创新智造开创焊接新时代<br/>——记第二十三届北京·埃森焊接与切割展览会

创新智造开创焊接新时代
——记第二十三届北京·埃森焊接与切割展览会

2018-07-25张维官王颖

金属加工(热加工) 2018年7期

■ 本刊记者张维官，王颖

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焊接作为工业制造的缝纫，在各行各业中起到举足轻重的作用，但是，焊接又作为一种特殊工艺存在，焊接效率、焊工环保等一直是国内外焊接供应商就发的方向，因此，创新、智造成为焊接企业新技术、新工艺、新产品的突破点。焊接新技术的应用推广，需要一个技术交流的平台，而作为全球第二大的焊接与切割展览会——北京·埃森焊接展览会为国内外供应商提供了一个很好的展示企业新产品、新技术、新工艺的交流平台，因此，每年的展会，都会有国内外的专业观众通过多渠道进行关注和了解，那么，2018年的第二十三届北京·埃森焊接与切割展览会（以下简称北京·埃森焊接展）有何技术新动向、发生了哪些重大事件值得我们关注和了解？《金属加工》杂志记者将向广大焊接同仁提供最全面周到的报道（见图1），以飨读者。

图1 展会直播

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2018年5月8～11日，北京·埃森焊接展在东莞厚街镇广东现代国际展览中心成功举办，这是北京·埃森焊接展首次移师珠三角。来自世界各国的993家展商在1、3、4、5、6、7馆6个展馆向来自国内外的专业观众展示了他们在机械制造、压力容器、汽车制造、轨道交通、石油管道、船舶与海洋工程、航空航天等诸多制造业领域的先进焊接与切割设备及技术，突出了本届展会“创新、智造”的主题。三天半的时间，吸引了来自国内外63个国家和地区将近20 000位专业观众参加。

工业机器人智能化水平不断提升

智能化、自动化、无人化一直是工业机器人企业研发的重点，体现的是一种智能化的无人操作生产线或者系统，帮助企业最大程度的降低人工成本，提升生产效率。因此，智能化的控制高效生产线是本届展会的一大亮点，各个工业机器人企业都展示了企业在各个行业的应用案例模拟生产线，如首钢安川、ABB等。

（1）智能化生产线亮点多 ABB汽车支架切割、焊接、检测生产线：基于ABB机器人卓越的软件和硬件技术，工程师可短时间内方便、快捷的搭建功能强大的自动化生产线。ABB机器人运行速度快，路径精度高，支持多样化的通信接口，基于简单而又强大的编程框架，可自定义的示教器用户界面，程序结构清晰，功能强大。可大幅增加汽车零部件厂的生产效率，并保证质量品质，如图2所示。

首钢安川玩具迷宫生成线定制化机器人自动生产线：该系统包含VR定制、机器人自动配料、视觉定位、激光焊接、自动抛光、拧螺钉装配、自动物流线、协作机器人等技术，实现迷宫定制化生产需求，彰显了YSR的技术集成能力和产品智能化。其中增设的VR技术体验，增加了项目的新颖性与娱乐性。此外，机器人柔性焊接生产线也是一大亮点，该项目是汽车零部件焊接的智能化柔性制造系统，机器人自动上下料、自动夹具更换、变位机搭载焊接机器人等技术的应用，充分体现了YSR的高水平系统集成能力，也代表了我国的汽车零部件机器人制造技术的领先水平（见图3）。

（2）智能化工作站还是主旋律对于智能化工作站，除了首钢安川和A B B之外，FANUC、唐山松下、OTC、KUKA、CLOOS等都展示了它们的独特解决方案。

图2 ABB汽车支架生产线

FANUC机器人在展会现场5套工作站中配备的M-10i就是一款公司最新研发的弧焊机器人。该机器人可搬运质量12kg，可达半径1441mm，重复定位精度±0.02mm。机器人采用整体式管线，所有管线全内置，并且与同类型机器人相比，M-10i运动速度更快，精度更高。此外，还有首发的CR-15iA协作机器人，该机器人是无需安全栅栏，可搬运质量为15kg，人与机器人可以相互协作，从事零件装配、搬运等各种作业。CR-15iA具有完善的安全功能，当机器人接触到人时，机器人会安全地停止。此外，iRVision（内置视觉）及力觉传感器等各种高智能化功能均可使用，能够搭档弧焊机器人完成基础零部件的高效焊接，如图4所示。

图3 首钢安川直播视频

图 4

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唐山松下智能融合型弧焊机器人，该机器人与焊接电源智能融合，采用全新伺服轴拉丝焊枪，达到业界最快的每秒180次，配合全新焊接工艺HBC（Heat Balance Control）工法，最大减低飞溅达到99%，适合各种薄板以及高速焊接，如图5所示。

KUKA则展示了各种全方位的解决方案工作站系统，如适合FSW焊接的多功能重载机器人、“即插即用”电弧焊解决方案ready2_arc、KUKA点焊专利技术RoboSpin，以及KUKA C O2激光应用机器人等。其中， RoboSpin 点焊专利技术通过控制机器人在焊接过程中围绕焊点进行旋转，来提高焊接质量以及延长电极的寿命。特别是在焊接铝合金材料时，常见的电极和母材之间的粘着效应被消除，有效地减少电极磨损，提高焊接质量，缩短焊接时间，如图6所示。

CLOOS推出新款QIROX机器人QRC-290，该款机器人为六轴关节型机器人，既可选择直立式也可采用倒挂式安装。机器人采用经典型实心手腕，最大可承载重4kg的MIG/MAG焊枪（见图7）。而OTC则展示了“D—Arc”焊接系统，该系统是世界首创的焊接产业界革命性厚板高效焊接系统，使厚板焊接时间、气体使用量最大可降低80%，大幅度提高焊接效率；使坡口加工面积，焊丝使用量最大降低70%，工件变形量最大可降低85%，如图8所示。

图5 智能融合型弧焊机器人

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图6 RoboSpin 点焊专利技术

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图7 QIROX机器人QRC-290

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图8 “D—Arc”焊接系统

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近年来，随着我国工业机器人应用的快速发展，我国自主研发生产的工业机器人也开始得到快速的发展，在本届展会上，国内机器人方面，北京时代、杭州凯尔达、深圳鸿柏科技、广州数控、上海通用、上海沪工及钱江机器人等企业都展示了最新自主研发或者集成的自动化解决方案，如读者想深入了解，可以扫描图1二维码，观看本刊记者的现场直播视频。

焊接电源的智能化、数字化更加全面

焊接过程中，焊接电源几乎是各种焊接中必备的硬件之一，因此，焊机的数字化、智能化水平，对高效焊接、焊接飞溅、焊接能耗等具有重要的作用，另外，焊接电源能否与各大工业机器人品牌相匹配也是重点，因此，国内外的厂商都在智能化、配套机器人方面展示了企业的最新产品，如肯倍、福尼斯、麦格米特、伊达、奥太等，下面介绍三款典型的产品供大家了解。

福尼斯展示了全新研发的氩弧焊工艺ArcTIG，它通过压缩电弧达到等离子效果，因此焊接时电弧能量非常集中，与传统的等离子和TIG相比，它的焊接速度更快，可无需开坡口一次焊透10mm的钢板，单面焊接双面成形，非常适合PA位置的对接焊缝，对工件接头错边的容忍度也大幅度提高，焊缝外观平滑整洁，适用于自动化焊接（见图9）。此外，公司还展示了主力产品TPS/i产品，该产品配备了JOBMASTER焊枪（见图10），在焊枪上有相同的控制功能显示屏，非常适用于距离电源较远工作的情况。

肯倍X8 MIG焊机与2017年正式推出，已经在国内外重点领域得到大批量应用。X8 MIG 焊机引入了数字化WPS（dWPS），可以通过电脑的WeldEye界面编辑WPS文件，通过Wi-Fi发送到焊机，预先对焊机参数进行设定。在焊接过程中，电流、电压、焊丝消耗、气体流量、热输入等参数被真实完整记录，实现焊接数据的检测。焊接结束后，所有参数存放在服务器中以便可追溯及数据深度分析。此外，A7 MIG 系列焊机是行业领先的机器人弧焊电源，适合与任何机器人品牌集成。它可以提供全面的丰富的配置，包含焊枪、送丝机、电源和水冷单元。Kemppi Wise 软件可显著提高生产效率和焊接质量，可焊接多种材质的金属。标配智能化的用户界面，能够通过浏览器从电脑端轻松设置各项焊机参数。这将显著减少设置时间，并有助于有质量把控，如图11所示。

图9 ArcTIG工艺

图10 JOBMASTER焊枪

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图 11

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麦格米特全数字IGBT逆变CO2/MGA/MIG多功能焊接电源——Artsen Plus，提升了控制频率，在送丝控制上，实现了精确可控的送丝速度，在焊枪及母材上加入检测电路，同时引入了超高速电流阻断开关，实现了精确控制熔滴过渡的过程（见图12）。山东奥太公司的WSM—400（HW）热丝氩弧焊电源比人工填丝效率提高两倍以上，适用于长焊缝焊接。对于短焊和点焊可以关掉送丝模式，采用普通氩弧焊手工填丝模式，一键控制，通过焊枪开关就可控制焊机、送丝机和热丝电源工作，可配备专机，如图13所示。

激光加工发展迅速

激光的宝贵特性决定了激光在加工领域的绝对优势：由于激光是无接触加工，并且激光束的能量及其速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。同时它可以对多种金属、非金属进行加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。最重要的是激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。因此在切割和焊接领域，激光的应用越来越广泛。

本届展会参展的激光企业与往届相比相对较少，但是激光器、激光切割与焊接工作站仍然是参展观众关注的焦点之一。为了更全面直观地展示产品，参展商大多在一天的不同时间段安排多次激光切割演示，以实际效果展示设备的性能特点与优势。大族、IPG、邦德等国内外的激光企业均展出了各自的特色产品。

激光器作为激光加工设备的关键部件备受关注，IPG、通快等国际知名厂商仍然占据市场的主导地位。IPG展出了YLS—10000/20000掺镱连续光纤激光器（见图14）、YLS—6000—ECO掺镱连续激光器及YLS—5000—BR 三光点光纤钎焊激光器等产品。YLS—5000—BR具有三束光纤输出，两束低功率，一束高功率光，预热作用，解决焊接车门车身上镀锌板时产生的飞溅导致焊接不良的问题，无飞溅，外观均匀美观，提高加工速度、最7大限度减小对部件的热影响，并降低对部件手动清洁的依赖程度，大量使用在汽车行李箱盖、车顶、侧围、后挡板焊接工艺上。大族展出的机器人三维激光焊接系统、HFW30激光焊接工作站吸引了不少观众驻足观看（见图15）。激光焊接工作站工作过程高效、稳定，自动化程度高、兼容性好单件加工成本低，适用于各种批量生产。还可选配旋转台、变位机等，实现不同工件加工切换。

激光切割以其在薄板切割中高速、高质、高精度以及热影响区小的优势，受到众多关注，但激光切割设备较高的价格和使用成本，在一定程度上限制了它的使用范围。在本届展会上，推出的产品集中体现出激光切割向厚板、高效、低成本方向发展，这也顺应了市场发展对切割设备的要求。金凤焊割、上海沪工（见图16）、奥凌激光纷纷展出了激光切割设备。

智能、精细等离子切割迅速占领市场

图12 Artsen Plus电源

图13 WSM—400

图14 IPG YLS—20000

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精细等离子系统目前已经成为金属切割领域可以与激光相竞争的先进等离子产品。该设备可广泛应用于汽车、工程机械、轨道交通等行业，零件切割后几乎不需要后续加工，大幅度缩短了加工周期，提高了生产效率，与激光切割相比，具有更强的切割能力，并且购置成本低。目前国外各等离子电源生产厂商都已具有成熟稳定的精细等离子切割系统。本届展会上，国外企业依然引领等离子切割技术的发展，智能化、精细化的等离子切割切割技术正在迅速占领市场。

飞马特推出的机器人自动化切割3DPro技术，引领精密切割智能变革。该技术具有以下优点：可以与ULTRA—CUT高精度等离子切割系统无缝集成；DRAGSTER机用高度控制器配有专利的牵引易损件；采用市面上最短的割炬烧喷嘴（仅长236mm）；易损件带斜面，易于触及；专用于自动化的轻质、柔性引线；割炬安装指示器确保定位连续一致；精确定位编程工具，如图17所示。

德国凯尔贝则推出了一款附加的坡口切割数据库，可以用于众多工业领域中5~30mm的板材准备，便于下一步工序的进行，凯尔贝百维坡口切割数据库可以根据用户的需求轻松扩展，包含有全面的测试和培训课程包，使数据库变得简单易懂，从而确保工作的高效率。百维坡口切割数据库中的推荐值来源于凯尔贝类激光等离子切割系统HiFocus及SmartFocus的PerCut 451与PerCut 4000等离子割炬（见图18）。该数据库优点包括：适用于碳钢、不锈钢和铝合金坡口轮廓的精密切割；高精度和可再现，低易损件消耗；适用于各种坡口切割设备，如切割专机和切割机器人；安装时间减少、生产效率提高；交互与重复性工作最小化，容易实施。

Hypertherm海宝在本届展会上展出了XPR300机用切割系统、EDGE Connect 控制器及SureCut全数字化智能切割解决方案、易损件等一系列先进的技术与产品。EDGE Connect 作为海宝最新的计算机数控系统，可靠性极高，可提供强大的内嵌功能以及充足的定制空间。这些系统基于业界领先的 Phoenix CNC控制器平台，该系统提供先进的新软件功能以及增强的硬件，如图19所示。

与国外相比，我国等离子技术还存在一定差距。等离子切割电源首先要提高产品稳定性，并加强产学研用之间的结合，同时还需要加大力度增强软件系统的开拓与研发。

提高焊接工效的辅机具受宠

焊接辅机具虽然没有机器人、激光技术那样受关注，但它们的作用不可小觑。例如：焊接工装的设计直接决定了焊接效率的高低，坡口的质量、精度和效率成为影响焊接质量和成本的关键要素之一。目前在我国制造业结构调整、转型升级的攻坚阶段，高效辅机具的成功应用将成为众多企业降本增效的利器。

现在很多生产企业为了满足焊接精度的要求，制作了很多专用的夹具。尽管专用工装在某种程度上提高了焊接精度，却也造成了生产成本高、生产效率低等多种问题。而柔性焊接工装的重复利用性，工厂只需要一套或者几套柔性焊接平台就可以满足多种产品的焊接要求。焊工只需要重新调整夹具的位置便可拼装一套新的焊接工装，不仅降低了生产成本，也大大提高了生产效率。本届展会上，很多焊接工装夹具企业都推出了他们的柔性焊接工装平台。美国强手的柔性焊接固持工具（见图20）、鼎盛天三维柔性焊接工装（见图21）都吸引了众多观众。

图15 大族HFW30激光焊接工作站

图16 上海沪工激光切割机

图17 飞马特3DPro技术应用

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图18 凯尔贝SmartFocus

未来切割产业和产品的发展方向不仅是机器换人，更重要的是“软件替人”。即将焊接工艺写入切割的编程套料软件，采用自动化的切割设备，一次完成焊接坡口、相贯线，圆孔等切割，从而免去手工或者机械打磨等二次加工，为焊接机器人或者自动化焊接设备的应用奠定基础。本届展会上自动、半自动的坡口切割机不在少数。除了坡口切割机，华威、博大展出的数控相贯线切割机无论从自动化程度还是坡口质量，都可以满足工程上的需求，如图22、图23所示。