自动化焊接设备在工程机械制造中的应用

焊接俞海峰 2018-01-08 14:30:23
    随着焊接加工工艺以及自动化控制技术的不断发展与完善,工程机械制造领域中原有的工作模式已经无法适应本行业设备、工件焊接加工的实际需求。严重滞后的焊接技术导致工程机械制造效率大打折扣,焊接质量无从得到可靠保障。而将焊接技术与自动化技术相结合的自动化焊接设备自出现以来逐步发展,近年来被广泛应用于工程机械制造领域,取得了满意的效果,在提高生产效率、替代传统人工焊接模式、提高焊缝质量等方面均有突出意义与价值。
    在焊接技术与自动化技术相结合以后,自动化焊接设备便被用于工程机械的生产中。与传统的人工焊接相比,自动化焊接的效率有显著的提高,且能降低企业的生产成本,为企业获取更多的利益。因此,许多企业都在致力于开发新的自动化焊接设备。
    一、优点分祈
    (一)技术方面
    在工程机械制造行业的加工中,在对各类材料进行焊接加工时,普遍都是通过自动化焊接设备来完成的。自动化焊接设备在对薄壁材料、非金属材料等进行加工时,利用激光焊接技术,可缩小其中的接缝宽度,提高加工深度,并确保所加工的部件不会出现变形的情况。因此,一些对技术要求较高的零部件,就可利用自动化焊接设备来加工。此外,利用这类设备对工程机械制造中的零部件进行加工时,由于电弧基本是聚集在焊剂层以下的,所以加工过程中散失的热量比较少。由此可见,自动化焊接设备的环保性能比较好,且能够减少原料的用量,节约成本。
    (二)质量方面
    在自动焊接设备中,最重要的组成部分是机械组,是利用数字化的电子系统,对其中预设的执行程序进行全自动化的控制。在工程机械制造的过程中,由于焊接设备需要用到较大的电流,热量相对比较集中,所以能够有效提高电弧的穿透性能,且在点额的过程中,还能增加点额的速度。因此,与手工焊接的方式相比,自动化焊接设备能大幅度地提高工程机械制造的效率。此外,工程机械的生产的过程以及焊接设备都是利用自动化的控制系统来控制的,所以能够对焊接速度和范围进行有效的控制。而在实际的生产中,可根据生产需要调整焊接参数,以提高焊接的质量。
    二、结构分析
    (一)焊接电源
    利用自动化焊接设备对机械零件进行焊接加工时,最重要的是要确保加工的安全性,所以在选择焊接电源时,应选择逆变脉冲电源,并保证其拥有全数字式的特点。并且,电源在与控制系统进行连接时,应确保接口能够支持两者的连接,并能将相关的焊接参数显示出来。在输入焊接参数时,可利用示教器来完成,在调整参数时,应根据实际的焊接要求在线调整。此外,与手工焊接不同的是,在利用自动化焊接设备对零部件进行焊接时,所选择的焊丝和电流的规格,应该要高一个等级。所以,在选择焊接电源的过程中,电流的下暂载率必须达到100%。
    (二)主体与控制器
    在自动化焊接设备的主体结构与控制器是最为关键的部分,主体结构的类型一般为6轴关节型,其需要满足的条件包括以下方面:首先,其工作寿命不低于巧a;其次,所使用的采材料要具备较高的抗腐蚀能力,且不能有放射性。最后,其结构形式是刚性坚固式的。自动化焊接主体的驱动力主要来源于交流伺服机,并通过位置信息搭载路径测量系统来保持其动态的特性,使焊接的精度能够满足实际的生产需要。并且,通过现场总线对整个系统进行数字化的控制,并利用数字化控制器来实现设备系统的所有控制功能。由于配电系统基本不会对设备控制系统进行电磁干扰,所以焊接设备能表现出很好的再现性。此外,为避免控制器中的其他设备被灰尘污染而引发故障,应对这些设备采取防尘措施,以确保整个设备系统运行的可靠性。
    (三)传感系统
    自动化焊接设备的传感系统主要具备以下功能:首先,电弧跟踪功能。是利用电弧跟踪传感器来实现的,在对机械零件进行焊接加工的过程中,需要预设一个范围,使焊枪能够在此范围内摆动。根据检测到的电压值和电流值,能够对焊缝进行调整,也能自动对编程位置中出现的偏差进行修整。其次,激光跟踪功能。由于在利用自动化焊接设备对机械零件进行加工的过程中,可能会受到灰尘、烟雾、电磁等的干扰,因此需要对这些因素进行控制。最后,焊丝接触寻位功能。在加工过程中需要确定出每条焊接接缝的起点,在寻找起点的过程中,需要将工件表面上的油漆处理掉,以保证所确定的起点位置具有较高的可靠性。
    (四)焊接变位机及夹具
    为了最大限度的确保工程机械制造中应用自动化焊接设备可使焊接接缝处于平焊或船形焊位置,在当前的自动化焊接设备中大多带有焊接变位机装置,变位机所配置的各个回转轴作为自动化焊接设备的外部轴系统,能够在焊接加工的过程中实现与自动化焊接设备的协调交互式运动,同时所设置变位机的高度也应当综合考虑工件装卸是否方便与有效。同时,夹具应当具有充分的刚性水平,建议在自动化焊接中尽量选用具有快速夹紧功能的机构,确保工件在夹持焊接的过程中不出现变形问题,且夹具上的装卸时间应当尽量短。
    (五)操作软件及弧焊软件包
    自动化焊接设备中所配备的操作软件以及弧焊软件包应当具备以下几个方面的功能,以确保焊接设备自动化性能的良好实现:
    其一,操作软件及弧焊软件包外部轴能够与自动化焊接设备实现联动控制;
    其二,能夠支持动态传感与跟踪功能的实现;
    其三,能够实现对焊接参数的动态实时调整功能;
    其四,能够支持多种焊接工艺技术的实现与灵活切换,包括断点续焊工艺、多层焊接工艺、以及多道焊接工艺等在内;
    其五,能够支持整个焊接设备的自诊断与保护功能实现;
    其六,配置有充足的多功能接口,能够实现与相关外部设备的可靠连接。
    三、总结
    在机械制造产业快速发展与升级的背景下,焊接设备的革新与发展也取得了非常显著的成效、进步。通过将自动化技术与焊接设备的结合,能够使焊接工艺精度更高,焊接过程更加可控,焊接效果更为理想。同时,加大自动化焊接设备的应用与推广力度还能够使整个机械制造产业的发展更具前景,发展方向更加明确。
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