焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與展望
發(fā)布時(shí)間：2018-11-14 瀏覽次數(shù)：2633
目前我國的焊接自動(dòng)化率還不足30%，同發(fā)達(dá)工業(yè)國家的近80%相比差距甚遠(yuǎn)?？梢灶A(yù)計(jì)在未來的10年內(nèi)，國內(nèi)自動(dòng)化焊接技術(shù)的水平將以前所未有的速度發(fā)展。
隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟，代表自動(dòng)化焊接技術(shù)的數(shù)字焊機(jī)、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已面世并已穩(wěn)步地進(jìn)入市場。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎(chǔ)工程,有力地促進(jìn)了先進(jìn)焊接工藝特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。汽車及零部件的制造對焊接的自動(dòng)化程度要求日新月異。我國焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動(dòng)化、智能化”。目前我國的焊接自動(dòng)化率還不足30%，同發(fā)達(dá)工業(yè)國家的近80%差距甚遠(yuǎn)。從20世紀(jì)末國家逐漸在各個(gè)行業(yè)推廣自動(dòng)焊的基礎(chǔ)焊接方式——?dú)怏w保護(hù)焊，來取代傳統(tǒng)的手工電弧焊，現(xiàn)已初見成效?？梢灶A(yù)計(jì)在未來的10年，國內(nèi)自動(dòng)化焊接技術(shù)將以前所未有的速度發(fā)展。
高效、自動(dòng)化焊接技術(shù)的現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代，我國焊接界把實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化、自動(dòng)化作為戰(zhàn)略目標(biāo)，已經(jīng)在各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實(shí)施，在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和過程控制智能化，研究和開發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術(shù)，發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等方面，取得了長足的進(jìn)步。
(1)熔化極氣體保護(hù)焊逐漸取代手工電弧焊將成為焊接的主流。預(yù)計(jì)未來10年內(nèi)，實(shí)芯焊絲占焊材消耗量的比例會(huì)由現(xiàn)在的15％增長到30％；藥芯焊絲由現(xiàn)在的2％增長到20％；埋弧焊焊材也將在10%的水平上繼續(xù)增長。其中藥芯焊絲的增長幅度明顯加大，在未來20年內(nèi)會(huì)超過實(shí)芯焊絲，最終將成為焊接中的主導(dǎo)產(chǎn)品。
(2)高效、節(jié)能并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的智能型逆變焊機(jī)將逐漸取代手弧焊機(jī)和普通晶閘管焊機(jī)，而且焊機(jī)的操作趨向于簡單化、智能化，以符合當(dāng)今淡化操作技能的趨勢。
(3)在汽車、造船、工程機(jī)械和航空航天等領(lǐng)域，適用于不同場合的智能化焊接機(jī)器人較為廣泛的應(yīng)用，大幅度提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。廣大焊接工作者為推廣高效、自動(dòng)化的焊接技術(shù)做出了艱苦的努力，并取得了很大的發(fā)展，從而使我國制造業(yè)焊接自動(dòng)化水平有了明顯的提高。
推進(jìn)焊接自動(dòng)化進(jìn)程，學(xué)習(xí)、吸收、借鑒、提高是十分重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)有工藝的學(xué)習(xí)和提高。由于現(xiàn)有工藝多為手工操作，有其局限性，但如果在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行嫁接改造，往往就可以實(shí)現(xiàn)一定的突破。
焊接自動(dòng)化技術(shù)的展望
電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)微電子信息和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入，促進(jìn)了焊接自動(dòng)化技術(shù)革命性的發(fā)展。
(1)焊接過程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動(dòng)化的核心問題之一，也是我們未來開展研究的重要方向。我們應(yīng)開展最佳控制方法方面的研究，包括線性和各種非線性控制。最具代表性的是焊接過程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以及專家系統(tǒng)的研究。
(2)焊接柔性化技術(shù)也是我們著力研究的內(nèi)容。在未來的研究中，我們將各種光、機(jī)、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備，是提高焊接自動(dòng)化水平的根本途徑。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機(jī)械設(shè)備，以提高其柔性化水平和質(zhì)量控制水平，是我們當(dāng)前的一個(gè)研究方向；另外，焊接機(jī)器人與專家系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑規(guī)劃、自動(dòng)校正軌跡、自動(dòng)控制熔深等功能，是我們近期研究的重點(diǎn)。
(3)焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分，促進(jìn)其有機(jī)地結(jié)合，可大大降低信息量和實(shí)時(shí)控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機(jī)處理的響應(yīng)和判斷力，建立人機(jī)對話的友好界面，使人和自動(dòng)系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，是集成系統(tǒng)的不可低估的因素。
(4)提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩(wěn)定性和可控性，以及優(yōu)良的動(dòng)感特性，也是我們著重研究的課題。應(yīng)開發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運(yùn)動(dòng)、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測焊縫坡口形狀、溫度場、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時(shí)提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機(jī)，并應(yīng)積極開發(fā)焊接過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)?？傊?，使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變，是實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。
本世紀(jì)的頭十五年，將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時(shí)期。我們廣大焊接工作者任重而道遠(yuǎn)，務(wù)必樹立知難而上的決心，抓住機(jī)遇，為我國焊接自動(dòng)化水平的提高而努力奮斗。
隨著數(shù)字化技術(shù)日益成熟，代表自動(dòng)化焊接技術(shù)的數(shù)字焊機(jī)、數(shù)字化控制技術(shù)業(yè)已面世并已穩(wěn)步地進(jìn)入市場。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎(chǔ)工程,有力地促進(jìn)了先進(jìn)焊接工藝特別是焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。汽車及零部件的制造對焊接的自動(dòng)化程度要求日新月異。我國焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動(dòng)化、智能化”。目前我國的焊接自動(dòng)化率還不足30%，同發(fā)達(dá)工業(yè)國家的近80%差距甚遠(yuǎn)。從20世紀(jì)末國家逐漸在各個(gè)行業(yè)推廣自動(dòng)焊的基礎(chǔ)焊接方式——?dú)怏w保護(hù)焊，來取代傳統(tǒng)的手工電弧焊，現(xiàn)已初見成效?？梢灶A(yù)計(jì)在未來的10年，國內(nèi)自動(dòng)化焊接技術(shù)將以前所未有的速度發(fā)展。
高效、自動(dòng)化焊接技術(shù)的現(xiàn)狀
20世紀(jì)90年代，我國焊接界把實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化、自動(dòng)化作為戰(zhàn)略目標(biāo)，已經(jīng)在各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實(shí)施，在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動(dòng)化和過程控制智能化，研究和開發(fā)焊接生產(chǎn)線及柔性制造技術(shù)，發(fā)展應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等方面，取得了長足的進(jìn)步。
(1)熔化極氣體保護(hù)焊逐漸取代手工電弧焊將成為焊接的主流。預(yù)計(jì)未來10年內(nèi)，實(shí)芯焊絲占焊材消耗量的比例會(huì)由現(xiàn)在的15％增長到30％；藥芯焊絲由現(xiàn)在的2％增長到20％；埋弧焊焊材也將在10%的水平上繼續(xù)增長。其中藥芯焊絲的增長幅度明顯加大，在未來20年內(nèi)會(huì)超過實(shí)芯焊絲，最終將成為焊接中的主導(dǎo)產(chǎn)品。
(2)高效、節(jié)能并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的智能型逆變焊機(jī)將逐漸取代手弧焊機(jī)和普通晶閘管焊機(jī)，而且焊機(jī)的操作趨向于簡單化、智能化，以符合當(dāng)今淡化操作技能的趨勢。
(3)在汽車、造船、工程機(jī)械和航空航天等領(lǐng)域，適用于不同場合的智能化焊接機(jī)器人較為廣泛的應(yīng)用，大幅度提高了焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。廣大焊接工作者為推廣高效、自動(dòng)化的焊接技術(shù)做出了艱苦的努力，并取得了很大的發(fā)展，從而使我國制造業(yè)焊接自動(dòng)化水平有了明顯的提高。
推進(jìn)焊接自動(dòng)化進(jìn)程，學(xué)習(xí)、吸收、借鑒、提高是十分重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)有工藝的學(xué)習(xí)和提高。由于現(xiàn)有工藝多為手工操作，有其局限性，但如果在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行嫁接改造，往往就可以實(shí)現(xiàn)一定的突破。
焊接自動(dòng)化技術(shù)的展望
電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)微電子信息和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入，促進(jìn)了焊接自動(dòng)化技術(shù)革命性的發(fā)展。
(1)焊接過程控制系統(tǒng)的智能化是焊接自動(dòng)化的核心問題之一，也是我們未來開展研究的重要方向。我們應(yīng)開展最佳控制方法方面的研究，包括線性和各種非線性控制。最具代表性的是焊接過程的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以及專家系統(tǒng)的研究。
(2)焊接柔性化技術(shù)也是我們著力研究的內(nèi)容。在未來的研究中，我們將各種光、機(jī)、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備，是提高焊接自動(dòng)化水平的根本途徑。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機(jī)械設(shè)備，以提高其柔性化水平和質(zhì)量控制水平，是我們當(dāng)前的一個(gè)研究方向；另外，焊接機(jī)器人與專家系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑規(guī)劃、自動(dòng)校正軌跡、自動(dòng)控制熔深等功能，是我們近期研究的重點(diǎn)。
(3)焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術(shù)的集成和焊接技術(shù)與信息技術(shù)的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質(zhì)流是其重要的組成部分，促進(jìn)其有機(jī)地結(jié)合，可大大降低信息量和實(shí)時(shí)控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機(jī)處理的響應(yīng)和判斷力，建立人機(jī)對話的友好界面，使人和自動(dòng)系統(tǒng)和諧統(tǒng)一，是集成系統(tǒng)的不可低估的因素。
(4)提高焊接電源的可靠性、質(zhì)量穩(wěn)定性和可控性，以及優(yōu)良的動(dòng)感特性，也是我們著重研究的課題。應(yīng)開發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運(yùn)動(dòng)、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測焊縫坡口形狀、溫度場、熔池狀態(tài)、熔透情況，適時(shí)提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機(jī)，并應(yīng)積極開發(fā)焊接過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)?？傊?，使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學(xué)”演變，是實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化的一個(gè)重要方面。
本世紀(jì)的頭十五年，將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時(shí)期。我們廣大焊接工作者任重而道遠(yuǎn)，務(wù)必樹立知難而上的決心，抓住機(jī)遇，為我國焊接自動(dòng)化水平的提高而努力奮斗。
