自动化焊接技术在机械制造中的应用策略

2021-03-16王劲锋

装备制造技术 2021年11期

王劲锋

（江苏省扬州技师学院，江苏扬州 225003）

1 焊接机器人

焊接机器人具有智能化、柔性化特点，同时在实践应用中能够有效提升焊接精度和焊接质量。在机械制造过程中，采用焊接机器人，能够有效提升企业实际生产综合实力，使其在市场发展中占据决定的竞争优势。在机械制造生产中，相关工作人员采用焊接机器人进行相关繁杂性焊件的焊接，这既能够充分凸显出焊接机器人的应用优势，也符合现代化大多数比较复杂的焊件高难度、高质量、高精度的焊接需求。但是，焊接机器人在实际应用过程中，企业需要承担较高的应用成本，在机械制造生产中难以有效实现。

机械制造应用焊接机器人进行焊接工作之前，相关工作人员需要结合具体要求做好相关的组装、打底焊等准备工作，同时保证人工操作的有效性。工作人员在焊接工作开展的全过程中，需要注意焊接机器人在自动跟踪焊缝的功能上存在一定的缺陷，需要科研人员进一步研究焊接机器人结构和功能，全面改进和完善该技术，为机械制造生产提供有力的技术支撑。

（1）自动化焊接系统选择。我国江苏哈工智能机器人股份有限公司旗下苏州哈工易科机器人有限公司研发设计的不锈钢焊接，一级焊缝系统解决方案，充分发挥多项现代化先进技术的重要优势和作用，成为自动化焊接技术市场上热门产品，该系统主要包含：HRG12K六轴机器人、HRG50KG 六轴机器人、福尼斯氩弧焊机、宾采尔氩弧填丝焊枪、激光跟踪系统、柔性搬运夹爪、自动流水上下料平台组成采用新兴焊接工艺——钨极氩弧焊TIG。另外，该系统的不锈钢主要挑选的是TIG，具有较强的保护作用，能够将氧排除，同时对氮、氢等相关气体进行优化，避免对焊接金属零件产生损伤，在实践应用中具有良好的安全可靠性，同时保证焊接施工过程的安全稳定性，实现高质量的焊接、焊缝成效。例如，烘干箱、洗涤箱机器人满焊工艺。

（2）工程应用方面：买方三河科达实业有限公司，卖方瑞德佑有限公司，买方委托卖方设计、制作、集成、安装、调试、培训到验收合格、售后服务。设计依据：主要结合产品数模和产品焊接图、其他设计输入。设计目的，卖方根据设计输入文件要求，设计工作站、夹具、机器人符合洗涤箱上箱体、下箱体、和烘干箱体的焊接工作。工作站部分柔性生产，满足产品生产实际需求。生产线主要应用人工下料、机器人自动焊接结合的方式，保证生产安全。机器人焊接工艺条件，焊丝直径选择φ1.0 mm、φ1.2 mm，MIG 焊接平均焊接速度在11 ～11.5 mm/mim，每个焊缝的机器人焊接辅助时间，主要及时机器人平均移动时间包含机器人变换姿态、加减速、焊接起弧和收弧时间控制在6 ～10 s，做好上箱体总成焊缝编号和长度控制工作（表1）。烘干箱、洗涤箱机器人满焊工艺流程，主要是焊接夹具以二字型二工位布置，弧焊机器人在中间位置，弧焊夹具能够满足人工快换定位，有利于后续整改保险杆种类。人工在一工位完成上件，焊接机器人完成焊接，上件有光幕需要做好相应的安全保护，人工在二工位完成上件之后退出，焊接机器人工作完成自动化焊接工作。

表1 上箱体总成焊缝编号和长度

焊接机器人在机械制造的焊接生产中被广泛应用，取得良好的应用效果，行业市场规模逐渐增加（图1）。机械制造过程中，焊接加工作业存在较差的生产环境，危险性较高，同时对焊接技术水平具有较高的要求，需要焊接工作人员具有熟练的实践操作技术水平，丰富的工作经验。焊接机器人具有直角、柱面、球面、多关节等坐标式、同时包含伸缩式和爬行式的多种结构形式。机械制造中对其进行应用的过程中，可以结合不同场合，选择针对性有效的焊接机器人结构形式，高效完成相关工作任务。如：多关节焊接机器人，具有模仿人手臂功能，能够在一定空间内自由任意动作，具有较大灵活性，促进焊枪的空间位置和姿态调节到随意状态，更加满足焊接的实际需求，是当前机械制造中应用最广泛的一种自动化焊接技术。

图1 2017-2020 中国焊接机器人行业市场规模

焊接机器人技术不断进步和发展，广泛应用电弧传感器技术，能够有效解决机器人电弧焊的焊缝轨迹跟踪和管控问题。例如：汽车制造过程中，对焊接机器人的应用，能够转变传统单一的汽车装配点焊，发展成汽车零部件和装配过程中的电弧焊。焊接机器人电弧焊能够凭借程序，对焊接轨迹和顺序进行随时转变，在工件品种变化大、焊缝短且多、形状繁杂的机械产品加工制造中进行广泛应用，具有较强的适应性。因此，汽车车体上出现较多该种机械产品，更加满足汽车制造业的特点和需求。新时代发展背景下，汽车出现越来越多的款式，具有较快的更新速度，应用带有机器人装备的汽车生产线，更加符合新时期社会汽车制造业的迅速发展的需求。

2 自动化焊接技术在精密零件制造中的应用

现阶段，我国经济呈现出迅速发展的趋势，在很大程度上推进了工业生产行业的健康快速发展。同时，市场环境发生较大转变的背景下，行业发展在市场上的竞争越来越激烈。工业生产行业需要不断革新和完善机械设备，保证具有良好的多功能，为机械制造提供有力的支持和保障，同时不断研发动化焊接技术，解决机械制造整个生产中面临的困难，进而增强自身的综合实力和市场核心竞争力，实现健康长久的发展。机械制造进行焊接的过程中，普遍依靠人工，人工在焊接实践操作过程中受到多种相关因素的影响，容易出现不同程度的错误和失误，造成焊接缺乏较高的精确度，不能对部分精密零件开展生产加工工作，难以符合相应标准和要求，对其正常使用产生不良影响[1，2]。因此，精密零件制造中采用自动化焊接技术，能够有效提升焊接成效。精密零件焊接的过程中，采用该技术避免发生形变的现象，能最大限度地保证精密零件的精密度。该技术在应用的过程中，工作人员需要在自动化焊接设备的基础上，采用激光技术，有效降低焊接点的范围，进一步保证焊接精确度，全面发挥新技术的最大应用效果。

例如：自动化焊接技术在汽车机械精密零件制造中的应用，能够有效提高机床加工技术，保证精密零件的精度，同时在高温条件下，不会出现变形等问题，实现对机械设备自动化焊接加工、汽车零部件生产。我们以汽车组装和生产为例，工作人员需要严格根据相关规定和要求进行组装和生产，采用自动化焊接技术，选择合理的生产路线，遵守低能耗、高质量的应用原则，实现理想的加工效果。另外，汽车精密零件生产制造中，采用自动化焊接技术，通过机械制造的方式送入焊丝，采用助焊剂实现自动化焊接，能够有效节约焊接材料，避免各项资源的浪费现象，同时提升汽车精密零部件的焊接成效。我国市场上出现产生的较多现代化先进科学技术，如智能化、网络、数字化等多种先进技术，在各个领域中被广泛应用，得到显著的应用成效。先进技术对自动化焊接技术在机械制造中的应用，提供有力的支持和保证，提升动化焊接技术的实际应用效果。相关工作人员对自动化焊接技术进行应用的过程中，需要组合大量设备，创建符合机械制造生产作业要求的自动化系统，充分发挥该系统的重要优势和作用，才能实现数字化和智能化目的。工作人员对该技术正式应用之前，需要做好相应的准备工作，可结合详细的应用要求，实际规范有效的焊接方案，对焊接作业中可能存在的相关问题进行全面综合性的考虑，如焊接过程中，机械产品受到温度增高的影响出现形变问题等[3]。因此，工作人员在应用自动化焊接技术的过程中，要选择最佳的传感器，保证其具有良好的性能。在进行安装时，增强对焊接作业中具体信息的收集，便于工作人员全面分析焊接信息，从而获得精准有效的结论，进而有效了解和掌握焊接实际情况。同时，结合实际需求，科学合理地操控自动化焊接设备，避免各种焊接问题的产生。例如：中亚机床结合当前焊接生产实际情况对T 型材角焊缝焊接进行改造，采用自动化焊接技术。实现全自动化焊接，操作简单、精度和效率高。同时，借鉴前期项目积累，优化角焊缝自动焊接工艺，保证焊接参数符合符合对角焊缝成形的实际要求（表2），保证焊接熔合比，一次溶深6 mm 之上，一次焊接成形，改善焊缝表面成形质量。