重型機械結構件焊接缺陷及焊后處理方法

陳德順

摘要：焊接作為重型機械制造工藝中關鍵的連接技術，將焊接裝備和機器人設備等聯合使用，促進了焊接機器人智能制造技術的不斷發展，更好地服務我國企業生產。通過對焊接機器人在重型機械行業的應用及發展趨勢介紹，闡述了焊接機器人因產品需求不同而研發出不同的焊接機器人工作站，推動了焊接機器人智能化、自動化的發展，提高了企業生產效率，減輕了現場操作人員的勞動強度，改善了焊接作業環境。闡明了焊接機器人在智能制造領域未來的發展方向。

關鍵詞：重型機械;機器人焊接;發展趨勢

引言

重型機械行業是國民經濟發展的基礎，是一個國家綜合國力的重要體現，在國民經濟發展中占據著特殊位置。重型機械行業的發展成為我國礦山開采、能源開發、原材料生產等基礎工業發展的重要保障。隨著中國制造的快速發展，智能化裝備等技術在重型機械行業將會得到廣泛應用，促進企業的產品技術升級，使企業更能適應現代化發展腳步，向工業4.0目標邁進。

作為重型機械行業產品生產過程中的關鍵技術之一，焊接一直都起著舉足輕重的作用，決定著產品的質量可靠性、安全性。我國重型機械企業的發展模式一直是勞動密集型，呈現出人力成本低、工作環境差，以及對人的技術依賴性較大等特點。然而，隨著社會的進步和新型技術的發展，企業發展的模式逐漸由勞動密集型向技術密集型轉變，更加強調了以人為本的發展方向。

1結構件焊縫檢測方法

焊接缺陷多種多樣，而對焊接接頭進行必要的檢驗是保證焊接質量的重要措施。通常焊接質量的檢驗包括外觀檢查、無損探傷和機械性能試驗3個方面。焊接質量管理人員可以從這3個方面來檢驗結構件的焊接質量。

（1）外觀檢查。外觀檢查一般以肉眼觀察為主，有時用5～20倍放大鏡進行觀察。通過外觀檢查，可以發現焊縫表面缺陷，如咬邊、焊瘤、表面裂紋、氣孔、夾渣及焊穿等。外觀檢查需要由經驗豐富的施焊人員或者檢驗人員來完成。

（2）無損探傷。有別于外觀檢查，隱藏在焊縫內部的夾渣、裂紋、氣孔、未熔合及未焊透等缺陷的檢驗，無法通過目測來獲知，可使用X光檢驗（RT）、超聲波無損探傷

2重型機械智能焊接機器人發展趨勢

2.1重型機械機器人焊接技術發展趨勢

目前，國內的機器人在各個行業應用上，尤其是重型機械行業，還無法與國外“四大家族”機器人相抗衡，要達到大面積推廣應用還需要一段很長的路要走。隨著科學技術向前發展，我國機器人將會在相關的傳感和控制技術以及關鍵的零部件等方面逐步得到提高，在一定程度上，其性能和功能上可以達到先進水平。重型機械行業生產的產品都是由許多結構件拼裝焊接而成的，在整個產品中起著承載作用，對這些結構件的結構性能要求高。由于這些結構件焊接量多，因此采用機器人焊接，具有很重要的現實意義。然而，對于新產品的生產，由于現場調試時間會很長，因此如何減少企業現場產品的示教過程，縮短產品現場調試時間，降低生產節拍，提高產品的制造效率，增加企業效益，是很多企業亟需解決的問題。

（1）離線仿真技術的發展“四大家族”品牌機器人都具有離線仿真軟件，此軟件可以在虛擬工作平臺編寫機器人程序和邏輯指令，不需要在現場進行示教編程，減少了現場示教時間，提高了生產效率?？梢源钶d一個與實際工作站模擬平臺，編寫程序，將生成的生產運行程序，通過外部移動設備將此程序導入現場機器人的控制器，進行生產運行。各大機器人廠商的仿真軟件各有特點。ABB機器人仿真軟件為Robotstudio，在此軟件上編寫產品的焊接程序，可以編寫擺動、電弧跟蹤和激光跟蹤，也可以編寫循環指令for和選擇語句ifelse。

（2）基于視覺的實時在線無需編程技術目前，國內的幾大機器人廠商，如埃夫特、錢江等，控制系統都具備開源特點，均可面向國內外集成商進行開發。集成商可以根據客戶需求來進行二次開發，讓機器人能夠適應新的環境。集成商將多種傳感器與機器人進行組合，形成新的智能機器人技術，更加智能化。

智能視覺焊接機器人工作站，主要由視覺傳感器、線激光、點激光、機器人、焊機、外部軌道和上位機開發軟件等設備組成。。

2.2重型機械智能焊接發展趨勢

重型機械行業的焊接由于先前依賴人工焊接，焊接質量全部依賴于焊工的實操技術水平高低和焊工自身素質，對于焊接質量的好壞很難把控，因此焊接質量的控制技術應運而出。焊接質量的控制技術，利用視覺傳感方法監控、檢測焊縫熔池的變化以及焊縫背面的成形，并根據成形的變化來實時調整機器人位置，從而獲得更好的焊縫成形。

焊接質量控制技術主要包括：焊接熔池的變化和焊接過程的建模與控制器設計。焊接熔池的變化監控是焊縫成形質量把控的一個重要步驟?；谝曈X傳感器的在線實時監控，能夠直接反應焊接過程中的焊接成形行為，因此此方法在焊接過程控制中經常使用。另外，把握焊接參數與焊縫成形之間的規律，建立一個焊接成形的模型，這也是控制器的設計基礎。由于技術的發展，現代神經網絡、模糊集合與粗糙集合等智能建模方法的提出與應用，使得焊接成形的質量控制技術得到了發展。隨著對焊接過程的深入了解，建立的焊接過程模型更加準確，焊接成形質量控制技術將會得到進一步發展。

3結束語

隨著中國制造不斷向更高水平發展，新時期信息技術革命引領的智能化、數字化應用在重型機械行業，將會推動焊接機器人與智能化、自動化控制系統結合在一起，研發出新型的智能焊接技術。智能焊接技術的廣泛使用，能夠在一定程度上取代機械行業部分的勞動力，在提高生產效率的同時，也能夠生產出更好的產品，增加企業的經濟效益，這將大力推動我國重型機械行業技術轉型升級，向智能化方向發展。

參考文獻

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