吳稚鑫

摘要：焊接監(jiān)測(cè)技術(shù)是基于以上特定需求所開(kāi)發(fā)的一種對(duì)焊接設(shè)備作業(yè)過(guò)程進(jìn)行顯示、記錄和處理的監(jiān)測(cè)技術(shù)，它能夠?qū)附庸に噮?shù)范圍進(jìn)行限定，以實(shí)現(xiàn)焊接規(guī)范作業(yè)，能夠?qū)附幼鳂I(yè)的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)記錄形成作業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)，以對(duì)焊接作業(yè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，能夠?qū)附舆^(guò)程中出現(xiàn)的設(shè)備故障進(jìn)行記錄和分析，確定故障類型以便于快速確定故障性質(zhì)和解決故障問(wèn)題。通過(guò)后期的人工處理，還能發(fā)揮焊接質(zhì)量控制、成本控制、焊接生產(chǎn)節(jié)拍控制等多種潛力。

關(guān)鍵詞：焊接監(jiān)測(cè)技術(shù);軌道客車;應(yīng)用

1焊接監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本功能及應(yīng)用

雖然各種類型焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能不盡相同，但是一般都具備焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)、焊接信息管理、焊接數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計(jì)分析等基本功能。中車唐山機(jī)車車輛有限公司通過(guò)引入應(yīng)用德國(guó)HKS焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行了使用功能延伸，在焊接質(zhì)量控制、焊接生產(chǎn)管理、焊接定額管理等管理中發(fā)揮了較好的作用，收到了較好的效果。

1.1焊接信息管理功能及應(yīng)用

通過(guò)在焊接設(shè)備上安裝焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)將記錄下所有的焊接過(guò)程參數(shù)（焊接電流、電弧電壓、送絲速度及焊接時(shí)間），以及相關(guān)的產(chǎn)品信息（產(chǎn)品、批次、操作者、焊縫編號(hào)、焊接的日期及時(shí)間等）。所有的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)里，便于日后對(duì)感興趣的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，在二次開(kāi)發(fā)時(shí)提供有效的數(shù)據(jù)。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)合生產(chǎn)信息，能夠獲取大量關(guān)于焊接生產(chǎn)和焊接質(zhì)量控制的重要信息。

首先，利用焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的焊接信息檢索功能，能夠通過(guò)輸入相關(guān)的信息在大量數(shù)據(jù)中快速篩選出所需信息。如：輸入操作者名稱就會(huì)把該操作者所有的焊接信息檢索出來(lái)并集中顯示，用以查看操作者的作業(yè)記錄;輸入焊接作業(yè)日期能夠?qū)?臺(tái)焊接設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)的作業(yè)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有利于掌握焊接設(shè)備應(yīng)用程度;輸入某一工件的編號(hào)，能夠統(tǒng)計(jì)出焊接這一工件所需的焊接時(shí)間。

另外，利用焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)焊接工時(shí)定額。以往只是對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，材料及工時(shí)消耗的情況進(jìn)行粗略地評(píng)估，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的材料消耗及工時(shí)作精確統(tǒng)計(jì)可以幫助管理人員真實(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)產(chǎn)品成本進(jìn)行核算（產(chǎn)品消耗焊絲數(shù)量、消耗電能以及工時(shí)情況等），并幫助管理人員在物流安排及生產(chǎn)安排上更加實(shí)際，實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)。還可以通過(guò)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)功能，可以對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品情況、操作者生產(chǎn)的情況以及產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)，便于了解一段時(shí)間內(nèi)某種產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、質(zhì)量情況及操作者的生產(chǎn)情況。

從焊接質(zhì)量控制的角度，焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)λ械暮附由a(chǎn)信息及焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，包括操作者的姓名或工號(hào)、產(chǎn)品名稱及相關(guān)信息、焊接作業(yè)時(shí)間、焊接過(guò)程中的真實(shí)焊接工藝參數(shù)等作業(yè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)完整的產(chǎn)品可追溯性功能

1.2焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)功能及應(yīng)用

通過(guò)對(duì)影響焊接質(zhì)量的焊接電流、電弧電壓等參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，并確定焊接工藝參數(shù)的允許公差范圍，對(duì)每個(gè)焊縫都可以有針對(duì)性地建立工藝專家?guī)臁＠纾诙鄬佣嗟篮傅倪^(guò)程中對(duì)打底、填充及蓋面焊的工藝要求是不一樣的，在焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)時(shí)，可以調(diào)用焊縫對(duì)應(yīng)的工藝要求對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)焊接，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以在規(guī)定的采樣頻率（10Hz或25Hz）下，對(duì)焊接作業(yè)的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并結(jié)合前期對(duì)該焊縫的設(shè)定參數(shù)范圍對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，給出質(zhì)量系數(shù)，如系數(shù)小于3為合格。這對(duì)于驗(yàn)證焊接工藝制訂的合理性、保證焊接工藝規(guī)范（WPS）的有效落實(shí)，都具有重要的數(shù)據(jù)參考價(jià)值。

如果焊接過(guò)程中產(chǎn)生異常問(wèn)題，如焊絲管堵塞、焊絲送絲機(jī)出現(xiàn)故障、焊接坡口和組對(duì)間隙發(fā)生明顯變化，都會(huì)影響送絲速度而影響焊縫表面成形，焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都會(huì)以報(bào)警燈亮起、報(bào)警聲響起等方式進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警并記錄，提示焊接人員及時(shí)處理，從而避免過(guò)多焊接缺陷的產(chǎn)生，保證焊縫的質(zhì)量。

還可根據(jù)前期對(duì)焊縫的定義進(jìn)行分析、評(píng)定，并給質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)有問(wèn)題或有問(wèn)題趨勢(shì)的焊接及時(shí)報(bào)警。通過(guò)運(yùn)用焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)功能，能夠掌握整個(gè)焊接過(guò)程焊接工藝參數(shù)的穩(wěn)定情況，以協(xié)助分析焊接過(guò)程中可能出現(xiàn)坡口異常以及焊接缺陷問(wèn)題。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，能夠?qū)囬g現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室服務(wù)器和辦公室PC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，辦公室人員可以隨時(shí)通過(guò)辦公室電腦對(duì)焊接生產(chǎn)的情況、質(zhì)量的情況及過(guò)程參數(shù)進(jìn)行查看，并對(duì)感興趣的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印，這樣，更方便管理者及技術(shù)人員對(duì)焊接生產(chǎn)更有效地監(jiān)督、管理。通過(guò)操作辦公室電腦，能夠操控焊接車間的監(jiān)控設(shè)備，無(wú)須再進(jìn)入焊接現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室進(jìn)行操作。

2焊接監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)以某型客車轉(zhuǎn)向架橫梁為例，運(yùn)用焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，篩選了一條橫梁的焊接數(shù)據(jù)。通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)信息，得出了表1中的焊接數(shù)據(jù)。

從焊接質(zhì)量評(píng)估角度分析，并通過(guò)分析焊接參數(shù)，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)焊縫的焊接工藝參數(shù)均偏小。從表1可見(jiàn)，從對(duì)焊接工藝參數(shù)的監(jiān)測(cè)上看，該橫梁總共焊接6道焊縫，平均焊接電流為241.39A，而焊接工藝文件中規(guī)定的焊接電流范圍是250～280A，表明焊接工藝文件規(guī)定的電流范圍偏高。因此將文件中規(guī)定的焊接電流范圍調(diào)整為230～260A。平均電弧電壓為27.96V，工藝文件中規(guī)定的電弧電壓范圍是27～31V，表明工藝文件規(guī)定的電弧電壓范圍內(nèi)合理。送絲速度的實(shí)際監(jiān)測(cè)值為8.88m/min，工藝文件規(guī)定送絲速度范圍是8～10m/min，規(guī)定合理。從而通過(guò)焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)記錄統(tǒng)計(jì)的參數(shù)驗(yàn)證了焊接工藝文件的合理性，并有效指導(dǎo)了工藝文件的完善修改。

從焊絲統(tǒng)計(jì)信息來(lái)看，焊接1條橫梁實(shí)際消耗焊絲自身質(zhì)量為2.51kg，考慮到焊絲損耗情況，1條橫梁給出3kg的消耗定額即能滿足生產(chǎn)需求，而之前給出的焊絲定額為每條橫梁3.5kg，表明之前給出的焊絲定額過(guò)高，通過(guò)修改焊絲定額至每條橫梁3kg，每條橫梁焊絲定額減少0.5kg，以生產(chǎn)100輛車轉(zhuǎn)向架計(jì)算，能夠節(jié)省焊絲定額200kg。

從對(duì)焊接作業(yè)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)來(lái)看，1條橫梁的純焊（6道焊縫的焊接起?；r(shí)間差累加）時(shí)間為31.34min，而擬訂的生產(chǎn)節(jié)拍為60min，焊接時(shí)間占比僅53%，表明焊接輔助時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。通過(guò)實(shí)地分析，發(fā)現(xiàn)工件裝卡和調(diào)用程序的時(shí)間達(dá)到15min，操作者對(duì)于橫梁焊接前的操作步驟不夠緊湊，通過(guò)細(xì)化焊接作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)一步明確了焊接操作步驟，縮短了焊接作業(yè)時(shí)間，將生產(chǎn)節(jié)拍縮短至50min，提高了焊接生產(chǎn)的效率。

結(jié)束語(yǔ)：

通過(guò)大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出：工藝參數(shù)和焊接順序是影響焊接質(zhì)量的主要因素，影響程度占85.35%。因此，焊接工藝過(guò)程的監(jiān)控是控制好轉(zhuǎn)向架焊接質(zhì)量的重中之重。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚宗湘，張偉杰，蔣德平.焊接材料數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[J].電焊機(jī)，2012，42（4）：49-50.