工程机械焊接自动化技术

孙洪伟

摘要：现阶段，工程机械焊接自动化、智能化水平较高，各种精度高、性能稳定切割设备与焊接设备，以及焊接自动化控制技术、人工智能技术、远程操控技术等的应用，提升了焊接工艺参数的准确性，保证了自动化焊接的精度。本文针对工程机械焊接自动化发展现状、自动化技术类型及具体的应用途径进行了分析，以期作为工程焊接自动化技术应用实践中的参考借鉴。

关键词：工程机械；机械焊接；焊接自动化技术

在工程机械焊接作业中，面对着结构复杂、厚度较大及强度较高的钢材，焊接技术难度与质量风险性高，对于焊接技术自动化水平有着较高的要求。焊接自动化技术具有自动控制、自动纠偏、自适应等功能，在工程机械焊接中的应用，可减少焊接质量缺陷，提高焊缝成形质量，解决了半自动与手工焊接效率低、劳动强度高、焊缝成形差等问题。

1.工程机械焊接自动化发展现状

1.1切割下料设备

工程机械行业在焊接自动化、信息化、智能化的今天，对于焊接工件切割的精度有着较高的要求。现阶段，切割下料常用的设备有激光切割机、数控精细等离子切割机、数控火焰切割机、切割机器人等，不同类型的切割下料设备，切割的精度、工作效率、下料精度等均存在着一定的差异。在工程机械焊接自动化技术的推动下，自动化切割下料设备逐渐取代传统的金加工与手工切割方式，其中切割机器人、数控精细等离子切割机具有在自动化工程机械焊接中应用的良好优势，两种设备切割下料精度高，无需进行二次加工，并减少了清渣工作量。

1.2焊接设备

在工程机械焊接领域，薄板件、中厚板、壁厚大于40mm的结构件，需采用不同的焊丝与焊接方法，应用较多的是二氧化碳与氩气混合气体保护焊，以及还有细丝气体保护焊、富氩混合气体保护焊、埋弧焊等，分别适用于薄板件、中厚板与厚板。目前工程机械使用的焊接设备有如下几种，一是逆变焊机，如逆变直流手工弧焊机、逆变氩弧焊机、逆变半自动气体保护焊机等，焊接的电能消耗低于非逆变焊机；二是数字化焊接电源，保证了焊接设备使用的稳定性，在焊接自动化中应用的优势是集中与智能控制；三是焊接机器人与焊接自动化成套装备，进一步的提高了工程机械焊接自动化水平，焊接性能更加的可靠，使工程机械焊接由自动化时代迈入了智能化发展阶段。

1.3焊接材料

焊接材料直接关系到工程机械自动化焊接的质量，由于工程机械行业气体保护焊应用较为普遍，相应的增加了气体保护焊焊丝的使用量，常用的焊丝有实芯焊丝与药芯焊丝，前者适用于混合气体保护焊，在自动化焊接中应用表现良好。后者适用于二氧化碳气体保护焊，利用率高，焊接品质好。在工程机械轻量化设计及焊接自动化技术应用的影响下，高强度钢在工程机械钢材总量占比中逐渐增加，相应的增加了对高强度焊丝及桶装焊丝的需要。

2.工程机械焊接自动化技术类型及应用

2.1自动控制技术

以工程机械焊接机器人工作站为例，采用了数字控制技术，打造出集成化控制系统，实现对焊接过程的跟踪控制，进一步提高了焊接的精度与稳定性。依托于数字控制技术打造的自动控制系统，实时采集机器人焊接作业过程中的技术参数，通过对焊接数据的汇总、分析及挖掘，可作为后续焊接工艺参数调整中的依据。而且通过数据可视化分析技术的应用，实时将分析结果呈现在屏幕上，操作人员根据分析结果进行焊接的控制与调整。智能控制技术的应用，赋予自动化控制系统识别、判断、决策的能力，焊接机器人可适应更加复杂的作业条件，自动调整与优化焊接过程，并且通过焊接技术参数的输入，系统自动生成焊接作业方案，即可保障焊接精度，又可提高焊接效率。

2.2网络通信技术

网络通信技术是工程机械焊接自动化的信息数据传输机制，在自动化焊接过程中，利用网络建立焊接终端与控制端的连接，实现对自动化焊接的一体化与集约化管理。焊接自动化整合了软件编程、自动控制系统与焊接装备，远程通信技术在其中的应用，实现了实时监测、脱机编程、故障诊断、远程维护等功能。一方面在焊接作业过程中，利用安装在焊接设备上的各种传感器、仪表等，采集设备焊接作业过程中形成的数据信息，达到实时监测的目的。另一方面依托于网络跟踪监控焊接过程，控制系统对采集的数据进行分析、比对与判断，评估设备作业状态，检查设备是否存在故障，或者是运行异常，然后对设备进行作业参数的调整，实现对设备故障的自检与自纠。

2.3远程操控技术

工程机械焊接自动化并未实现完全的自动化，仍然需要人工操作的介入，对焊接作业过程进行控制、调整及监测。所以在焊接自动化控制系统中采用了远程操控技术，操作人员在发现焊接设备运行出现异常时，立即在控制端关停设备，根据控制系统的故障提示，判断故障发生的原因，然后在控制端进行焊接工艺参数、设备作业参数等的调整，及时的排除故障，达到远程操作控制自动化焊接的目的。焊接自动化设备在焊接作业过程中，受到工作条件、自身性能及人工操作等多方面的影响，具有发生运行故障与异常的可能性，在故障发生后，焊接人员与系统操作人员，根据系统故障提示、故障表现，在控制平台进行试验、观察与分析，确定故障发生的原因及出处，制定维修与故障排查方案，加快故障排除的速度，减少因设备故障问题而导致的生产损失。

2.4焊接机器人

焊接机器人的系统构成复杂，采用了精密设备，利用机械手臂精准定位工件，并在焊接过程中跟踪电弧、调整焊接姿态，自动化与柔性化焊接程度高，提升焊接质量的稳定性与可靠性。焊接机器人集成了自动控制技术、焊接技术、人工智能技术、电子技术等，具有自主学习、识别、判断、决策等能力。在工程机械焊接自动化中的应用，可自动跟踪焊缝质量、实时监测焊缝偏差、自动调整焊接轨迹，具备焊接自适应能力，可用于复杂的工程机械焊接作业条件。焊接机器人在一定程度上取代了人工焊接，极大的降低了劳动强度，焊接人员无需在焊接现场进行操作，通过监控系统及自动控制系统就可掌握焊接现场的各项情况，改善了焊接人员的工作条件。

结语：现代工程机械焊接自动化技术发展迅速，焊接装备的自动化、集成化与智能化程度持续提升，使得自动控制、数字控制、网络控制及智能控制技术得到了良好的应用，降低工程机械焊接劳动强度的同时，改善焊接作业条件，提高焊接的精度与稳定性，充分发挥出焊接自动化的人性化、柔性化及智能化优势，助力于工程机械焊接行业的高质量发展。

参考文献：

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[2]周燕阳,范伟.焊接自动化技术发展现状及未来展望[J].中国金属通报,2021,(6):14-15.