接质量，且使焊缝成型更加美观。

2. 舷侧板架的安装、焊接

在进行焊接方法的选择时，舷侧结构线型较小的船体，可以将其舷侧结构组成平面板架进行焊接，完成焊接后再将整体安装在分段上，这种方式不但可以节省安装时间，还可以有效控制薄板成型。为了使成型美观，采用二氧化碳气体保护自动焊的方法在内侧焊接和外侧盖面。

3. 分段总组、坞台搭载阶段

分段总组、坞台搭载指的是，把分段合成总段后，再将总段吊至船台搭载或船坞搭载，从而形成完整的船体施工过程。分段总组、坞台搭载阶段对于合拢缝的焊接手法，也是采取在盖层面使用二氧化碳气体保护自动焊的方法，和分段建造阶段类似

^[5]。

结束语:

综上所述，对于船舶整体的美观效果来说，薄板成型的质量起到关键作用，而薄板成型方面还存在很多技术问题，是当前船舶行业主要探讨的问题。自动化焊接技术在薄板焊接中的应用效果极好，控制了薄板焊接变形问题，减少了焊接变形等现象的发生，有效提升了工作效率，提高了薄板成型的质量。除此之外还具有成本低、飞溅少、清理方便等优点。希望以后可以总结更多经验，结合实践大胆创新，提高焊接技术水平，为船舶制造行业做出贡献。

参考文献：

[1] 杨楠, 李伟, 姚德生. 自动化焊接技术在薄板成型中的应用[J]. 农家科技（下旬刊）, 2019 (2):298.

[2] 杨楠, 李伟, 姚德生. 自动化焊接技术在薄板成型中的应用[J]. 农家科技(下旬刊), 2019(2).

[3] 马千里, 李亚斋, 孔令鑫,等. 自动化焊接技术在薄板成型中的应用[J]. 电力技术研究, 2019, 1(4):P.27-28.

[4] 张江涛. 自动化焊接技术在薄板成型中的应用与管理分析[J]. 南方农机, 2018, 49(19):28-28.

[5] 叶思远, 高刚毅. 自动化焊接新技术在机械制造中的应用分析[J]. 南方农机, 2020, v.51;No.346(6):154-155.