STEPHEN COLE，KEVIN BEARDSLEY

軌道焊接并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，在整個(gè)焊接過(guò)程中，焊工需要嚴(yán)格按照焊接參數(shù)進(jìn)行焊接，從而獲得能夠滿足煉油、電力、化工和相關(guān)行業(yè)苛刻要求的關(guān)鍵焊縫。

早期軌道焊接技術(shù)開(kāi)發(fā)于半個(gè)世紀(jì)以前，作為一種自動(dòng)焊接技術(shù)，其主要依靠模擬技術(shù)，用以替代管道的直線手工焊方法。模擬軌道焊接系統(tǒng)依賴于操作者的技能和復(fù)雜的設(shè)置、焊前準(zhǔn)備以及工藝流程，從而獲得高質(zhì)量的最終產(chǎn)品。

從宏觀的角度，這個(gè)從早期模擬單元到數(shù)字軌道焊接系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，不僅可以滿足軌道焊接工藝的特殊應(yīng)用和要求，也解決了來(lái)自質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面的挑戰(zhàn)。圖1、圖2所示數(shù)字技術(shù)也可以彌補(bǔ)焊接和制造業(yè)中既缺乏理論知識(shí)又缺乏較高操作技能的操作者的問(wèn)題。更易控制的電弧參數(shù)，既可以控制變形和熱輸入水平，又可以提供更快的行走速度和更大的熔敷量。

設(shè)備的安裝、控制和維護(hù)都更加簡(jiǎn)單，加上數(shù)字化平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)（見(jiàn)圖3），可比普通模擬系統(tǒng)提供更多的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、更高的生產(chǎn)效率和更高的質(zhì)量。數(shù)字化軌道焊的快速發(fā)展使得制造商可以解決不斷提高的各種要求，包括設(shè)備的靈活性、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率要求。

數(shù)字化帶來(lái)更好的穩(wěn)定性

軌道焊接系統(tǒng)中的數(shù)字技術(shù)可以在不同的設(shè)備中保持穩(wěn)定性，如果一個(gè)工廠有大量這樣的設(shè)備，可以通過(guò)不斷的設(shè)備升級(jí)來(lái)解決各種問(wèn)題，如圖4所示。以前的模擬技術(shù)會(huì)使不同的機(jī)器間存在各種不同的變量，操作者需要人工去解決各種不同的問(wèn)題，這將使設(shè)備的維護(hù)成本大大提高。

圖1

圖3

圖2

圖4

伴隨模擬軌道焊接系統(tǒng)的挑戰(zhàn)從使用開(kāi)始便產(chǎn)生了，或者對(duì)于任何模擬系統(tǒng)而言，這些挑戰(zhàn)都是固有的。每一個(gè)模擬設(shè)備都要求在進(jìn)行實(shí)際工作以前，必須模擬運(yùn)行狀態(tài)來(lái)驗(yàn)證。

在模擬系統(tǒng)中，每一個(gè)功能和操作都是獨(dú)立和特殊的回路。為了保證每一臺(tái)模擬設(shè)備的可靠性，操作者必須測(cè)試每一個(gè)功能。這種調(diào)試耗費(fèi)大量的時(shí)間和成本。實(shí)際上，在實(shí)際使用前，一般都需要幾天的時(shí)間來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)模擬軌道焊接機(jī)器并驗(yàn)證它的運(yùn)動(dòng)。

數(shù)字軌道焊接系統(tǒng)則不同，它比模擬系統(tǒng)更容易進(jìn)入使用狀態(tài)，而且也能很好的保持這個(gè)狀態(tài)。唯一要做的就是確認(rèn)焊接回路的運(yùn)動(dòng)和各個(gè)功能。甚至設(shè)備閑置一兩個(gè)月后，軟件還可以很好地控制其他系統(tǒng)特征。

伴隨內(nèi)置如此多的調(diào)節(jié)軟件包，程序可以不斷被更新、上傳并修復(fù)故障，或者解決其他的性能問(wèn)題。對(duì)于所有機(jī)器，這些問(wèn)題都可以持續(xù)、快速和節(jié)約成本地解決，相比于模擬系統(tǒng)的人工檢測(cè)、調(diào)試和維護(hù)要省力得多。

數(shù)字交換是關(guān)鍵

軌道焊接系統(tǒng)受益于各種系統(tǒng)組件的數(shù)字本質(zhì)。例如，具有數(shù)字焊接電源分組的數(shù)字運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以提供通過(guò)數(shù)字交換協(xié)議的好處。

數(shù)字交換允許更快、更可靠和更經(jīng)濟(jì)的設(shè)備性能。以前，焊接系統(tǒng)的表現(xiàn)就是被控制它的模擬回路所限制。例如，模擬信號(hào)只能在有限的距離傳輸，因?yàn)樾盘?hào)會(huì)衰落或者由于距離太遠(yuǎn)而“耗盡”，所以只好在數(shù)據(jù)的完整性上妥協(xié)，同時(shí)限制了焊接系統(tǒng)組件間電纜的長(zhǎng)度。

數(shù)字交換促進(jìn)更快的信號(hào)傳輸，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性，并且簡(jiǎn)化了布線。它加快了數(shù)據(jù)傳輸速率，減少了延遲，提高了焊工的表現(xiàn)。它也可以更好地聯(lián)合機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和焊接的步驟，使得產(chǎn)生一個(gè)更加可控的電弧，并獲得應(yīng)用程序特定的波形，有助于控制焊縫中關(guān)鍵位置的熱輸入。

數(shù)字交換也可以使得生產(chǎn)監(jiān)控更容易，而這一點(diǎn)是軌道焊接的一個(gè)迫切需要。數(shù)字技術(shù)使高速信息交換成為可能，可以采用軟件工具來(lái)追蹤設(shè)備的使用情況和所處狀態(tài)。它也使得操作者可以設(shè)置限制并在焊后及時(shí)反饋，從而可以提供成千上萬(wàn)的焊縫信息儲(chǔ)存。

如前所述，數(shù)字協(xié)議還提供了一個(gè)可擴(kuò)展的框架，允許根據(jù)工程的改變進(jìn)行軟件升級(jí)，而不需要模塊的更換。

完全數(shù)字化和機(jī)械化的軌道焊接系統(tǒng)的軟件驅(qū)動(dòng)設(shè)置允許通過(guò)軟件升級(jí)進(jìn)行設(shè)備升級(jí)，而不需要增加硬件。制造商不再需要隨著每一次行業(yè)的進(jìn)步拆掉舊的機(jī)器，購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備。對(duì)于大量設(shè)備的擁有者來(lái)說(shuō)，以前都習(xí)慣于購(gòu)買(mǎi)設(shè)備，但是這些設(shè)備遲早會(huì)過(guò)時(shí)，而機(jī)械化、數(shù)字化的系統(tǒng)就不會(huì)，因?yàn)樾碌能浖?jí)就可以使設(shè)備跟上潮流。

例如，林肯電氣將系統(tǒng)的升級(jí)作為焊接電源升級(jí)的一部分。使用數(shù)字交換，軟件識(shí)別圍繞電源的各組件，上傳對(duì)應(yīng)各組件的軟件升級(jí)，從而保持系統(tǒng)始終處于最新?tīng)顟B(tài)。假設(shè)公司制造一種新的波形功能，這種波形可以使用相同的電力，提供加強(qiáng)的根部焊縫性能、更快的行走速度或者更大的焊縫熔敷效率。它可以通過(guò)升級(jí)系統(tǒng)軟件，從而加入新的功能，而不僅僅是波形控制（見(jiàn)圖5），還可以用相同的電弧提供更好的性能，這是過(guò)去所沒(méi)有的。這給了全新一代機(jī)械化、數(shù)字化軌道焊接系統(tǒng)提供了一個(gè)更長(zhǎng)的生命周期。

圖5 為新技術(shù)或者特殊應(yīng)用量身定制的新方法或者波形可以很容易地更新，從而增強(qiáng)焊接性能

來(lái)自焊接系統(tǒng)的更多需求

公司目前設(shè)計(jì)的軌道和其他焊接系統(tǒng)充分考慮未來(lái)的能力，使新的軟件能夠迎接未來(lái)挑戰(zhàn)的焊接。這種發(fā)展是至關(guān)重要的，如新材料和新工藝定義了當(dāng)前焊接行業(yè)，并且行業(yè)也隨著新技術(shù)不斷發(fā)展。

近年來(lái)推出的焊接方法和工藝，大大提高了焊接速度和材料焊接性的范圍。軌道焊接系統(tǒng)的多功能性，越來(lái)越數(shù)字化和機(jī)械化的性質(zhì)及其可隨著焊接工藝和材料發(fā)展在能力方面的可增長(zhǎng)性，證明了它在應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)上的不可或缺。當(dāng)焊工知道這些設(shè)備可以提供正確的參數(shù)和步驟，并且可以制造出高質(zhì)量的最終產(chǎn)品時(shí)，他們就不用思考材料和工藝，這樣生產(chǎn)效率就提高了。

更容易使用，解決熟練焊工短缺的問(wèn)題

高技能焊工的稀缺已經(jīng)不是新聞。最新軌道焊接系統(tǒng)數(shù)字化和機(jī)械化的性質(zhì)解決了這個(gè)挑戰(zhàn)，其通過(guò)讓整個(gè)工廠的所有設(shè)備具有一致性，保證整個(gè)工廠的設(shè)備能在很長(zhǎng)一段時(shí)間進(jìn)行高質(zhì)量并且可重復(fù)的焊接。

老式的模擬軌道焊接設(shè)備布滿旋鈕和開(kāi)關(guān)。其復(fù)雜性要求使用者必須記住開(kāi)關(guān)的位置和設(shè)置，不僅減慢了操作速度，也更容易產(chǎn)生操作者的失誤。

新科技已經(jīng)更多地在用戶界面上產(chǎn)生激烈的競(jìng)賽，對(duì)于熟悉視頻游戲的操作者來(lái)說(shuō)，過(guò)渡到焊接的過(guò)程不必完全重新培訓(xùn)他們的頭腦反應(yīng)。例如，新的APEX?3000軌道氣體金屬電弧焊接系統(tǒng)采用多用途按鈕和開(kāi)關(guān)。這使操作者關(guān)注控制面板的一塊很小的區(qū)域就可以了，而不用記住一大塊按鈕和旋鈕的布局，如圖6所示。這個(gè)新設(shè)計(jì)帶來(lái)了非常直觀的感覺(jué)，類(lèi)似視頻游戲控制者的操作感。

更簡(jiǎn)單的控制和更簡(jiǎn)單的維護(hù)以及系統(tǒng)之間的穩(wěn)定性，還有簡(jiǎn)單的操作界面，都顯示數(shù)字化、機(jī)械化的軌道焊接系統(tǒng)已經(jīng)整裝待發(fā)，并且將繼續(xù)隨著焊接行業(yè)的改變需求不斷發(fā)展。

圖6 新設(shè)計(jì)帶來(lái)了非常直觀的感受以及類(lèi)似視頻游戲控制者的操作感