智能化焊接技术在机械制造中的应用

刘德文

（重庆市江南职业学校 重庆江津 402223）

一、智能化焊接技术的现状

随着人工智能技术、数字技术、焊接机器人等智能化技术的不断发展与应用，极大地提高了焊接技术的质量与效率。众所周知，智能化焊接技术在国内起步较早，但由于技术问题、企业设备投入、人才培养等原因，其发展速度较为缓慢。近年来，随着机械化程度的逐步提高，信息化技术与工业化技术积极融入焊接操作过程，提高了焊接质量与效率，由此也获得更多的实际效益。在以往传统焊接操作中，主要依靠焊接人员进行精准操作，对焊件处理稍有不慎就有可能使其整体质量受到影响，导致焊缝质量不合格。显然，与传统焊接操作相比，智能化焊接技术凭借先进的焊接工艺、系统仿真技术、焊缝跟踪技术、离线编程、遥控焊接技术降低了机械制造对焊接人员的依赖，保证了焊接精度与整体质量。逐步优化智能化焊接技术在机械制造中的应用，提升机械制造效能是将来发展的方向。

二、智能化焊接技术在机械制造中的应用

（一）提升焊接精度

智能化焊接技术的出现弥补了机械制造企业以往在手工焊接操作中对人工的依赖性缺点，大大提高了焊接精度[1]。智能化焊接技术对焊缝精度的有效控制体现在以下三方面：一是在准备焊件时能够保证焊件表面、坡口尺寸公差控制在±1mm，使其加工出高精度焊缝；二是选用高精装备，可实现装配尺寸误差在±2mm的范围，极大降低因出现错边和咬边等的焊缝缺陷；三是采用双机和多机协同焊接，减少热变形对焊接精度的影响。基于智能化焊接技术超高的焊接精度控制水平，机械制造企业高、精、尖产品对智能化焊接技术有着客观需求，进而在精密零部件的制造技术方面予以密切关注，并逐步解决了智能化焊接技术发展过程中存在的问题，优化了焊接操作工艺流程，避免了在人工焊接过程中出现的变形和受热不良的情况，提高了精密零件的焊接水平。为进一步增大智能化焊接技术的价值，将融入不断发展中的激光焊接技术、自动识别技术，以强化智能化焊接技术在焊接精密零部件中的应用效果。

（二）改善焊接环境

我国制造强国战略以“绿色发展”为方针，倡导环境保护与发展经济并驾齐驱，两者相互依托、互利共赢。智能化焊接技术相较于传统人工焊接来说更有益于环境保护，至少能够很好地改善焊接环境。由于智能化遥控技术的应用，焊接技术使人员工作环境焕然一新，既避免了传统手工焊接操作中弧光、烟雾、高温、核辐射、有毒、深水作业等不良因素对人员造成的安全危害，具备了更优越的劳动条件[2]。此外，智能化焊接技术具有对外部环境的极强适应能力，能够应对各种工况环境，如强弧光、高温、复杂电磁环境、烟尘等，综合提高操作的可靠性，还能最大程度上节约原材料，更合理地控制材料耗损。同时，这也使其在明确生产计划、控制产品产量方面优于传统人工焊接，有利于企业缩短产品改型换代的周期，按照订单生产，可实现小批量产品的焊接自动化。由此可见，秉承优化产业结构，提倡绿色制造工业的理念，是未来智能化焊接技术在机械制造中不断坚持的方向。

（三）提高焊接质量

智能化焊接技术在机械制造中的有效应用，其根本目的是提高焊接质量和效率。在工作模式上，以典型工程机械结构件为例，焊接机器人作业效率是手动焊接的5-10倍，大大提高了生产效率，同时提升了操作安全性和劳动强度，各方面都明显高于人工生产。

传统焊接技术主要依靠手工焊接，不同的焊接人员有不同的操作习惯，焊接质量也因人而异、参差不齐，不能保证焊接质量的一致性，必定会影响企业利益。在智能化焊接技术生产中：①智能化焊接一般用气体保护焊，这样避免焊渣或气孔等缺陷，气体保护焊采用低飞溅技术提高了焊缝质量；②智能化焊接时，如焊接电流、电压、焊接速度和伸长量等的参数都是恒定的，并对焊接结果起决定作用，焊缝质量受人因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，焊接质量得以稳定；③ 激光传感技术、视角传感技术、电弧传感技术在焊缝自动跟踪的应用，自动化生产线，可以解决因工件位置偏差、夹装偏差引起的焊接偏差问题，提升焊接生产的质量度和美观度；④机器人技术、自动化控制技术与焊接工艺有机结合，凭借人工智能的深度学习功能，不断保证质量的稳定性，如果操作流程没有出现失误，即可得到一批同样高质量的产品，即使出现错误也能够自动修复；⑤使用专用控制设备实现了控制焊接质量再优一步，克服了人在这方面的应用问题，如深海机器人焊接技术的应用。因此，基于智能化焊接技术在提高焊接质量一致性、可靠性、稳定性方面的明显优势，不难看出智能化焊接技术的应用对于提高企业生产效益具有极其重要的意义。

（四）可持续性工作

高精度、高质量、高效率、高可靠性是人们对于现代机械制造业的要求与希望。但是，仅凭人工焊接操作的机械制造远不能达到这样的高度。由于人工操作的不可持续性，使得机械制造首先在高效率方面就难以得到保证。智能化焊接技术则能够很好地解决这一难题。一方面智能化焊接技术能够通过大数据信息处理，以及系统的各个运动部件和驱动控制所具有的高速响应特性，最大程度上使其实现精确控制、持续高效稳定工作；另一方面智能化焊接可全天不间断生产，使得劳动生产率大幅提升。如此一来，企业生产效益非但不会受到人员数量减少的影响，反而能够积极促进机械制造业可持续发展[3]。

三、智能化焊接技术的发展趋势

在未来，原有的生产模式不断被推翻或者改造，深度学习和大数据服务工业将会成为主体。智能化焊接技术的发展方兴未艾，其应用领域更为广阔。在技术方面也将迎来重大突破：①开放式、模块化控制系统开发，智能化焊接技术的应用是数字中心进行相关指令的下达，是对焊接速度、深度及位置的严格控制， 焊缝跟踪技术确保了焊接质量的一致性、稳定性，避免了可能形成的明显质量问题。若在实际焊接过程中，出现了明显的安全隐患问题，可以根据智能化调节功能对相关步骤进行处理；②仿真技术到虚拟现实遥控机器人空间技术；③ 人工智能中离线编程到自主编程，自动化、智能化、柔性化方向发展，是机械制造智能化焊接技术的升级改造，随着科学技术与网络信息的发展与创新，人工智能深度学习应用，智能化技术将实时更新，在提高工作效率与节约成本方面也将落实得更具体、更全面。随着智能化焊接技术的宽领域应用，将带来更高的优质服务，也更受机械制造企业的青睐；④数字技术、信息传感技术、计算机技术和智能控制等高科技技术对焊接参数的选择、焊接工艺的制定、焊接效率的提高、焊接质量的保证都会进入一个更为理想的阶段。由此可见，随着智能化技术在机械制造行业的广泛普及，必将为焊接技术长足发展奠定坚实的基础。

四、结束语

综上所述，随着机械制造业的不断发展，我们将继续加强在机械制造领域中智能化焊接技术的应用研究，为提高我国焊接技术水平与促进焊接事业发展做出贡献。同时，结合实际应用情况，要正确认识出现的问题与不足，目前，我国在智能化焊接技术方面的发展仍落后于韩国、日本、德国、美国，且不具备核心技术，比如汽车制造业焊接机器人基本还是依靠进口，国产机器人并不受青睐。基于这样的现实情况，一方面我们要以人为本，大力培养人才，为国产智能化焊接技术注入新能量；另一方面要持续开拓市场，使智能化焊接技术发展进一步优化，促进焊接行业的进步，进而推动中国制造业的发展。