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工程機械焊接專機的應用現狀和發展趨勢

  本文主要分析了目前工程機械焊接結構件的焊接特點,詳細介紹了焊接專機在工程機械行業的應用優勢及應用現狀,并對焊接專機的發展趨勢作出了展望。


  一、工程機械焊接結構件的特點


  工程機械的焊接結構件主要有車架類結構件、轉臺類結構件及臂架類結構件。隨著工程機械行業競爭的日益激烈,大型化、專業化及智能化成為目前工程機械的主要發展方向。這就對工程機械焊接結構件提出了更高的要求,呈現出復雜多樣的焊接特點,主要表現在以下幾個方面:


  (1)大尺寸、厚板焊接焊縫多 為提高大型工程機械設備的剛性及使用性能,工程機械行業中大尺寸、厚板焊接焊縫較多(如起重機單件板長已達15m、最大板厚達80~100mm),這對焊縫成形質量及效率提出了更高的要求。


  (2)薄板、高強度焊接結構件增加 高強度鋼材的不斷應用為減輕工程機械自身的重量、提高設備性能作出了重要貢獻。工程機械的焊接結構件中對薄板、高強度焊接結構件的焊接要求逐漸增加(如起重機上應用的板材屈服強度已達1300MPa,未來還會用到1400MP a甚至更高強度要求的材料)。這些材料的焊接性變得越來越差,對焊接工藝、焊接操作人員技能、焊接設備可靠性都提出了更高要求。


  (3)焊縫結構形式多樣 由于工程機械設備多為重載設備,對焊縫的強度要求較高,如平面I型對接焊縫、對稱雙邊坡口焊縫、T形焊縫及單邊坡口焊縫等。


  (4)雙邊焊接需要工件變位 為提高焊縫的焊接強度,多數關鍵焊縫采用雙邊焊接形式提高焊縫的強度。為確保焊縫品質、控制焊接變形,焊接工藝過程要求工件頻繁翻轉變位。


  (5)桁架類焊縫焊接復雜 桁架結構是工程機械行業一種重要的臂架類結構,焊縫多、位置和形狀復雜。這類焊縫的焊接是目前行業需要解決的自動化焊接難題。


  二、焊接專機在工程機械中的應用優勢


  焊接專機具有專業性特點,可以針對不同的焊接結構件及焊接工藝需求進行專門設計制作,具有很強的靈活性和實用性。工程機械焊接結構件結構形式復雜,焊縫形式多樣,對焊接工藝的要求相對較高。因此,焊接專機成為工程機械制造行業的必要裝備,具有很強的應用優勢。


  (1)專業性、實用性強 焊接專機可針對不同的焊接工藝需求、焊接操作過程及工序、焊接結構件形式進行專門設計。比如:針對氣保焊、埋弧焊、激光焊制作相應的焊接專機;針對機器人焊接、手工焊接制造相應的焊接變位專機;針對車架類結構、轉臺類結構及臂架類結構設計相應專門焊接設備。通過專門設計的焊接專機,針對相應的工作需求及工人的操作習慣設計,操作簡單方便,工作穩定可靠,具有很強的實用性。


  (2)操作性、維護性好 由于焊接專機是針對某一焊接工藝、操作及焊接結構件形式專門設計制造的,其功能形式相對單一,設備整體結構形式相對簡單,使用者易于了解設備內部結構及操作性能,因此便于操作工人熟練操作、維護設備。


  (3)經濟性、可靠性高 目前,專門制作焊接專機的廠家日益增多,針對各種焊接工藝、焊接操作及焊接結構均有專門的研究,相關技術及配套技術已相當成熟,普通軌道、交流電動機驅動即可滿足要求。設備可靠性高,而且整體設計制造成本低廉,造價一般在20萬~50萬元之間,比起動輒上百萬元的焊接機器人工作站,在產品外觀、實物質量要求不太高,工人技能有限的機械企業,仍然是非常有吸引力的。因此,焊接專機在工程機械行業中具有很強的經濟實用性。


  三、焊接專機在工程機械中的應用現狀


  (1)關鍵焊接結構件的翻轉變位焊接專機應用逐漸增多 工程機械的關鍵結構件為主要受力部件,具有焊縫多、焊縫形式多樣、焊接強度要求高的特點。如轉臺類結構件360°方向均存在焊縫;車架類結構件零部件多、焊縫多;臂架類結構件需要360°方向連續焊接。因此,針對這些關鍵結構件的翻轉變位設計制造的焊接專機應運而生,如圖1、圖2所示。


/"'圖1圖1  自動變位的直焊縫專機


/"'圖2圖2  車架箱體焊接變位專機


(2)針對關鍵、規則焊縫的焊接專機使用廣泛  工程機械有許多關鍵焊縫屬于規則焊縫,如起重機的吊臂蓋板對接焊縫、座圈焊縫、壓路機和水泥攪拌車的滾筒焊縫、泵車臂架擺腿和起重機支腿的長直角焊縫等。手工焊接具有很強的靈活性,但由于受主觀因素限制,不能完全保證焊縫的焊接質量。然而,工程機械結構件上的這些關鍵焊縫直接影響著整臺設備的結構性能和安全性能。專門針對這些關鍵焊縫焊接的焊接專機可以大大提高焊縫焊接質量的穩定性,減輕工人的勞動強度,因此得到了廣泛應用。如專門針對起重機伸臂制作的直焊縫專機;針對圓形焊縫制作的車架、轉臺座圈焊接專機、壓路機和水泥攪拌車的滾筒焊縫的埋弧焊專機等,如圖3、圖4所示。


/"'圖3圖3  長直焊縫專機


圖4  直焊縫專機圖4  直焊縫專機


  (3)焊接專機與機器人自動焊接組合形成高效焊接工作站逐步應用 焊接機器人是近幾年發展的一種高效焊接作業方式,為提高焊接質量和效率,降低工人勞動強度提供了一種高水平的焊接作業方法。焊接專機與焊接機器人組合形成的焊接工作站結合了焊接專機專業化設計與焊接機器人焊接作業位置靈活的特點,大大提高了焊接結構件的自動化焊接焊達率。在人力資源成本較高、管理上升至一定層次、人工作業實物質量難于進一步提升的一線大型品牌企業,受到青睞。


  四、焊接專機在工程機械中的發展趨勢


  (1)線性化生產要求焊接專機具有信息化通訊功能 21世紀是信息時代,信息化生產也逐漸成為工程機械行業的一個發展方向。通過加工過程工藝參數的信息化傳遞,工藝技術人員可以非常方便地采集現場作業信息參數,為工藝過程優化提供了重要的數據信息。未來的焊接專機必將逐漸具備焊接過程跟蹤、焊接過程參數數據通信功能,以適應未來生產信息化的發展需求。


  (2)焊接專機的自動化控制功能開發是大型企業的迫切需求 在大型工程機械企業,隨著專機應用技術日趨成熟,自動化焊接機器人應用逐步深入,接受了智能化焊接設備帶來的工件品質的高可靠性。一人多機帶來的管理便利,人力資源成本的節約(目前大型企業給優秀焊接操作工年均支出都在8萬~10萬元)更是未來需求的方向,因此,針對焊接專機開發智能控制功能也已成為專機應用量較大的企業的迫切需求。專機研發企業通過提升專機的制造安調精度、配套驅動硬件及控制軟件功能,可實現一人多機作業,在未來的工程機械企業將會有相當大的市場。


  (3)焊接作業安全人性化要求焊接專機具有多變位功能 隨著工程機械競爭日益激烈,大噸位、大尺寸工程機械日益增多,千噸級起重機械、百米級仝機械、百噸級挖掘機不斷刷新著工程機械的記錄。為適應不同規格焊接結構件的焊縫焊接需求,保證焊接過程操作的安全性,工人操作的舒適性等要求,機械化焊接變位將成為焊接專機必備的功能。


  (4)工裝夾具的實用性設計成為焊接專機必要條件 焊接專機在工程機械的應用離不開對焊接工件的夾緊定位。隨著焊接專機各項硬件、軟件技術的日臻成熟,焊接專機的關鍵技術將集中在用于工件定位夾緊的工裝夾具實用性設計上。如何針對各種不同工件設計經濟實用、方便快捷的工裝夾具將成為未來焊接專機的一大課題。


  (5)焊接專機須適應新型焊接工藝技術的應用 目前,為提高結構件的焊接質量和效率,窄間隙焊接(見圖5)、雙絲及多絲高效焊接(見圖)、等離子弧焊接、激光跟蹤焊接技術等各種新型焊接工藝不斷獲得成熟,并逐步應用于工程機械行業。未來焊接專機的設計應該與各種新型焊接工藝結合,以適應工程機械焊接工藝的發展需求。


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