工程机械中高效焊割技术现状及发展趋势

2021-03-30王孝强

建材与装饰 2021年28期

王孝强

（阿克苏地区库车中等职业技术学校，新疆库车 842000）

焊割工序在生产工程机械的产品过程中充当非常重要的角色，在整个结构件的工作量中能占到55%~75%[1]。影响焊接结构部件整体质量及使用效果的关键因素就是焊接切割方法，直接影响着整个工程机械的质量，其影响包括机械设备是否能够稳定的进行运作以及使用寿命是否长久等[2]。将材料进行分离主要运用的是工程机械中的切割技术，而将不同金属通过电弧产生的高温与焊接材料进行结合进而形成强度较高的接头，这种加工技术就是通常所说的焊接技术。

1 工程机械焊割技术的应用现状

1.1 火焰切割

火焰切割这项技术使下料时经常使用到的切割方法，它可以利用天然气、丙烷、乙炔等这些可燃气体与氧气等助燃气体产生火焰，而后在切割相关材料，其工作的原理是利用金属的可燃性，火焰切割可以对厚度2~120cm 的金属进行切割，但是对厚度在1cm 以下的板材进行切割时容易发生变形的现象[3]。整体来说，火焰切割的适用范围比较广，而且设备的成本比较低廉，但是它对气体安全性的要求比较高，而且切割缝隙不够光滑，焊接之前需要对割缝进行打磨处理。现在我国大部分的企业都在使用数控火焰切割的方法，在切割要求比较简单时具有一定的可行性，但是在进行一些形状比较复杂，结构件比较大的产品时，不能够很好地应对，效率相对较低。

1.2 CO2 气体保护气体焊

在现场焊接工作开展过程中，大多数企业都是将半自动二氧化碳气体，作为保护实心焊接的主要内容，为了进一步实现有效焊接，其实际工作原理就是利用焊丝和工件之间产生的电弧融化母材料与焊接材料。使用二氧化碳气体来保护气体焊能够提高焊接的基本质量及生产效率，同时也能够保证焊丝自动送丝，融化更多量的金融。二氧化碳保护焊一般应用的是明弧焊接，更方便观察溶池的基本情况。而且其操作也更加便捷，并不需要操作人员拥有极高的专业水准，最重要的是二氧化碳保护能够实现全方位的焊接功能。

此外伴随现代科学技术的快速发展，部分产品实现了使用二氧化碳气体保护机械手进行焊接，在作业过程中将运条和焊丝按照实际工序进行操作，由于有电弧的充分保护，焊接过程也就更加集中，同时其焊接整体效率得到了有效提高，溶池相应减小，热影响区域变窄，而且传统焊接容易出现的变形情况，在使用气体焊后也得到了明显降低，其开裂的情况也得到了充分控制。在以比较薄的板材为主的焊接工作中采用CO2气体和氩气混合的气体进行焊接，可以有效减少产品飞溅现象，并且能够使机械产品具有更加美观的外观和优秀的内部质量[4]。

1.3 焊接变位机械

为了使工程机械焊接的焊缝保持在相当有利的位置，所以需要在焊接中配备焊接变位机械，让它的回转轴当成外部轴，保持和焊接能够协调的运动。变位机可以通过调整高度来使工件的装卸需求得到满足，从而使生产施工更加方便快捷。与此同时，通过合理配置变位机与一定的装夹工具，进一步降低了整体焊接工作的难度，有效提高装配效率，缩短装配实践，全方位的提高机械的装配焊接质量。变位机已经逐渐成为我国工程机械必不可少的设备[5]。如今变位机在我国的工程机械相关行业，有了迅速的发展，并且被广泛应用，变位机的型号、规格、品种已经非常丰富，面世的差不多有十多个系列，现在已经逐渐形成一个比较大的行业。

2 工程机械的高效焊割技术的发展趋势

2.1 等离子切割机

等离子切割技术可以通过与不同的气体记性配合能够切割一些氧气所不能进行切割或者很难切割的金属，等离子切割在对钛、镍、铝、铜、不锈钢等这些有色金属的切割上起到很好的切割作用。比如在进行普通的碳素钢薄板的切割时，等离子切割技术的速度要比用氧气切割的技术的速度要快5~6 倍，随着热产生变形情况的不断降低，热影响区也就减小。其中离子切割技术（如精细等）的应用使切割作业具有更高的精确度和更快的切割速度，其机床和精细的等离子切割电源能够通过智能化的技术有效控制好气体的流量，对板材进行圆孔切割，这种气割技术在现在的切割工业中算得上是非常先进的切割方法了。但是等离子切割技术也有其自身的弱点，比如其在进行切割时会产生很多金属烟尘、对人体有害的气体、电磁辐射，所以在运用等离子技术进行工作时要配到好专业的护目镜和面罩，防止弧光灼伤眼睛和皮肤，并且在施工场所必须要进行通风，工作人员要佩戴性能较好的防尘过滤口罩，防止工作人员吸入过多的金属烟尘，对身体造成一定的损害。

2.2 激光切割

所谓的激光切割就是使用高功率高密度的激光光束对需要切割的金属进行照射，快速加热金属，使金属达到汽化的温度，从而由于蒸发的作用使板材产生空洞，随着激光光束的移动孔洞连续延长并且形成较窄的切缝，从而完成切割。激光切割具有很多的好处，例如在切割完成后切缝的边缘更加平整，而且没有出现氧化物等物质，不需要进行二次加工就能直接进行装配，从而从很大的程度上提高生产的效率，减少在人工方面的成本。激光切割在现在的工程机械应用中主要是进行三维成型件下料和平板的下料等[6]。在科技进步的过程中，激光切割技术也得到了进步，传统的固体激光转换为光纤激光，激光其中有70%应用在了8mm 以下的较薄板材的切割中，20%用在了12mm 以下的中厚板材的切割上。激光切割的速度比较快，能够高速切割物体，节约下料时间和资金投入成本，同时能够防止切割时板材发生变形的问题。另外，激光切割时产生的污染物也比较少，能够有效减少对空气的污染，保证工作的环境。在将来，激光切割会在工程机械制造行业得到更好的应用，也会成为最标准、最常用的切割技术。

2.3 柔性组合夹具

科学技术的快速发展推动着当前工程机械行业的进步，品种繁多、定制化小批量生产具有很大的发展优势。现代产品的更新速度比较快，专用的夹具以及品种繁多的夹具，暂不生产时，就会造成夹具积压，需要占用一定的场地，会浪费很多的资源。柔性组合夹就能够有效的解决这一问题，它的生产成本比较低、生产周期不长、又能够适应不断变差的产品，满足当前社会发展及生产的基本需求。目前部分公司为了有效提高三维焊接和安装的工作效率，就研制出了柔性组合夹具，从而满足当前生产技术、装备安装及检测等多方面的需求，进而确保工程机械生产过程能够更加有序顺畅的进行。

2.4 数字化智能焊接电源

数字化智能焊接技术是未来得到高标准的合格焊缝，通过使用单片机技术控制焊接电源的工作状态，使其能够满足焊接产品的相关要求的技术。焊接电源数字化是整个技术的核心。在工程机械方面，数字化技术的应用主要表现如下：①主电路数字化。这就意味着要将传统的模拟式电源逐渐向双极晶体管式弧焊逆变器转换，进一步实现数字化。而且随着焊接方法的多样化，能够应用的焊接材料逐渐增加，那么在功率逐渐加大的同时要降低其体积；②控制电路数字化。对于控制系统的构而言，数字化焊接电源主要就是通过使用单片机及DPS 组合来控制系统，从而进一步对电源加以控制及处理，保证能够综合处理信号流参数反馈流等综合内容，进而使得焊接资源得到柔性化控制；③人机接口技术。目前人机交互技术是科技发展的一项比较前沿的技术，在国外已经有了焊机的键盘操作与液晶显示相结合，通过输入焊接的方法和相关的焊接工艺参数进行焊接的人机交互技术。人机交互也就是焊接工作者通过给计算机输入一定的信息并发出指令，使机械进行操作的过程，并且在人机交互的过程中，操作人员能够通过液晶显示观察到现场的参数与信息，使高效焊割技术能够更加直观、操作更加规范和简便。

2.5 传感系统和软件的应用

在当前更为先进的焊接机器人工作站中，运用较多的包括传感系统及软件，有些词类软件大多数都包含跟踪定位功能，进而对相关数据以及内容反馈至工作工作站，同时能够及时调整电流电压，并且能够根据系统和实际工作中产生的位置偏差进行自动调整。对于机器人工作站而言，其相关装配的标准较高，在生产过程中需要应用计算机程序对其电流大小及停留时间等进行合理工作。将来的工作中，通过传感系统和软件的综合应用，根据焊接过程中的测量即其反馈数据，会实现焊接工艺参数调节的自动化，在获得美好的外观形象时也能够稳定提升其内部质量。