工程机械焊接工艺现状与发展趋势

刘全德

摘 要：焊接技术是工程机械制造中的关键技术，自诞生以来，一直受到很多学科最新发展的影响和引导，在新材料以及信息科学技术的影响下，出现了数十种焊接的新工艺，并且使得焊接工艺正从手工焊向自动焊以及智能化过渡。随着自动化焊接技术的发展和新焊接工艺的研究与应用，将进一步提高工程机械产业的制造水平。

关键词：机械焊接；焊接工艺；发展趋势

1 前言

随着工程机械产品质量的不断提升，结构件的拼箱精度和焊接质量逐渐成为焊接工艺研究重点之一。传统结构件的拼点方法一般为人工划线，此种方式简单易行，但划线工作量大，生产效率低、受制于划线人员的技能、熟练程度不同，导致结构件拼点误差较大、产品一致性较差，不利于后续工序自动化焊接的实施。针对这一问题，工程机械各企业都设计开发了适应自身结构件特点的拼点工装，但一般来说设计较为简单、精度较低，通用性较差。

2 工程机械焊接工艺现状

2.1 焊接方法及其工艺现状

焊接是一门重要的基础工艺，虽然只有不足百年的历史，但它的发展十分迅速，尤其是20世纪以来，随着科学技术的不断进步，各种新的焊机技术应运而生。目前，普遍采用的焊接方法有埋弧自动焊与CO2/MAG气体保护焊。埋弧自动焊电流密度大，焊接时熔深大，焊接速度是手工电弧焊的5～6倍，焊缝外型美观，焊接质量稳定可靠，埋弧自动焊多用于中厚板长直焊缝或环焊缝。在工程机械结构件焊接工艺中，采用自动（半自动）CO2气体保护焊工艺约占70%左右（以重量计），气体保护焊同样具有埋弧自动焊电流密度大、焊接时熔深大的优点，此外，它还采用了富Ar混合气体，熔渣和飞溅很少，大大节省了清理时间，提高了生产效率。

2.2 焊接设备使用现状

改革开放前，國内工程机械结构件的焊接主要采用的是在地板或焊接平台上翻个的方式，生产效率低下，焊缝美观度不足。改革开放以后，外资企业陆续在国内设厂生产，带来了新的焊接装备，为我国焊接事业的发展带来了新的契机。此后，国内开始着手焊接变位机的研究与开发工作，使焊接变位机的使用逐渐普遍。随着市场竞争的日益激烈，焊缝的外观质量成为用户评价产品质量的重要指标之一，而变位机的使用可以取得立焊、横焊、仰焊等难以达到的效果，有效提高了焊接的质量，提高了生产效果和安全系数。

3 工程机械焊接技术水平发展分析

当前，节能减排成为当前社会经济发展的重要共识，推动工程机械焊接技术的节能降耗。目前，在焊接领域中，为有效提升焊接结构质量，采用了更为先进的焊接技术，例如二氧化碳气体保护焊工艺，并对其进行持续更新，实现自动与半自动逆变二氧化碳气体保护焊机与埋弧自动焊等先进工艺。其所具有的高效、优质、节能等诸多特点，并在二氧化碳气体保护半自动焊接基础之上，通过对规则焊缝工艺水平的提升，进一步使其性能得到提升，推动了自动化与智能化焊接的发展。随着焊接技术的进步，新的工艺正在不断投入实践中，有效提升了焊接工艺的质量与水平。例如，采用脉冲气体保护焊机配富Ar气体的无飞溅焊接，提升了焊接部位的美观性；利用双丝气体保护焊接，在降低焊接成本的同时，提升了焊接速度，保障了焊接质量。未来的焊接技术发展，将会以中、大功率为发展的重要方向，实现焊接的智能化与自动化。

4 提升工程机械焊接设备发展分析

焊接技术的进步带动了焊机的发展，焊接设备正在朝着高效、节能、环保等多方面发展。二氧化碳焊机与传统的手工电弧焊接相比，在生产效率得到提升的同时，具有更低的生产成本，而且焊接出来的设备极具美观性。焊接设备的发展将会以计算机技术为依托，实现自动化与智能化，利用焊接机器人代替人工操作，将极大节约人力资源成本，提升机械制造业整体科技水平的提升。针对于工程机械的特殊领域，利用焊接专机操作性更高，成本更低，有利于养护工作的进行。

5 我国工程机械焊接工艺技术的应用趋势

（1）机械焊接反变形工艺技术。在实际的焊接过程中，机械焊接反变形工艺技术是钢结构焊接期间的重要难题，具体包括以下几种情况：横向、纵向收缩变形和角变形、弯曲变形和波浪变形等。在实际的焊接过程中，如果遇到机械焊接变形的情况，可以使用机械焊接正反变形、机械焊接矫正工艺技术以及合理机械焊接技术等加以控制。对于残余角变成方式的有效控制是，在机械焊接之前利用结构性反弹变形焊接的方式加以解决。在实际的焊接过程中，对H型梁进行焊接期间，如果有翼缘板角变形的情况，那么在机械焊接之前利用反变形焊接方式进行矫正，有利于机械焊接工作效率的提高。

（2）利用低温机械焊接工艺技术。依据相关实践表明，在实际的钢结构焊接过程中，如果出现钢结构焊接事故，究其原因是低温致使焊接条脆断，尤其是在钢结构中焊接条缺陷的情况下，出现脆断的事故更加严重。机械焊接质量的好坏不是由机械焊接环境温度决定的。针对低温机械焊接进行有效分析，对焊机环境温度以及预热温度的提高予以高度重视。同时，在实际进行异种钢机械焊接期间要重视提前预热，因为这是机械焊接质量好坏的重要因素。

（3）利用机械焊接振动时效的工艺技术。利用机械焊接振动时效工艺技术是指，在实际的机械焊接过程中，采用的是振动时效焊接技术，通常利用外力振动的方法将工件的内部产生周期性作用力，然后，通过作用力以及工件的余应力进行有效叠加，进而产生的粘性力变化的过程。利用这个方式可以避免工件的内部发生变形，使工件内部的作用力处于平衡状态，进而将工件材料的疲劳极限有效发挥，最终使工件材料的价值可以全面发挥。较为合理的振动数据变化对于焊机技术的处理效果具有重大意义。

6 结语

工程机械焊接工艺是构成产品质量保证体系的一个不可缺少的组成部分。通过不断完善技术基础文件的制定，并在产品制造过程有效地贯彻实施，达到有效提高焊接质量的目的。通过研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊接专机，并实现焊接数据的信息化传递将为提高工程机械的焊接生产水平提供重要的装备支撑，为工程机械焊接工艺的发展作出重大贡献。

参考文献：

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[3] 陈字刚.现代焊接技术的应用与发展[J].大连铁道学院学报，1987（1）.