楊世生

（山東新馬制藥裝備有限公司，山東 淄博 255086）

對(duì)于焊接工藝而言，自動(dòng)焊接更有助于提升生產(chǎn)質(zhì)量，降低管理成本，滿足生產(chǎn)高效率的需求。與傳統(tǒng)焊接不同之處在于，自動(dòng)焊接能夠?qū)ιa(chǎn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)處理，保證自動(dòng)焊接技術(shù)應(yīng)用的有效性。該技術(shù)無(wú)需人為干預(yù)就能夠完成焊接工作，將其應(yīng)用于制造業(yè)有助于提升生產(chǎn)質(zhì)量，推動(dòng)現(xiàn)代化制造業(yè)更好發(fā)展。

1 自動(dòng)焊接的關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)械生產(chǎn)過程中，焊接生產(chǎn)作業(yè)想要保證加工質(zhì)量與完成時(shí)間。需要工作人員熟練掌握焊接技術(shù)原理，能夠精確的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行焊接，保證焊接質(zhì)量。而自動(dòng)焊接技術(shù)不僅要求員工掌握焊接原理，還需要明確核心技術(shù)。焊接技術(shù)中一些關(guān)鍵性的技術(shù)多是依靠傳感器，對(duì)焊接作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管。實(shí)際檢測(cè)過程中，通過傳感器收集焊接運(yùn)動(dòng)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過程的監(jiān)控。同時(shí)按照焊接運(yùn)動(dòng)控制操控動(dòng)作，對(duì)運(yùn)行軌跡進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，從而考察軌跡運(yùn)行是否合理，總結(jié)自動(dòng)運(yùn)行的核心技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵性問題進(jìn)行分析，提出有效的解決方案。

1.1 機(jī)械技術(shù)

機(jī)械技術(shù)多數(shù)是利用機(jī)械設(shè)備完成，通過安裝裝置，保證設(shè)備正常運(yùn)行。近些年來(lái)國(guó)內(nèi)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過程中，研發(fā)出了焊接機(jī)器人，并將其作為主要的設(shè)備在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)。是當(dāng)前機(jī)械生產(chǎn)中，應(yīng)用的生產(chǎn)技術(shù)之一。

1.2 傳感技術(shù)

傳感技術(shù)主要指的是，利用實(shí)時(shí)感應(yīng)設(shè)備為基礎(chǔ)，利用設(shè)備對(duì)運(yùn)行狀態(tài)加以感應(yīng)，能夠根據(jù)設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況反饋給后臺(tái)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)加以判斷。管理人員需要在發(fā)現(xiàn)問題后，及時(shí)對(duì)問題進(jìn)行處理。當(dāng)前自動(dòng)焊接的傳感技術(shù)，能夠保障處于復(fù)雜環(huán)境下，滿足檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.3 自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)需要人員掌握焊接理論，并且明確自動(dòng)化運(yùn)行原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的全面監(jiān)控。能夠根據(jù)控制系統(tǒng)對(duì)存在的問題進(jìn)行分析總結(jié)，保證生產(chǎn)線的整體生產(chǎn)質(zhì)量，提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

1.4 系統(tǒng)技術(shù)

系統(tǒng)技術(shù)是對(duì)完整焊接過程的表現(xiàn)，通過整合功能，形成系統(tǒng)的運(yùn)行模式。對(duì)不同功能進(jìn)行管理，推動(dòng)焊接技術(shù)更有效的創(chuàng)新優(yōu)化，落實(shí)自動(dòng)焊接技術(shù)發(fā)展工作。

2 機(jī)械加工領(lǐng)域自動(dòng)焊接技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 應(yīng)用發(fā)展需求

近些年，隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展。各國(guó)行業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)領(lǐng)域相互對(duì)比，能夠發(fā)現(xiàn)發(fā)展的重點(diǎn)都放在了自動(dòng)化技術(shù)上。機(jī)械制造領(lǐng)域尤其注重自動(dòng)化技術(shù)，積極的探尋自動(dòng)焊接技術(shù)，這是因?yàn)樽詣?dòng)焊接能夠持續(xù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量以及加工產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)焊接加工難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需求，無(wú)論是生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量，還是生產(chǎn)效率，都無(wú)法與自動(dòng)焊接技術(shù)想比擬。需要大力推廣自動(dòng)焊接技術(shù)，從而突破傳統(tǒng)手工焊接帶來(lái)的生產(chǎn)問題。

在自動(dòng)焊接出現(xiàn)后，生產(chǎn)過程中，無(wú)論是生產(chǎn)效率還是質(zhì)量都有著顯著提升。依據(jù)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)焊接技術(shù)制造的產(chǎn)品，能夠進(jìn)一步保障產(chǎn)品品質(zhì)，從而推動(dòng)行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量提升。自動(dòng)焊接技術(shù)能夠推動(dòng)機(jī)械加工發(fā)展，為行業(yè)發(fā)展注入活力。并基于時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)出發(fā)，針對(duì)不同方面對(duì)焊接技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更全面的部署，加強(qiáng)自動(dòng)焊接技術(shù)與機(jī)械加工之間的契合度，提升行業(yè)產(chǎn)品運(yùn)行質(zhì)量。

2.2 應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前國(guó)內(nèi)機(jī)械加工產(chǎn)生實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)，有更多環(huán)節(jié)在向自動(dòng)化方向發(fā)展。自動(dòng)焊接技術(shù)在加工領(lǐng)域占據(jù)重要位置，加工過程中，自動(dòng)焊接技術(shù)能夠作為核心技術(shù)對(duì)零件等進(jìn)行生產(chǎn)。有助于全面保障生產(chǎn)質(zhì)量，并在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程中，合理使用自動(dòng)焊接技術(shù)，減少前期準(zhǔn)備時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，促使加工過程更加嚴(yán)謹(jǐn)，打造精密的產(chǎn)品。

3 自動(dòng)焊接技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用

當(dāng)前焊接產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，普遍朝向精密化和高效化發(fā)展，精密化成為驗(yàn)證自動(dòng)焊接技術(shù)的重要判斷要素。自動(dòng)焊接無(wú)需人為操作，能夠保障操作的安全性，有著良好的應(yīng)用前景。通過分析當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域機(jī)械加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用，探究更高效的生產(chǎn)方式，確保生產(chǎn)設(shè)備能夠始終滿足生產(chǎn)要求。

3.1 焊接機(jī)器人

焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)由控制器、電源等構(gòu)成。通過焊接機(jī)器人工作站保證焊接工作開展，具備較長(zhǎng)的使用壽命。能夠利用數(shù)字總線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的處理。焊接機(jī)器人具有較高的數(shù)字化特點(diǎn)，能夠保證焊接質(zhì)量，適用于復(fù)雜焊件生產(chǎn)中，更多是應(yīng)用在機(jī)械制造企業(yè)中。

3.2 自動(dòng)化焊接專機(jī)

自動(dòng)化焊接專機(jī)是結(jié)合焊接、機(jī)械、控制三要素形成的自動(dòng)焊接設(shè)備。通過人工或者機(jī)械臂將工件擺放于工作臺(tái)上，使用工具固定后，對(duì)焊件進(jìn)行處理。自動(dòng)焊接專機(jī)多為雙絲焊接，能夠更好地保障焊接效率。焊接縫隙不會(huì)出現(xiàn)斷弧，有助于保障焊縫質(zhì)量。利用傳感器與檢測(cè)設(shè)備，能夠?qū)缚p軌跡進(jìn)行跟蹤，有效對(duì)參數(shù)加以調(diào)試。智能化焊接專機(jī)需要配合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等進(jìn)行操作，能夠極大程度簡(jiǎn)化人工操作，但是應(yīng)用上存在一定的局限性，在焊件生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)用相對(duì)較少。

焊接專機(jī)機(jī)械系統(tǒng)分為傳動(dòng)軸、齒輪組等，通過齒輪開合結(jié)構(gòu)，便于將焊接的工件及時(shí)取出。配合開關(guān)使用，能夠基于齒輪開合與鎖緊形成自動(dòng)操作模式。通過對(duì)夾緊力進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接；開合式齒輪焊接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是保障自動(dòng)焊接的動(dòng)力裝置之一。通過壓縮空氣將其排放到過濾器后，分別對(duì)控制氣缸、齒輪等進(jìn)行控制。具體操作時(shí)，需要明確PLC控制方案，通過對(duì)焊接工藝分析，估算出具體的性能和任務(wù)后，選擇可編程控制器，對(duì)焊接專機(jī)進(jìn)行控制。通過空心齒輪開合、鎖緊，對(duì)頁(yè)面中的各項(xiàng)按鈕進(jìn)行設(shè)置，確保符合焊接需求。

3.3 OTC機(jī)械臂焊接工藝

電焊機(jī)器人用于任務(wù)強(qiáng)度較大的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)要求在于傳動(dòng)精度，想要保證焊接質(zhì)量。一是控制好精度，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量一致性，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化的自動(dòng)化焊接。另外一點(diǎn)，就是保證工件裝配精度，對(duì)工件質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)檢驗(yàn)，精度參數(shù)不得超出誤差范圍，精確的計(jì)算后根據(jù)參數(shù)進(jìn)行焊接。采取軸聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行模式，通過電機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操控，便于調(diào)整和維護(hù)。

3.4 全自動(dòng)焊接生產(chǎn)裝置

基于某企業(yè)機(jī)械生產(chǎn)進(jìn)行分析，日常生產(chǎn)過程中，機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)多采取手動(dòng)焊接的方式。手動(dòng)操作對(duì)于生產(chǎn)者身體帶來(lái)影響，伴隨著惡劣工作環(huán)境，導(dǎo)致生產(chǎn)者身體健康缺乏保障。人工生產(chǎn)的產(chǎn)品缺乏保障，殘次品較多，產(chǎn)品質(zhì)量差距較大，造成質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象出現(xiàn)。工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)于生產(chǎn)焊接有更高的要求，人工生產(chǎn)無(wú)法滿足產(chǎn)品品質(zhì)需求。因此，推動(dòng)了自動(dòng)焊接技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的發(fā)展。生產(chǎn)的焊接工具能夠應(yīng)用在較多行業(yè)中。當(dāng)前僅有自動(dòng)焊接技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，結(jié)合智能化技術(shù)，完善自動(dòng)化生產(chǎn)線，形成完整的生產(chǎn)流水線，利用自動(dòng)焊接技術(shù)與生產(chǎn)線結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)，提升生產(chǎn)效率。針對(duì)當(dāng)前行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，為了保障生產(chǎn)質(zhì)量與品質(zhì)的需求，需要研發(fā)自動(dòng)生產(chǎn)線，從硬件和軟件2方面探究，對(duì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)。本文從較為常見的鋼筋類構(gòu)件焊接技術(shù)進(jìn)行分析，通過對(duì)生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，保障生產(chǎn)質(zhì)量。

（1）生產(chǎn)線自動(dòng)調(diào)直技術(shù)。鋼筋類構(gòu)件生產(chǎn)的原材料，通常選擇直徑不超出15mm的小直徑鋼筋。受到運(yùn)輸過程中各項(xiàng)因素影響，原材料投入加工環(huán)節(jié)中，或多或少發(fā)生變形的情況。需要在自動(dòng)化加工過程中，對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行處理。為了實(shí)現(xiàn)鋼筋自動(dòng)化生產(chǎn)，保證后期焊接的質(zhì)量，不會(huì)出現(xiàn)焊接偏移、間斷等問題影響鋼筋生產(chǎn)質(zhì)量，需要對(duì)實(shí)際焊接時(shí)的裝置等進(jìn)行綜合考慮。

鋼筋材料調(diào)直是通過對(duì)其調(diào)整，使其發(fā)生塑性變形，對(duì)彎曲的缺陷進(jìn)行矯正。降低鋼筋原本的變形度，保持良好的狀態(tài)。鋼筋應(yīng)力變化過程中，分為不同的變形階段。需要根據(jù)彈性模量，按照彈性模量的公式，從而滿足圖1的應(yīng)力分布需求。公式的計(jì)算方法按 照進(jìn) 行 計(jì) 算； 其 中：當(dāng)求取的Z值發(fā)生彈性變形時(shí)，可以通過公式計(jì)算出Z的應(yīng)力值。參數(shù)調(diào)直都會(huì)對(duì)彎曲方向和調(diào)整狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，導(dǎo)入固定的矯直輥，確保調(diào)直模間距符合計(jì)算需求。

圖1 應(yīng)力與應(yīng)變分布模型

（2）自動(dòng)化生產(chǎn)焊接裝置。自動(dòng)焊接技術(shù)屬于綜合性技術(shù)較強(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù)，通過多種裝置、材料等相結(jié)合，確定好產(chǎn)品生產(chǎn)安裝位置，利用自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)焊接。自動(dòng)焊接技術(shù)通過各項(xiàng)工藝結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量生產(chǎn)。

①系統(tǒng)構(gòu)成。自動(dòng)焊接系統(tǒng)包含了工裝、供電、控制3方面，為了滿足焊接工藝的需求。焊接系統(tǒng)在加壓結(jié)構(gòu)中設(shè)置了快速傳動(dòng)裝置，能夠更靈活的切換行程，滿足焊接對(duì)于工藝的各項(xiàng)需求。通過手柄的開口角度，接收系統(tǒng)控制指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)手柄加壓的控制，對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行支配。自動(dòng)焊接技術(shù)運(yùn)行需要經(jīng)過電路系統(tǒng)，其中包含變壓器、整流單元等。能夠滿足生產(chǎn)線同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品的需求，對(duì)不同材質(zhì)的金屬進(jìn)行焊接。滿足焊接導(dǎo)熱、水冷等需求，選擇焊鉗能夠承受的新型電極臂進(jìn)行作業(yè)生產(chǎn)。

②焊接成核過程。焊接過程中，本身就是利用電流與電極壓力共同發(fā)生作用，形成焊點(diǎn)對(duì)金屬材料進(jìn)行處理。自動(dòng)化焊接過程分為加壓-焊接-冷卻-恢復(fù)4個(gè)階段。全過程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都是至關(guān)重要的，對(duì)于焊接有著不同的作用和影響。

鋼筋構(gòu)件在自動(dòng)焊接技術(shù)加工過程中，鋼筋的原料行駛到焊接點(diǎn)處，焊接設(shè)備都會(huì)帶動(dòng)電極運(yùn)動(dòng)，加緊材料到焊接位置。焊接前給予鋼筋料一定的壓力，能夠?qū)⒉牧媳旧韼в械碾s質(zhì)去除。保證自動(dòng)焊接時(shí)，焊鉗的電流密度。加壓后的電流通過，焊點(diǎn)處電焊升溫融化成核。等待后期機(jī)械壓力壓住工件，停止焊接操作。液態(tài)熔核冷卻后，符合焊接工藝要求后，恢復(fù)氣缸的原始狀態(tài)，完成自動(dòng)化焊接過程。

③焊接工藝。鋼筋接受自動(dòng)焊接過程中，需要保證根據(jù)原材料尺寸參數(shù)等情況，對(duì)焊接過程進(jìn)行把控。確保焊接電流、時(shí)間等都符合焊接工藝需求，避免對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。焊接過程中，焊接電流作為自動(dòng)焊接的重要參數(shù)，能夠通過改變其大小，影響熱量對(duì)焊接加熱過程進(jìn)行處理。實(shí)際焊接過程中，焊接電流能夠影響加熱效果，進(jìn)而間接對(duì)焊接質(zhì)量造成影響；焊接過程中，焊接時(shí)間也代表了通電時(shí)間。自動(dòng)化電焊經(jīng)過一次循環(huán)作業(yè)，從電流接通到冷卻，對(duì)于焊點(diǎn)質(zhì)量有明顯的影響。需要保證焊接時(shí)間科學(xué)合理，避免通電時(shí)間過短，無(wú)法滿足熱源需求。還需要避免焊接時(shí)間過長(zhǎng)，造成熱量過熱引發(fā)事故。自動(dòng)化焊接前，加壓階段的電極壓力對(duì)于焊接質(zhì)量有重要影響。需要控制好這一參數(shù)，確保焊點(diǎn)能夠有效承載，避免壓力過大影響成核尺寸，降低焊接質(zhì)量。焊接時(shí)電極與鋼筋材料接觸，形成了電極端面尺寸。焊接時(shí)電極溫度變化過快，造成表面變形和損傷，對(duì)散熱效果產(chǎn)生影響。焊接工裝中，需要盡可能將電壓控制在恒定狀態(tài)，采取先升后降的電流，保證工藝參數(shù)的焊接時(shí)間維系在0.2s左右，按照焊接工藝流程進(jìn)行作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，傳統(tǒng)手工焊接帶來(lái)的生產(chǎn)窘境，在配套設(shè)計(jì)自動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，形成完整的自動(dòng)焊接生產(chǎn)線，由PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效操控。完善了工藝生產(chǎn)流程，同時(shí)提升了焊接工藝質(zhì)量，能夠基于各項(xiàng)控制理論、原理突破原本手工焊接的生產(chǎn)難題。通過調(diào)整控制方案，解決生產(chǎn)線生產(chǎn)的諸多問題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接生產(chǎn)。為保證工業(yè)正常生產(chǎn)的同時(shí)，推動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械加工過程中持續(xù)發(fā)展探究，聯(lián)合高效智能的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，為工業(yè)生產(chǎn)夯實(shí)基礎(chǔ)。