導(dǎo)語：如何才能寫好一篇自動焊接機(jī)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：汽車橫梁自動焊接機(jī)單片機(jī)

中圖分類號：TG43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

汽車橫梁自動焊接機(jī)是用來實(shí)現(xiàn)汽車橫梁自動焊接而設(shè)計(jì)制作的，該焊接機(jī)主要是由焊機(jī)機(jī)身、工件夾緊和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、焊機(jī)電源控制系統(tǒng)、氣壓傳動系統(tǒng)以及單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。自動焊接機(jī)的硬件主要包括控制芯片、電機(jī)驅(qū)動芯片、伺服電機(jī)、液晶顯示器、電磁閥、繼電器及光電傳感器等，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括這些硬件的選型和電路的設(shè)計(jì)。[1]

1 單片機(jī)選型與設(shè)計(jì)

自動焊接機(jī)控制系統(tǒng)的硬件選型首要是主控芯片的選型，在設(shè)計(jì)中我們只要芯片的功能大小滿足我們的設(shè)計(jì)要求并稍有贏余即可無須浪費(fèi)資源增加成本，根據(jù)作者以往的學(xué)習(xí)和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們選用STC半導(dǎo)體公司12系列中資源較豐富的STC12C5A32AD作為本設(shè)計(jì)的主控芯片。該款芯片的I/O引腳、片內(nèi)Flash和功能模塊全部符合設(shè)計(jì)要求，因此選用這款芯片還是比較合適的。它是單時鐘/機(jī)器周期的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。

2 輸入信號采集電路設(shè)計(jì)

自動焊接機(jī)控制系統(tǒng)的信息采集主要包括，焊接前對焊縫類型和焊管尺寸、焊槍移動速度等相關(guān)參數(shù)運(yùn)用一組按鍵進(jìn)行輸入；焊接過程中對工件位置及焊槍位移等相關(guān)信息運(yùn)用光電傳感器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。

2.1鍵盤信號采集

鍵盤可以分為兩種，一種是編碼鍵盤另一種是非編碼鍵盤，非編碼鍵盤是通過軟件來識別閉合鍵的鍵碼。自動焊管機(jī)控制系統(tǒng)中也是運(yùn)用的行列式非編碼鍵盤。行列式鍵盤是指將I/O口線的一部分作為行線，另外一部分作為列線，行列的交叉點(diǎn)用來設(shè)置按鍵。行列數(shù)的乘積數(shù)就是可以設(shè)置的按鍵個數(shù)，這樣的設(shè)計(jì)就可節(jié)省大量的I/O口線。

2.2 光電傳感器信號采集

光電傳感器的主要作用是用于位置的檢測，它是各種光電檢測系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，光電傳感器首先把被測量的信號變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后光電元件再將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。這樣就可以將非電量轉(zhuǎn)化成電量。

控制系統(tǒng)的傳感器的公共電壓是24V，單片機(jī)的工作電壓是5V，所以傳感器的信號不可以直接接到單片機(jī)的相應(yīng)引腳上，要借助于一些硬件電路或元器件來將24V的電壓轉(zhuǎn)化為5V的電壓，然后再接到單片機(jī)相應(yīng)的引腳上。在實(shí)際的電子電路系統(tǒng)中，不可避免地存在各種各樣的干擾信號，若電路的抗干擾能力差將導(dǎo)致測量、控制準(zhǔn)確性的降低。常見的信號隔離方法有光電耦合和變壓器隔離等，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用光電耦合方式進(jìn)行隔離，以消除模擬信號對數(shù)字信號的干擾。[2]

3系統(tǒng)輸出電路設(shè)計(jì)

3.1 氣動元件控制電路設(shè)計(jì)

電磁閥指在氣體或液體流動中受電磁力控制開閉的閥體，大量應(yīng)用于液壓機(jī)械、氣動系統(tǒng)中。線圈不通電時，可動鐵心由于受到彈簧的作用而與固定鐵心脫離，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)線圈通電時，可動鐵心克服彈簧作用與鐵心吸合，閥門處于打開狀態(tài)。這樣就控制了液體或氣體的流動，流體推動氣缸轉(zhuǎn)換為物體的機(jī)械運(yùn)動，完成進(jìn)給、往復(fù)運(yùn)動。本系統(tǒng)就是通過電磁閥的通斷來控制各個氣動回路中的相應(yīng)動作。

該驅(qū)動電路主要是由一個光耦、一個三極管、一個二極管和一個電阻組成。為了防止干擾需要進(jìn)行信號隔離，采用了型號為817的光耦。光耦輸入端一個接5V電，另一端接單片機(jī)的信號輸出口，當(dāng)系統(tǒng)需啟動電磁閥時單片機(jī)輸出端輸出低電平，此時光耦工作，光耦輸出端接三極管9013的基極上，三極管的發(fā)射極接地，集電極接電磁閥。光耦工作就會使得三極管也工作，從而導(dǎo)通電磁閥的接地端，電磁閥通電工作。電磁閥兩端反向并聯(lián)二極管IN4007，目的是為了防止反向感生電動勢燒壞三極管。

3.2 液晶顯示電路設(shè)計(jì)

液晶顯示模塊根據(jù)其顯示方式和內(nèi)容的不同可以分為數(shù)顯液晶模塊、液晶點(diǎn)陣字符模塊和點(diǎn)陣圖形液晶模塊。其中數(shù)顯液晶模塊只能顯示數(shù)字和標(biāo)識符號，液晶點(diǎn)陣字符模塊只能顯示數(shù)字和西文字符而點(diǎn)陣圖形液晶模塊即能顯示數(shù)字、西文字符還能顯示圖形。自動焊管機(jī)在信息采集時要進(jìn)行圖形編輯故要選用點(diǎn)陣圖形液晶模塊。

LCD12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。[3]

3.3串行接口電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

自動焊管機(jī)根據(jù)用戶的實(shí)際需求，對一些參數(shù)或運(yùn)行方式要作修改，這就要求控制系統(tǒng)可以和PC機(jī)進(jìn)行通信，PC機(jī)與設(shè)備進(jìn)行通信常采用RS-232串行接口，RS-232串行通信接口的結(jié)構(gòu)比較簡單、技術(shù)相對成熟、且傳輸距離較遠(yuǎn)，現(xiàn)用單片機(jī)一般也把串行通訊口作為一個標(biāo)準(zhǔn)接口集成在單片機(jī)內(nèi)，STC單片機(jī)的串行接口是一個可編程的全雙工串行通信接口。可以運(yùn)用RS-232進(jìn)行兩者的通信。

PC機(jī)的RS-232C串行通信接口與STC單片機(jī)的信號電平不一致，這就需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，因此需設(shè)計(jì)一個RS232和TTL電平轉(zhuǎn)換電路，該電路設(shè)計(jì)借助了專用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，該芯片具有兩路發(fā)送器和接受器，可同時進(jìn)行兩組電平的轉(zhuǎn)換。MAX232共有16個引腳，其中VCC接5V電，還需外接5個電容進(jìn)行電壓匹配和電源去耦。其中R1IN為RS232電平發(fā)送端，R1OUT為轉(zhuǎn)換后TTL電平接受端；T1IN為TTL電平發(fā)送端，T1OUT為轉(zhuǎn)換后RS232電平接受端。

通過MAX232的TTL和RS-232的輸入/輸出端口，自動調(diào)節(jié)單片機(jī)串口的TTL電平信號和RS-232的串行通信信號的電平匹配。

3.4電源電路設(shè)計(jì)

在控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)中，電源的設(shè)計(jì)是必不可少的，電源的設(shè)計(jì)是一個系統(tǒng)系統(tǒng)工程，要對電源功耗、電源分配和電源管理監(jiān)控綜合考慮。該控制系統(tǒng)單元電路較多且對5V電源的要求比較高，采用了芯片7805完成從12V到5V的轉(zhuǎn)換，作為單片機(jī)5V單元的供電。

用芯片7805組成的穩(wěn)壓電源所需要的電路簡單，而且芯片內(nèi)部還有過熱、過流和調(diào)整管的保護(hù)電路，采用TO-220 或TO-202封裝。實(shí)際使用方便可靠。7805有三個端子分別是輸入、輸出和公共端。由7805芯片完成由12V的電源轉(zhuǎn)化成5V電源的電路原理圖如圖3-4所示。必須特別注意的是，根據(jù)7805的工作原理可知，7805在電壓轉(zhuǎn)化過程中會產(chǎn)生熱量，所以要給7805加上散熱片。同時最好在7805的輸出端加裝一個濾波電容，容量在100UF/16V。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還涉及到傳感器信號采集與信號放大，其中放大器等部分需要用到±12V電源和±24V電源，因此根據(jù)設(shè)計(jì)要求增加我們采用開關(guān)電源，該開關(guān)電源是可以直接輸出兩種電壓值的電源。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳林， 陳善本. 智能化焊接技g[M]. 北京： 國防工業(yè)出版社， 2000. 1-8.

篇2

一、自動焊接技術(shù)的工作原理

自動焊接技術(shù)是將焊接原理、自動控制原理、機(jī)械運(yùn)動原理等進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合的一種加工技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了焊接過程的自動化。在自動焊接技術(shù)中，通過工件夾緊機(jī)構(gòu)、脫料機(jī)構(gòu)、焊槍夾緊機(jī)構(gòu)、焊槍氣動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等裝置完成了對工件和焊接設(shè)備的安裝與定位，再通過導(dǎo)軌床體、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺、氣動尾頂滑臺機(jī)構(gòu)等裝置實(shí)現(xiàn)了焊槍與工件的前后、左右、上下運(yùn)動。

當(dāng)前，自動焊接技術(shù)不僅采用了上述的各種原理和技術(shù)，同時大量運(yùn)用了數(shù)字化技術(shù)和人工智能化技術(shù)，使得自動焊接技術(shù)向更高的一個技術(shù)平臺延伸。埋弧焊、等離子弧焊、激光焊、激光復(fù)合焊、MIG/MAG焊、TIG焊、機(jī)器人焊接等都是自動焊接常用的設(shè)備與方法[1]。

二、機(jī)械加工行業(yè)對自動焊接的需求

在當(dāng)今這個科學(xué)技術(shù)如此發(fā)達(dá)的時代，以往那種手動焊接技術(shù)已經(jīng)很難滿足時展的需要，隨著自動焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)對機(jī)械行業(yè)造成了非常深遠(yuǎn)的影響，自動焊接技術(shù)已經(jīng)成為機(jī)械加工領(lǐng)域中不可缺失的一部分。我國于五年前就已經(jīng)成為了世界上最大的鋼材消耗國，用鋼量已經(jīng)超過了2億噸，2014年我國的焊接材料生產(chǎn)總量為568萬噸，其中僅埋弧焊絲的產(chǎn)量占比約10.5%，59.6萬噸，年均增長率保持在10%左右。截止目前為止，從我國焊接領(lǐng)域的現(xiàn)狀來看，自動焊接及時滿足了機(jī)械加工領(lǐng)域中以下四個方面的需求。

（一）降低了人工成本

從企業(yè)的成本方面來講，自動焊接技術(shù)因其工作效率高，大大降低了人工成本。在當(dāng)今這個人工成本高漲的時代，自動焊接技術(shù)大大緩解了企業(yè)的用人成本，因此降低了企業(yè)的投入成本。

（二）降低了焊接危害

焊接技術(shù)被人們認(rèn)為是一種對工作者身體有害的工種，手動弧焊中產(chǎn)生的弧光、煙塵、高溫對人體的健康有著較大的影響，同時長時間的焊接操作對于工作者來講是屬于高強(qiáng)度的勞動。隨著自動焊接技術(shù)的應(yīng)用，不僅降低了工作者的勞動強(qiáng)度，還進(jìn)一步緩解了人工焊接對工作者帶來的壓力與危害。

（三）滿足了較高的焊接質(zhì)量要求

對于高強(qiáng)度的焊接作業(yè)要求，如果僅僅是依靠人工手動來完成，焊接質(zhì)量難以保證。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，對于需要焊接加工的產(chǎn)品也逐漸向精細(xì)化、多元化的方向傾斜。因此，自動焊接因其種種優(yōu)勢取代了人工手動焊接。

（四）滿足了企業(yè)競爭的要求

隨著我國市場化經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，企業(yè)之間的競爭力也在不斷的升溫，隨著機(jī)械加工與制造行業(yè)全球化的到來，一個企業(yè)焊接設(shè)備與焊接工藝的好壞直接決定了該企業(yè)的核心競爭力[2]。自動焊接作為一種高效、節(jié)能、環(huán)保的先進(jìn)加工設(shè)備和工藝，無疑在很大程度上提高了企業(yè)的競爭力。

三、自動焊接在機(jī)械加工中的應(yīng)用

自動焊接設(shè)備是一種具有較高自動化程度的焊接設(shè)備，屬于自適應(yīng)控制類專機(jī)。它通過自身配備的傳感器與電子檢測線路，可自動跟蹤焊縫的軌跡導(dǎo)向，甚至還可以自動完成對焊接參數(shù)地設(shè)置與調(diào)整。此外，它還能夠利用諸如視覺傳感觸角傳感器、光敏傳感器等高等級傳感器，通過與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軟件、數(shù)據(jù)庫的配合，實(shí)現(xiàn)對參數(shù)調(diào)整的智能化，且人工操作十分簡便。但是由于受到很多條件的限制，智能化焊接在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用較少 [3]。本文主要從自動化焊接專機(jī)與焊接機(jī)器人兩方面來探討自動焊接在機(jī)械加工中的應(yīng)用。

（一）自動化焊接專機(jī)的應(yīng)用

自動化焊接專機(jī)常用于一些大型設(shè)備的批量生產(chǎn)中，雙絲焊接是自動化焊接專機(jī)采用的主要焊接方式，比如在推土機(jī)的焊接生產(chǎn)中，雙絲焊接主要應(yīng)用于主臂和車架的焊接。自動化焊接專機(jī)的使用大大提高了機(jī)械加工的生產(chǎn)效率，雙絲焊接的效率一般是人工單絲焊接的2倍，而且采用雙絲焊接，熔深較深，焊縫的力學(xué)性能更好。焊接自動化專機(jī)可用于直線、曲線等多種形式焊縫的焊接，焊接效率高，焊接過程中焊件的變形小，質(zhì)量易于保障，適合大批量生產(chǎn)作業(yè)，同時還具有操作簡單、成本低廉、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械加工中的應(yīng)用較為廣泛。自動化焊接專機(jī)具有很高的性價(jià)比。

（二）焊接機(jī)器人的應(yīng)用

焊接機(jī)器人因其柔性化和數(shù)字化程度高、精度高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，在機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)能力與競爭力方面起了非常重要的作用。焊接機(jī)器人在復(fù)雜的焊件中表現(xiàn)更為優(yōu)異，它能夠滿足復(fù)雜焊接件的加工要求。

但是，由于焊接機(jī)器人成本高、操作難度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高等特點(diǎn)，暫時還不能大規(guī)模地用于生產(chǎn)。另外，在采用焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接時的焊前準(zhǔn)備工作，如組裝、打底焊等，還得借助人工操作的方式完成[4]。另一方面，由于焊接機(jī)器人無法很好的自動跟蹤焊縫，接觸尋位的效果也不盡人意，窄小空間無法施焊等缺點(diǎn)，焊接機(jī)器人在結(jié)構(gòu)和功能方面還需要不斷進(jìn)行研究改進(jìn)。

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Abstract： In this paper， the structure and operation principle of OTC manipulator are briefly introduced. Then， combining with the steel pipe and connecting seat welding example， welding principle and parameter control requirements of OTC manipulator are studied in detail to carry out useful exploration and practice for wide use of OTC manipulator in industrial field.

關(guān)鍵詞： OTC機(jī)械臂；自動化焊接工藝；參數(shù)控制

Key words： OTC manipulator；automated welding process；parameter control

中圖分類號：P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）18-0131-02

0 引言

橫梁鋼管與連接座為內(nèi)外對接環(huán)焊縫，人工焊接內(nèi)腔焊縫時，必須邊旋轉(zhuǎn)工件邊焊接，作業(yè)有一定難度，并且由于內(nèi)腔熔池可見性差，很難確保焊縫質(zhì)量達(dá)到生產(chǎn)要求。采用機(jī)器人施焊，首先能保證焊接質(zhì)量，而且相比于人工焊接來說作業(yè)效率更高，因而機(jī)械焊接在近些年被廣泛用在工業(yè)生產(chǎn)中，特別是在軌道裝備制造業(yè)中取得了很好的應(yīng)用效果。本文首先簡要介紹OTC機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)和動作原理，然后結(jié)合橫梁鋼管與連接座焊接實(shí)例，具體研究OTC機(jī)械臂的自動化焊接技術(shù)原理和參數(shù)控制要求，為OTC機(jī)械臂在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用進(jìn)行有益的探索和實(shí)踐。

1 OTC機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)和動作原理

OTC機(jī)械手臂又稱關(guān)節(jié)機(jī)器人，多數(shù)有6軸，6個關(guān)節(jié)可聯(lián)動、也可以單個的運(yùn)動、也可沿著X＼Y＼Z三個坐標(biāo)方向移動，從而實(shí)現(xiàn)三維柔性工作。如圖1所示，OTC機(jī)械手包括控制裝置、懸式示教作業(yè)操縱按鈕臺、操作箱和機(jī)器人主體等幾個部分。除此以外，機(jī)械手上還配裝了兩軸旋轉(zhuǎn)變位機(jī)，適用于350公里轉(zhuǎn)向架橫梁鋼管與連接座、橫向止擋座的焊接作業(yè)。

OTC自動化焊接機(jī)械臂的主體結(jié)構(gòu)及動作原理如下：控制系統(tǒng)：由微型計(jì)算機(jī)和控制箱組成。控制箱主要包括焊槍位置控制模板、輸入/輸出接口電路以及功率動電路等組件；微型計(jì)算機(jī)不單單是指主機(jī)和鍵盤，還應(yīng)該有配套的顯示器和輸入/輸出設(shè)備。

焊槍位置控制模板：焊槍位置由相應(yīng)的機(jī)械電弧擺動模板、弧壓控制模板以及調(diào)控信號等組件進(jìn)行調(diào)控。在管道360度自動焊接的過程中，操作員應(yīng)該多注意焊槍位置，根據(jù)焊接需要隨時調(diào)整焊槍的位置。

焊槍焊接方式：用來調(diào)控焊接工藝參數(shù)的旋鈕由專用的焊接電源進(jìn)行控制，調(diào)控按鍵主要分布在機(jī)頭或?qū)ｉT的箱盒內(nèi)。在焊接時，可對照所需的工藝參數(shù)，用旋鈕和相應(yīng)的按鍵進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。

2 OTC機(jī)械臂焊接工藝

經(jīng)濟(jì)型點(diǎn)焊機(jī)器人適用于任務(wù)量和勞動強(qiáng)度較大、焊點(diǎn)分布相對簡單的工況，并且對作業(yè)環(huán)境不挑剔。通常要求焊接機(jī)器人的傳動精度要高于其周邊設(shè)備。要實(shí)現(xiàn)高效率焊接，需要兩個前提：一是下料精度要，產(chǎn)品一致性高，才能更好的實(shí)現(xiàn)自動化焊接。二是工件的裝配精度要高，裝配誤差小于焊絲的直接。

2.1 OTC機(jī)械臂自動化焊接操作流程

OTC機(jī)械臂自動化焊接的操作流程如圖1所示。

2.2 關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

2.2.1 系統(tǒng)運(yùn)動方式的確定

按照焊接要求，焊接機(jī)械臂須采用5軸聯(lián)動式運(yùn)動模式。其伺服系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)、擺動部件通過快速步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行操控。開環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)造單一，易于調(diào)整和維護(hù)，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。

2.2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動方式的確定

為確保主機(jī)傳動精度和作業(yè)過程的穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)參考以下幾點(diǎn)來裝配設(shè)計(jì)機(jī)械傳動裝置：一是傳動元件和導(dǎo)向元件的摩擦系數(shù)盡可能最小；二是傳動間隙盡可能為零；三是傳動鏈不宜過長。通過適當(dāng)縮短傳動鏈來提高傳動剛度，可有效縮小傳動誤差。實(shí)際作業(yè)中，可預(yù)緊執(zhí)行機(jī)構(gòu)來提高其傳動精度。常見的操作是在絲杠的承端進(jìn)行軸向固定，同時借助預(yù)緊拉伸結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作。

2.2.3 確定機(jī)械臂的整體結(jié)構(gòu)及布局

①確定機(jī)械臂的外觀尺寸以及各局部結(jié)構(gòu)的尺寸和結(jié)構(gòu)布局。②將運(yùn)動部件放開到極限自由度，對其位置進(jìn)行調(diào)校。③確定控制系統(tǒng)、驅(qū)動部件和執(zhí)行部件的間距及相對位置。

2.2.4 協(xié)調(diào)控制

按焊接要求對各機(jī)械臂和變位機(jī)進(jìn)行操控，保持工件與焊槍的相對姿態(tài)，嚴(yán)防焊接過程中工件與焊槍之間發(fā)生磕碰。

2.2.5 精確焊縫軌跡跟蹤

機(jī)械臂的視覺傳感器和激光傳感器支持離線作業(yè)功能，焊接時應(yīng)該擅用這一功能，通過激光傳感器跟蹤監(jiān)控對焊縫的焊接過程，以實(shí)時調(diào)整機(jī)械臂焊接動作的柔性，特別是提高機(jī)械臂對復(fù)雜工件的適用性。通過視覺傳感器監(jiān)控并統(tǒng)計(jì)焊縫跟蹤的殘余偏差，再通過對機(jī)械臂工藝參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償來修正機(jī)械臂的運(yùn)動軌跡，從而使機(jī)械臂的焊接精度更加有保障。

3 實(shí)踐研究――OTC機(jī)械臂在梁管焊接中的應(yīng)用

下文以O(shè)TC機(jī)械臂在橫梁鋼管和連接座焊接工藝中的應(yīng)用為例，對OTC機(jī)械臂的焊接工藝進(jìn)行詳細(xì)論述。

3.1 坡口及焊縫型式

橫梁鋼管與連接座為對接雙面環(huán)焊縫，內(nèi)側(cè)焊縫型式為5V，外側(cè)焊縫型式為10U。橫梁鋼管與連接座的坡口為對稱結(jié)構(gòu)。

3.2 焊絲與保護(hù)氣體

橫梁鋼管與連接座的焊絲選用ISO 14341-A-G 42 4 M G3Si1，其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表1和表2。

3.3 工藝參數(shù)及焊接順序

將橫梁管與連接座放在工裝內(nèi)點(diǎn)固，點(diǎn)固四處，每點(diǎn)固30～40mm，點(diǎn)固后需將點(diǎn)固焊縫兩側(cè)打磨呈至少50°的斜坡，清除點(diǎn)固焊縫中存在的氣孔、表面裂紋等焊接缺陷。先用機(jī)械手對稱焊接橫梁鋼管與連接座內(nèi)腔焊縫，背面清根后對稱交替焊接橫梁鋼管與連接座的打底層、填充層、蓋面層。保證層間溫度低于200℃，焊接參數(shù)如表3所示。

3.4 焊后無損探傷

為進(jìn)一步檢測焊縫內(nèi)部是否存在缺陷，需對焊縫進(jìn)行無損檢測。磁粉探傷對于表面和近表面存在的裂紋、未熔合等面積型缺陷具有較高的探測度。射線探傷可以檢測出氣孔、夾渣等體積型缺陷，而且可以檢測出缺陷的具置、大小。橫梁鋼管與連接座焊接結(jié)束24h后進(jìn)行100%表面磁粉探傷，要將焊縫表面打磨后再進(jìn)行探傷檢測。檢測后發(fā)現(xiàn)焊縫表面沒有磁痕等結(jié)構(gòu)缺陷，焊接質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語

OTC機(jī)械手對于橫梁鋼管和連接座的內(nèi)外環(huán)焊縫具有良好的焊接工藝性。焊縫表面成形美觀、均勻，焊接參數(shù)合理。機(jī)械手電弧跟蹤系統(tǒng)有助于提高焊接質(zhì)量。打磨焊縫后進(jìn)行磁粉探傷檢測，焊縫表面沒有磁痕和其它缺陷點(diǎn)，焊縫質(zhì)量達(dá)標(biāo)。本文僅僅針對OTC機(jī)械手對于橫梁鋼管和連接座的自動化焊接工藝進(jìn)行了研究，實(shí)際上OTC機(jī)械臂在自動化焊接工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的適用性，在具體操作時需要結(jié)合實(shí)際工況對其技術(shù)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以提高其適用性。

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篇4

關(guān)鍵詞：壓力容器 焊接自動化 前景展望

引言：

壓力容器在石油化工、能源工業(yè)、科研和軍工領(lǐng)域等各個方面都有著重要的作用。壓力容器的內(nèi)部或者外部要承受來自氣體或者液體的壓力，需要較高的密封性來保證其使用安全，這樣就對壓力容器的焊接技術(shù)提出了高水平的需求。壓力容器焊接自動化技術(shù)不僅可以提高焊接質(zhì)量、減少事故發(fā)生，還可以提高人員利用率、改善勞動條件，在壓力容器焊接工作中的應(yīng)用有著十分重要的意義。

一、壓力容器以及焊接自動化技術(shù)的簡介

（）一壓力容器

壓力容器一般泛指在工業(yè)生產(chǎn)中用于完成反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱、分離和儲存等生產(chǎn)工藝過程，并能承受壓力載荷（內(nèi)力、外力）的密閉容器，主要有圓柱形，也有球形或其他形狀。隨著化工和石油化工等工業(yè)的發(fā)展，壓力容器的工作溫度范圍越來越寬，容量不斷增大，有些還要求耐介質(zhì)腐蝕。為了保證壓力容器在使用過程中的安全性，根據(jù)壓力容器的不同分類做出了等級劃分，對于危險(xiǎn)程度較大的壓力容器提出了特殊要求。

壓力容器在制造過程中要經(jīng)歷很多工序，其中焊接是非常重要的工序之一。對于不同的焊接工藝有不同的焊接方法，要根據(jù)材質(zhì)、牌號、化學(xué)成分等具體情況來確定，之后再根據(jù)焊接方法制定相應(yīng)的工藝參數(shù)。由于壓力容器造成事故后危害十分嚴(yán)重，所以要有嚴(yán)格的安裝檢驗(yàn)要求，在制造、修理、安裝和改造時，需要加強(qiáng)焊接管理，提高焊接質(zhì)量并按規(guī)范要求進(jìn)行熱處理和探傷，同時加強(qiáng)材料管理，避免采用有缺陷的材料或用錯鋼材、焊接材料。

（二）焊接自動化技術(shù)

焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產(chǎn)生原子間結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接技術(shù)的自動化程度已經(jīng)成為了衡量現(xiàn)代國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。焊接自動化是采用具有自動控制，能自動調(diào)節(jié)、檢測、加工的機(jī)器設(shè)備、儀表，按照規(guī)定的程序或指令自動進(jìn)行作業(yè)的技術(shù)措施。其目的在于增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本和勞動強(qiáng)度、保障生產(chǎn)安全等。應(yīng)用于現(xiàn)代的自動化技術(shù)主要是依靠計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。焊接自動化技術(shù)是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)技術(shù)未來發(fā)展的一個重要方向。現(xiàn)代焊接自動化技術(shù)將在高性能的微機(jī)波控焊接電源基礎(chǔ)上發(fā)展智能化焊接設(shè)備，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上發(fā)展柔性焊接工作站和焊接生產(chǎn)線，最終實(shí)現(xiàn)焊接計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。焊接自動化系統(tǒng)主要分為電弧焊自動化系統(tǒng)、電阻點(diǎn)焊自動化系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)控制的焊接自動化系統(tǒng)和焊接機(jī)器人。

二、壓力容器焊接自動化技術(shù)的現(xiàn)狀

壓力容器焊接自動化技術(shù)主要受到硬件因素和軟件因素兩方面的影響。硬件因素是指壓力容器自動焊接的相關(guān)設(shè)備；軟件因素除了技術(shù)人員的素質(zhì)外還包括將計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)以及信息技術(shù)等和壓力容器焊接領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合而形成的焊接技術(shù)、人工智能技術(shù)及專家系統(tǒng)等.。

（一）當(dāng)前壓力容器焊接自動化的設(shè)備

（1）逆變焊機(jī)

逆變焊機(jī)是目前國內(nèi)外公認(rèn)的最先進(jìn)的焊機(jī)，是一種具有優(yōu)良的焊接性能和電氣性能的新技術(shù)和新工藝機(jī)具，可對壓力容器的多位置使用不同的焊接方法進(jìn)行焊接。逆變焊機(jī)在國外的應(yīng)用程度較高，美國、日本已達(dá)到接近三分之一的程度。我國經(jīng)過對逆變焊機(jī)的研究，目前已形成了三代產(chǎn)品，逆變頻率最高在20～30kHz之間。由于逆變焊機(jī)的獨(dú)特優(yōu)勢，發(fā)展前景十分良好。

（2）全位置自動焊機(jī)

我國曾經(jīng)從瑞典等國家引進(jìn)過全位置自動焊機(jī)，在國內(nèi)一些鍋爐廠進(jìn)行使用。經(jīng)過近年來的研究發(fā)展，我國自行研制出了多頭埋弧自動焊機(jī)和多頭MAG自動專用焊機(jī)，國內(nèi)的許多鍋爐廠已經(jīng)使用上了國產(chǎn)的專用成套焊接設(shè)備。

（3）現(xiàn)代焊接機(jī)器人

現(xiàn)代焊接機(jī)器人具有效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在壓力容器焊接領(lǐng)域受到高度重視。焊接機(jī)器人采用離線CAD仿真編程，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，大多是柔性自動化工作站或焊接生產(chǎn)線。隨著科技的進(jìn)步，焊接機(jī)器人在我國逐步的廣泛應(yīng)用，成為了未來焊接設(shè)備的發(fā)展方向。

（二）當(dāng)前壓力容器焊接自動化的技術(shù)

（2）焊接方法

對不同材質(zhì)和不同厚度的壓力容器進(jìn)行焊接需要用到不同的焊接方法，常用的方法主要有氣體保護(hù)焊、埋弧焊、堆焊和窄間隙焊：

氣體保護(hù)焊電弧在保護(hù)氣流的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小，操作方便，有利于焊接過程的機(jī)械化和自動化；埋弧焊有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接生產(chǎn)率高、無弧光及煙塵很少等優(yōu)點(diǎn)，使其成為壓力容器、管段制造、箱型梁柱等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法；堆焊技術(shù)有效的發(fā)揮了對焊層的作用，是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低稀釋率的堆焊技術(shù)；窄間隙焊接技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中厚板結(jié)構(gòu)焊接的首選技術(shù)，其巨大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢決定了它是今后厚板焊接技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。

（2）焊接控制

焊接自動控制技術(shù)在國際范圍內(nèi)發(fā)展迅速，成為了現(xiàn)代焊接自動化的主要標(biāo)志之一。已出現(xiàn)的一些現(xiàn)代高精度的自動控制系統(tǒng)，如最優(yōu)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)及自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)等，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了一定程度的應(yīng)用。其中焊縫跟蹤是焊接自動化控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，對實(shí)現(xiàn)壓力容器生產(chǎn)過程的焊接自動化意義深遠(yuǎn)。

三、壓力容器焊接自動化技術(shù)的未來發(fā)展

我國壓力容器焊自動化接技術(shù)正在逐步的廣泛使用，總體技術(shù)水平相比于國際最高水平仍有一定的差距，在此方面的研究還有待深化。對壓力容器焊接自動化技術(shù)未來的發(fā)展依然分為硬件和軟件兩方面來進(jìn)行分析。

（一）硬件

大多數(shù)焊接過程都需要一種特定靜態(tài)和動態(tài)性能的電源。未來的新型電源應(yīng)具備高頻化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，供能穩(wěn)定，綠色環(huán)保。研制可用于自動化焊接過程新型電源是目前焊接設(shè)備的未來發(fā)展方向之一。

激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一。由于激光焊接設(shè)備價(jià)格昂貴，在壓力容器方面應(yīng)用很少。但激光焊接自動化程度高，功率大，應(yīng)用范圍廣以及無污染的等優(yōu)點(diǎn)仍然不可忽略，有待于進(jìn)一步研究。

此外，對傳統(tǒng)的焊接工藝設(shè)備進(jìn)行智能改造，提高機(jī)械化和自動化水平，要加大焊接材料的研究力度，也亟需引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，盡快與國際一流水平接軌。

（二）軟件

將人工智能技術(shù)引入到焊接設(shè)備形成了焊接設(shè)備的智能控制系統(tǒng)，這一領(lǐng)域具有代表性的焊接過程是模糊控制系統(tǒng)、神徑網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和焊接專家系統(tǒng)。未來的具有智能性的模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等手段可以滲透到焊縫跟蹤控制中，以增強(qiáng)非線性系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性。焊接工程中專家系統(tǒng)的建立成為了智能化焊接設(shè)備的研究基礎(chǔ)。以焊接機(jī)器人為核心的柔性智能焊接自動化技術(shù)在將來也會得到廣泛應(yīng)用，焊接專家系統(tǒng)的普及已是國內(nèi)外公認(rèn)的發(fā)展方向。

總結(jié)：

壓力容器焊接自動化技術(shù)涉及到了諸多領(lǐng)域，想要進(jìn)一步的提高需要多門學(xué)科的密切合作綜合利用。壓力容器的制造材料在不斷更新，焊接技術(shù)的自動化也需要隨之進(jìn)步，要充分的利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)以及信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)焊接過程的高度自動化。對現(xiàn)有的焊接設(shè)備智能改造，提高技術(shù)人員素質(zhì)，引進(jìn)研發(fā)先進(jìn)焊接技術(shù)，讓壓力容器焊接自動化技術(shù)邁入更高的層次。

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篇5

關(guān)鍵詞：自動焊接；預(yù)制；應(yīng)用

中圖分類號：TP3 TQ0 文章標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-2310（2015）10-002-12

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和自動化技術(shù)的提高，焊接自動化技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在一些大型煤化工程中得到了廣泛的應(yīng)用，而且其作用也愈來愈重要，極大地克服了人工焊接技術(shù)中的不足。自動焊接技術(shù)提高了管道焊接的效率和質(zhì)量，減少了人工焊接的不足，促進(jìn)了焊接技術(shù)的進(jìn)步。目前一些智能化的自動焊接設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用到了工程建設(shè)中，而且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)當(dāng)重視其應(yīng)用的研究。

一、自動化焊接技術(shù)的意義分析

1.能夠提高焊接的效率

自動焊接技術(shù)雖然不能完全取代手工焊，但是其施工效率比較高，在工程建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。自動焊接機(jī)的應(yīng)用能夠有效減少焊工的數(shù)量，特別是對于一些施工條件比較復(fù)雜的工程來說，自動焊接機(jī)的優(yōu)勢更加明顯。自動焊接技術(shù)提高了預(yù)制焊接的效率，減少了預(yù)制的工期，對于提高工程進(jìn)度具有重要的幫助。自動焊接技術(shù)應(yīng)用到了一系列的信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，對于操作人員的技術(shù)要求來說低了很多。

2.焊接質(zhì)量比較高

自動化焊接技術(shù)所形成的焊縫缺陷少，而且成形比較好，在焊接的過程中狀態(tài)比較穩(wěn)定，減少了人工焊接中的干擾，克服了焊槍抖動等不利因素的影響。自動化焊接技術(shù)減少了人為影響的影響，最終提高了焊接的可靠性和穩(wěn)定性，特別是在一些厚管壁管道中發(fā)揮了重要的作用。

3.減少了對人工焊接的依賴

自動化焊接設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)長時間的連續(xù)不間斷工作，這對于管道焊接具有積極的影響。同時自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用也減少了人工焊接的勞動強(qiáng)度，自動化焊接技術(shù)能夠按照操作系統(tǒng)的要求完成焊接任務(wù)，減少了焊接過程環(huán)境對工作人員的傷害，最終也降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用也提高了焊接技術(shù)的適應(yīng)能力，減少了焊接過程中的生產(chǎn)成本。

二、自動化管道預(yù)制焊接技術(shù)的應(yīng)用探究

1.焊接前的準(zhǔn)備

在管道預(yù)制焊接之前，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用管道繪圖軟件制作出符合管道預(yù)制需要的管道圖，以及管道現(xiàn)場安裝圖等。管道圖能夠幫助操作人員了解管道的下料和核算等，同時還能夠優(yōu)化管道的設(shè)計(jì)，確保了管道的合理分段。管道圖焊能夠幫助操作人員了解預(yù)制焊道和現(xiàn)場施工焊道的位置，提前做好相關(guān)的準(zhǔn)備，在保證焊接質(zhì)量的前提下，最終降低工程的成本。一般的管道焊接圖包含了管段號、焊縫號、現(xiàn)場焊口位置以及直管下料尺寸等。通過管段設(shè)計(jì)，能夠提高管道設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和焊接的工作效率。在準(zhǔn)備階段還需要準(zhǔn)備相應(yīng)的下料材料，常用的管道下料方式由氣割、電動切割機(jī)和鋸床等。在實(shí)際的應(yīng)用中，鋸床的下料速度比較快，工作效率比較高，形成的管端面也比較好，而且粗糙度比較低，一般不需要再處理。在考慮到耗材、電費(fèi)等成本方面，相對于相同管徑的鋼管，鋸床在焊口切割的費(fèi)用方面比較低廉，而且優(yōu)勢比較明顯。在管道預(yù)制焊接過程中，自動焊接機(jī)對管道的組對要求比較高，而且對焊接質(zhì)量也具有重要的影響。所以在一般的焊接過程中往往會配備坡口設(shè)備，能夠有效保證管道的坡口質(zhì)量，同時也提高了焊接的效率。在準(zhǔn)備階段需要應(yīng)用到坡口機(jī)，管道坡口加工的越規(guī)則就越容易進(jìn)行焊接自動化，同時也提高了焊縫的質(zhì)量，降低了返修率。可以根據(jù)不同的管道壁厚選擇所需要加工的坡口形式，在同樣的坡口加工要求下，坡口機(jī)加工所形成的坡口比較光滑，而且加工尺寸準(zhǔn)確，而氧乙炔所形成的坡口比較粗糙，需要進(jìn)行后期處理；同時坡口機(jī)的加工效率比較高，應(yīng)用的時間比較少，對于管道工程焊接具有重要的意義。

2.采用合理的焊接形式

在煤化工工程中應(yīng)用到的大部分管道直徑在一米之內(nèi)，在管道內(nèi)部進(jìn)行焊接施工不方便，所以一般應(yīng)用單面焊或者雙面成形焊接工藝在管道外部進(jìn)行焊接。在管道打底焊的過程中，容易受到多個因素的影響和干擾，例如焊接電流、坡口的角度、組對間隙以及焊接速度等。在自動打底焊的過程中，對坡口組對工藝的要求比較嚴(yán)格，現(xiàn)在推出了管道預(yù)制焊接線技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)焊接工序的有效銜接，提高了管道焊接的質(zhì)量。目前打底自動焊接技術(shù)是焊接自動化技術(shù)發(fā)展中的重點(diǎn)方向，需要進(jìn)一步的加強(qiáng)其研究。埋弧自動焊能夠用來進(jìn)行蓋面焊和填充焊，而且操作比較簡單，形成的焊縫質(zhì)量也比較好，焊接效率比較高。在實(shí)際的應(yīng)用中，可以根據(jù)不同的環(huán)境選擇針對性的焊接技術(shù)，一種是自動焊接工作站，另外一種是全位置焊接機(jī)器。管道預(yù)制工作站在焊接時不受施工條件的影響，能夠同時實(shí)現(xiàn)管道預(yù)制施工，減少了施工的工期。在操作的過程中由于設(shè)備比較先進(jìn)，所以效率比較高，而且質(zhì)量控制也比較容易，能夠確保焊接的質(zhì)量。氣體保護(hù)自動焊接方式能夠完成管道預(yù)制焊接中的大部分工作，在工作的過程中轉(zhuǎn)動管道，焊槍相對固定，使焊接位置處于最佳的水平焊位置。氣動保護(hù)自動焊接技術(shù)相對比較簡單，容易操作，而且出現(xiàn)缺陷的概率比較小，焊接質(zhì)量比較高，能夠提高焊接的效率。

3.焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)

可以對應(yīng)用埋弧自動焊填充和蓋面、以氬弧焊打底的焊接方法進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種方法具有比較好的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率。按照設(shè)計(jì)的要求，利用超聲波和X射線對焊縫內(nèi)部進(jìn)行探傷檢測，發(fā)現(xiàn)焊縫的內(nèi)外質(zhì)量合格率達(dá)到了98%以上，而一般的手工焊接技術(shù)的無損探傷合格率只有90%左右。在外觀方面，管道預(yù)制自動焊接所形成的焊縫外觀美觀。

三、自動化管道預(yù)制焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.智能化

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，焊接自動化技術(shù)還將得到進(jìn)一步的發(fā)展，焊接自動化技術(shù)將會和信息技術(shù)進(jìn)行深度地融合，帶領(lǐng)焊接技術(shù)面向智能化方向發(fā)展。例如在管道預(yù)制焊接自動化中出現(xiàn)了比較先進(jìn)的自動控制技術(shù)，基于PC端的控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。而且焊接自動化技術(shù)還會進(jìn)一步向更高的形式發(fā)展，例如圖像識別技術(shù)、焊接監(jiān)控技術(shù)以及焊縫跟蹤技術(shù)等在自動化管道預(yù)制焊接中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。目前全位置自動焊接技術(shù)對坡口和質(zhì)量和組對的要求比較高，容易受到現(xiàn)場施工多重因素的影響，導(dǎo)致焊口難以滿足自動焊接的要求，需要研究智能化水平更高的焊接設(shè)備。

2.焊接技術(shù)將得到進(jìn)一步地提高

自動化焊接技術(shù)將隨著人工焊接技術(shù)的進(jìn)步而出現(xiàn)新的發(fā)展面貌，也會對自動焊接技術(shù)提出更高的要求。例如傳統(tǒng)的V形坡口被改為了焊接填充材料比較少的窄坡口，從而對焊槍的控制提出了更高的要求。為了發(fā)揮鎢極氬弧焊高質(zhì)量的焊接優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出來自動化的熱絲鎢極氬弧焊，從而對焊絲以及電參數(shù)的控制提出了比較高的要求。目前國際上還在進(jìn)一步地研究激光焊接、攪拌摩擦焊接技術(shù)等，激光復(fù)合全位置自動焊接設(shè)備利用了激光穿透性比較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，和熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行結(jié)合，能夠保證焊縫得到足夠的熱量，一般適用于厚度比較大的管道焊接。這些技術(shù)對于豐富自動化管道預(yù)制焊接技術(shù)具有重要的作用，目前一些高效率的自動焊接技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如單弧雙絲全位置自動焊，具有坡口小，速度快等優(yōu)點(diǎn)。

3.重視自動焊接技術(shù)的投入

目前我國在自動焊接技術(shù)與西方先進(jìn)國家相比，還存在比較大的差距，例如西方企業(yè)在管道自動焊接技術(shù)方面已經(jīng)研發(fā)出了用途多元化的自動焊接設(shè)備，而我國目前只有在大口徑管道中應(yīng)用了機(jī)械式內(nèi)對口徑設(shè)備，國外這種類似的產(chǎn)品能夠滿足不同口徑的需要。目前我國企業(yè)在自動化焊接技術(shù)研究方面還處于比較起步的階段，技術(shù)水平相對比較低，需要進(jìn)一步加強(qiáng)其資金投入。例如焊接材料對于焊接質(zhì)量具有重要的影響，目前我國的焊接材料主要是以進(jìn)口為主，其價(jià)格比較昂貴，嚴(yán)重影響了我國管道自動化焊接技術(shù)的發(fā)展。

結(jié)束語

自動化管道預(yù)制焊接技術(shù)提高了焊接的質(zhì)量，減少了管道施工的工期，對于煤化工程具有積極的影響。自動焊接技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合進(jìn)一步提高了其工作的效率，其智能水平相對比較高，而且能夠適應(yīng)不同焊接工件的需要，在實(shí)際的工程焊接中應(yīng)用非常廣泛。自動化管道預(yù)制焊接技術(shù)所形成的焊縫缺陷比較少，焊接穩(wěn)定可靠，不受人為因素的影響，減少了人工焊接過程中焊槍抖動所造成的弊端，在現(xiàn)代煤化工程中應(yīng)用比較多。目前我國自動化焊接設(shè)備與西方企業(yè)相比還存在一些差距，需要加強(qiáng)資金投入，進(jìn)一步提高我國自動化焊接技術(shù)的水平。

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[2]路書永，閆冬冬. 管道預(yù)制自動焊工藝的開發(fā)及應(yīng)用[J]. 金屬加工（熱加工），2013，12：29-32.

篇6

受大學(xué)招生“3＋X”制度的影響，對于一些學(xué)生來說，中學(xué)物理課程逐漸被邊緣化．由于十多年來的大學(xué)擴(kuò)招，地方大學(xué)大量增加“機(jī)械設(shè)計(jì)制造”、“電氣工程及其自動化”等工程類應(yīng)用專業(yè)，中學(xué)物理的許多概念又需要這些工程專業(yè)學(xué)生掌握，這兩者成為大學(xué)物理教學(xué)中的一對矛盾．把工程實(shí)例引入大學(xué)物理的教學(xué)中，可以促使學(xué)生愛學(xué)物理、會做物理、善用物理，幫助學(xué)生理解物理概念，提高物理教學(xué)的有效性［1］．胡海云等人提出在大學(xué)工科物理教學(xué)過程中結(jié)合工程實(shí)例的教學(xué)改革方案［1］，他們通過巧克力倉爆炸事故的實(shí)例幫助學(xué)生理解靜電場，通過旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)發(fā)生爆炸的實(shí)例幫助學(xué)生理解剛體旋轉(zhuǎn)勢能等案例教學(xué)方案對我們很有啟發(fā)．胡海云等認(rèn)為：高質(zhì)量的實(shí)例是教學(xué)成功的關(guān)鍵，這些例子最好是“真實(shí)”，而不是“假象”的或人為“設(shè)計(jì)”的，否則容易與實(shí)際脫節(jié)，達(dá)不到預(yù)想的效果．速度或速率是物理教學(xué)中非常重要且最基本的概念之一［3］．作者結(jié)合自己科研工作中遇到的自動焊接過程中焊絲的表達(dá)方程問題，建立了焊絲一邊以機(jī)械方式送進(jìn)燃弧區(qū)一邊在電弧區(qū)燃燒的運(yùn)動方程的實(shí)例，希望該實(shí)例可以加深對速度或速率問題的進(jìn)一步理解．

2工程模型

按電弧電極是否燃燒，電弧焊可以簡單分為燃燒極電弧焊和非燃燒極電弧焊兩種．用于不銹鋼焊接的鎢極氬弧焊屬于非燃燒極電弧焊，最常見的用于鋼鐵工件的手工電弧焊接工藝屬于燃燒極電弧焊．在手工電弧焊工藝中，一個電極加在工件上，另一個電極加在焊槍上，焊槍再通過導(dǎo)電良好夾具連接焊條．焊接過程中，焊條既是電極，同時又被燃燒填充在焊縫中．自動埋弧焊工藝與手工電弧焊工藝的原理基本相同，主要的特點(diǎn)是用導(dǎo)電嘴取代焊槍；用很長（成卷安裝使用）的焊絲取代焊條．兩個電極一個加在工件上，另一個加在導(dǎo)電嘴上，見圖1．這樣就可以避免經(jīng)常更換焊條帶來的麻煩，形成連續(xù)不斷的焊接，其焊接質(zhì)量和焊接速度得到大大提高．焊絲一邊通過導(dǎo)電嘴被送絲機(jī)送到燃弧區(qū)，一邊在燃弧區(qū)不斷燃燒，兩者只有達(dá)到動態(tài)平衡，才能形成良好焊縫．如果焊絲送進(jìn)過快，后果就是焊絲插入熔池，形成短路；如果焊絲送進(jìn)過慢，電弧拉得過長而滅弧，正常焊接過程兩者都是不允許出現(xiàn)的．焊接控制器的作用主要是完成焊絲運(yùn)動的動態(tài)控制，而建立正確的焊絲運(yùn)動方程是實(shí)現(xiàn)良好控制的前提．

3焊絲運(yùn)動速度的表達(dá)式

3．1以導(dǎo)電嘴為參照系的焊絲速度表達(dá)式從導(dǎo)電嘴測量焊絲的速度其表達(dá)式是最簡單的，假設(shè)在Δt時間內(nèi)通過導(dǎo)電嘴的焊絲長度是Δl，則焊絲的平均速度S1可以表示為S1＝ΔlΔt焊絲的瞬時速度為S1＝limΔt0ΔlΔt＝dldt（1）.

3．2以弧長表達(dá)焊絲速度從工件角度觀察，焊絲的運(yùn)動有兩個：一個是焊絲從導(dǎo)電嘴送出的速度S1，另一個是焊絲跟隨導(dǎo)電嘴沿焊縫行走的速度S2，S2實(shí)際上就是焊接速度．大部分情況下焊絲的上述兩個運(yùn)動在方向上是垂直的關(guān)系，兩者的矢量和才是焊絲相對于工件的總速度，但這并不是本文要討論的重點(diǎn)，如果對工科學(xué)生深入討論是用速度還是用速率容易把問題復(fù)雜化．本文主要討論焊絲沿垂直于工件方向的運(yùn)動．由于控制器是通過采集電弧電壓來控制電弧的穩(wěn)定性，而電弧電壓又與弧長成正比關(guān)系．因此，了解弧長與焊絲運(yùn)動的關(guān)系是后續(xù)建立控制方程的關(guān)鍵．電弧的弧長是焊絲頭部與工件之間的距離，與S2基本沒有關(guān)系．圖2是近弧區(qū)的示意圖，其中L代表導(dǎo)電嘴頭部與工件表面之間的距離，l1代表弧長，l2代表焊絲從導(dǎo)電嘴的伸出長度．保持L固定，則存在下面的關(guān)系：L＝l2＋l1或l2＝L－l1dl1dt＝－dl2dt（2）（1）首先進(jìn)行靜態(tài)分析，即焊絲不燃燒情況下焊絲的運(yùn)動與l1之間的關(guān)系．注意，這時l1還不圖2近弧區(qū)各種關(guān)系示意圖能說成是弧長．假設(shè)在Δt時間內(nèi)由導(dǎo)電嘴送出的焊絲長度是Δl，在這種情況下，l1將縮短Δl，從0時刻的l1變?yōu)棣時刻的l1＋Δl1＝l1－Δl．則焊絲的瞬時速度可以表達(dá)為S2＝－dl1dt＝dldt＝S1（3）上式說明，在電弧不燃燒情況下，從工件處測量的焊絲速度和從導(dǎo)電嘴處測量的焊絲速度相同．（2）現(xiàn)在分析動態(tài)情況下，即焊絲一邊在電弧中燃燒一邊從導(dǎo)電嘴送進(jìn)燃弧區(qū)的情況下，弧長的變化關(guān)系．設(shè)Δt時間內(nèi)焊絲被燃燒掉的長度是Δl2，由導(dǎo)電嘴送出的焊絲長度依然是Δl．在這種情況下，弧長從0時刻的l1變?yōu)棣時刻的l1－Δl＋Δl2．在Δt時間內(nèi)弧長的變化Δl1為－Δl1＝Δl－Δl2（4）可以這樣理解式（4）：假定在一定時間內(nèi)（Δt），送絲機(jī)送入10mm焊絲，而電弧只燃燒掉9mm焊絲，則電弧（Δl1）會縮短（上式Δl1為負(fù)系數(shù)）1mm．式（4）還可以表達(dá)為Δl＝Δl2－Δl1（4’）這種情況下焊絲速度的表達(dá)式為S1＝dldt＝dl2dt－dl1dt＝S0－dl1dt（5）.

3．3表達(dá)式的物理意義由于Δl2代表Δt時間內(nèi)焊絲被燃燒掉的長度，公式（5）中的S0＝dl2dt表示焊絲在電弧中燃燒的速度．公式（5）的物理意義很明確：（1）當(dāng)電弧長度恒定，即dl1dt＝0時，這時S1＝S0，表明送絲機(jī)送到燃弧區(qū)的焊絲速度恰好等于電弧燃燒焊絲的速度．正常焊接時屬于這種情況．（2）當(dāng)電弧長度變短，即dl1dt≤0時，說明送絲速度過快，或焊絲燃燒速度過慢．（3）當(dāng)電弧長度拉長，即dl1dt≥0時，表明送絲速度過慢，或焊絲燃燒速度過快．

篇7

關(guān)鍵詞:頁巖氣管道;成本控制模型;工程項(xiàng)目;焊接機(jī)組;“三位一體”

引言:

美國頁巖氣大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)離不開其發(fā)達(dá)的天然氣管道，美國天然氣管線長達(dá)198．4萬千米，占世界天然氣管線總量的69．3%，擁有160多家天然氣管道公司。而中國天然氣管道僅為9萬千米，其中，中石油控制近80%。中國頁巖氣管網(wǎng)建設(shè)滯后嚴(yán)重制約頁巖氣的商業(yè)化開發(fā)進(jìn)程。

一、我國頁巖氣管道建設(shè)現(xiàn)狀

頁巖氣管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的空白一直都是中國頁巖氣開發(fā)的瓶頸。隨著頁巖氣四川宜賓中國最長民用頁巖氣管道、涪陵－王場的中國首條大口徑高壓力頁巖氣外輸管道，以及長寧－威遠(yuǎn)的中國首條頁巖氣試采干線的相繼建成并運(yùn)營，開啟了中國頁巖氣管道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的新篇章。但是，頁巖氣管道建設(shè)投資巨大且不可回收。涪陵－王場頁巖氣管道全長136．5公里，總投資逾18億元，平均每公里1319萬人民幣，而頁巖氣管道的建設(shè)成本(建筑安裝費(fèi)以及設(shè)備材料費(fèi))占管網(wǎng)總投資的85%左右。由于我國頁巖氣多處于西南山地、丘陵地區(qū)，受地質(zhì)和地形的影響，頁巖氣管道的焊接主要采用全自動焊和半自動焊兩種焊接方式。對于地形平坦、起伏不大的地段，主要采用全自動焊;對于丘陵、山區(qū)等地形起伏較大的地段，主要采用半自動焊。兩種焊接機(jī)組的投入數(shù)量的分配會直接影響主線路焊接施工成本的多少。

二、頁巖氣管道工程項(xiàng)目成本控制模型構(gòu)建及應(yīng)用

(一)頁巖氣管道施工成本控制模型的構(gòu)建及算法分析

對于頁巖氣管道工程，管道主線路安裝施工(焊接施工)是整個工程施工的關(guān)鍵項(xiàng)目，是施工進(jìn)度計(jì)劃的關(guān)鍵線路，同時也是工程產(chǎn)值最大、發(fā)生費(fèi)用最高的環(huán)節(jié)。主線路焊接的施工成本主要包括:焊接機(jī)組的費(fèi)用(人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)等)、管理費(fèi)、臨時設(shè)施費(fèi)、轉(zhuǎn)場費(fèi)等，其中焊接機(jī)組的費(fèi)用占總費(fèi)用的80%－90%。因此，研究全自動焊和半自動焊機(jī)組投入數(shù)量的分配對于頁巖氣管道工程項(xiàng)目的成本控制非常關(guān)鍵。參數(shù)設(shè)置:施工工期t、實(shí)際成本z1、目標(biāo)成本z2、管線總長度l，全自動焊接機(jī)組和半自動焊接機(jī)組投入數(shù)量分別為x1、x2，日平均焊接焊口數(shù)分別為ɑ1、ɑ2，每天成本分別為s1、s2設(shè)x1、x2為決策變量，引進(jìn)正、負(fù)偏差量d+，d－，優(yōu)先因子p1為在規(guī)定工期，完成施工任務(wù);優(yōu)先因子p2為實(shí)際成本不超過目標(biāo)成本。

(二)頁巖氣管道工程施工成本控制模型的應(yīng)用

用圖解法，求得:當(dāng)x1=1，x2=2時，z1=6604．8萬，即在規(guī)定工期200天內(nèi)完成焊接16000道焊口的任務(wù)，最低成本為6604．8萬;當(dāng)x1=2，x2=2時，z2=5208萬，即最低成本為5208萬。因此，求得最優(yōu)決策方案為:x*1=2，x*2=2，z*2=5208萬，即全自動焊接機(jī)組和半自動焊接機(jī)組各投入2個時，產(chǎn)生的施工成本最少，為5208萬。本項(xiàng)目實(shí)際投入了1個全自動焊接機(jī)組、6個半自動焊接機(jī)組，實(shí)際施工成本約為7605萬，超過了7100萬的目標(biāo)成本，更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了5208萬的最優(yōu)施工成本，造成了施工資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，降低了項(xiàng)目的整體效益。

三、頁巖氣管道施工成本控制存在的問題及原因

第一，焊接機(jī)組投入不合理。頁巖氣管道安裝工程中，最主要的施工資源是焊接機(jī)組資源，項(xiàng)目在實(shí)施前對工程現(xiàn)場實(shí)際情況、工作效率等因素考慮不周，事前測算不合理，導(dǎo)致施工時焊接機(jī)組不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，造成資源浪費(fèi)，成本增加;第二，資源統(tǒng)籌規(guī)劃不科學(xué)。頁巖氣田一般位于西南山區(qū)，地形地貌復(fù)雜導(dǎo)致施工作業(yè)面不飽滿，再加上西南地區(qū)雨季的影響，造成部分焊接機(jī)組人員、設(shè)備閑置，窩工現(xiàn)象嚴(yán)重;第三，成本過程控制不到位，由于頁巖氣管道建設(shè)時間緊、任務(wù)重，因此，主要考慮工期進(jìn)度，沒有施工成本的監(jiān)控和糾偏，沒有對施工過程的成本進(jìn)行有效控制。

四、頁巖氣管道施工成本控制的對策

(一)建立“三位一體”頁巖氣管道成本控制體系。

成本控制體系內(nèi)容的“三位一體”包括成本預(yù)測、成本計(jì)劃以及成本控制。在頁巖氣管道工程投標(biāo)階段以及施工準(zhǔn)備階段，作好項(xiàng)目成本預(yù)測;編制詳細(xì)的頁巖氣管道工程項(xiàng)目成本計(jì)劃，為整個項(xiàng)目的成本起到指導(dǎo)性和綱領(lǐng)性的作用;加強(qiáng)成本控制，及時準(zhǔn)確的核算成本，并與成本預(yù)測和成本計(jì)劃進(jìn)行比較，適時調(diào)整成本計(jì)劃或者施工方案，爭取成本最低，同時使成本預(yù)測和成本計(jì)劃更加趨向合理。成本控制體系結(jié)構(gòu)的“三位一體”主要指項(xiàng)目前期、中期和竣工期的成本控制。項(xiàng)目前期的主要工作是成本預(yù)測和成本計(jì)劃，中期主要是成本控制，竣工期主要是成本控制總結(jié)，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。成本控制體系的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)相輔相成，在每一個階段對應(yīng)一定的任務(wù)，切不可忽略兩者的關(guān)聯(lián)性。

(二)設(shè)立資源統(tǒng)籌分配管理工作組。

頁巖氣管道工程項(xiàng)目資源分配管理工作組的人員構(gòu)成應(yīng)該堅(jiān)持跨職能、跨部門的多元化原則。其主要職能是綜合分析資源現(xiàn)有量和需求量之間的關(guān)系，堅(jiān)持項(xiàng)目效益最大化原則，公平合理的分配資源。在這個過程中，工作組要考慮的因素有本項(xiàng)目實(shí)際工作量、供貨計(jì)劃和工期要求，并且要參考類似頁巖氣管道項(xiàng)目實(shí)際施工效率，綜合考慮各個部門的需求和資源現(xiàn)有量，統(tǒng)籌規(guī)劃資源，合理分配人員、設(shè)備，盡可能的讓有限的資源發(fā)揮無限的作用。

(三)開展“多元化與專業(yè)化”相結(jié)合的交流與培訓(xùn)。

頁巖氣管道建設(shè)企業(yè)可以通過與高校、科研機(jī)構(gòu)及同行業(yè)人員交流學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)在成本控制方面的不足以提高核心競爭力。此外，還需在頁巖氣管道工程的成本控制體系中分階段、有重點(diǎn)的加強(qiáng)對施工人員的培訓(xùn)。在項(xiàng)目施工前期提高施工人員的成本節(jié)約意識;在施工時從實(shí)際操作出發(fā)，提高施工人員技術(shù)水平，達(dá)到節(jié)約成本的目的;在項(xiàng)目竣工期，總結(jié)反思，對優(yōu)秀的人員進(jìn)行獎勵，從思維和技術(shù)兩個方面達(dá)到控制成本的效果。結(jié)論:頁巖氣管道建設(shè)成本控制存在的問題已經(jīng)影響了頁巖氣管道建設(shè)的進(jìn)程，尤其是頁巖氣管道建設(shè)工程項(xiàng)目資源統(tǒng)籌分配缺乏有效的管理制度和方法造成成本管理失控，建立三位一體成本控制體系可以有效保障成本控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。(作者單位:中國石油大學(xué)(華東)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院)基金項(xiàng)目:中國石油大學(xué)(華東)研究生創(chuàng)新工程資助項(xiàng)目:頁巖氣聯(lián)絡(luò)線建設(shè)的優(yōu)化規(guī)劃模型及算法研究(YCX2015056)

參考文獻(xiàn):

篇8

【關(guān)鍵詞】高職；焊接；教育改革

現(xiàn)在船舶行業(yè)的快速發(fā)展，船舶焊接所需的人才越來大，但是目前在崗工人大多是初中畢業(yè)生或者是八十年代末期的技校畢業(yè)生，知識和技能水平偏低，只能從事簡單的焊接操作，對于先進(jìn)設(shè)備的操作和新技術(shù)的應(yīng)用顯得力不從心，同時我國焊接生產(chǎn)一線嚴(yán)重缺乏高素質(zhì)技術(shù)人才。我院高職焊接技術(shù)及自動化專業(yè)（以下簡稱焊接專業(yè)）人才規(guī)格定位：不僅能操作，還應(yīng)讀懂圖紙、制定工藝參數(shù)、安排生產(chǎn)工序、分析工件焊接缺陷產(chǎn)生的原因、確定修復(fù)工藝、熟悉產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與方法等。造船焊接技術(shù)是現(xiàn)代船舶建造工程的關(guān)鍵工藝技術(shù)。在船體建造過程中，焊接工時占船體建造工時的30%～40%，焊接成本約占船體建造成本的30%～50%，焊接生產(chǎn)效率是影響船舶建造周期與生產(chǎn)成本的主要因素之一。因此，焊接技術(shù)進(jìn)步對推動船舶工業(yè)或其他行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義，培養(yǎng)越來越需要具有綜合職業(yè)能力和全面素質(zhì)的、直接從事生產(chǎn)、技術(shù)、管理和服務(wù)第一線的應(yīng)用型、技能型的高級實(shí)用人才是非常重要的。為此，擔(dān)負(fù)這一類人才培養(yǎng)任務(wù)的高職教育，必須切實(shí)加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革和建設(shè)。

1.適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的需要，學(xué)習(xí)先進(jìn)的焊接技能及理論知識

隨著社會科技的進(jìn)步，對于焊接技術(shù)而言“高效焊接”越來越多的出現(xiàn)在我們的視線中。高效焊接方法主要指熔敷效率高、焊接速度快、操作方便且易于實(shí)現(xiàn)自動化的焊接工藝方法。高教焊接工藝方法的共同特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、節(jié)約能源。在中國造船工業(yè)中，常用的高效焊接方法有：鐵粉焊條手工焊、下行焊、重力焊、藥芯焊絲CO2 焊、多絲埋弧焊、垂直自動氣電焊等。推廣應(yīng)用低成本自動化焊接設(shè)備及技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上組建平面分段自動裝焊流水線，從而可望進(jìn)一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

2.教學(xué)改革，在教學(xué)內(nèi)容、方式、方法、考核做出調(diào)整

一基礎(chǔ)知識以夠用為度，三學(xué)制的培養(yǎng)周期短，要培養(yǎng)出合格的高技能人才，就必須注重專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。

二是課程內(nèi)容改革，將社會需求量大、技能要求高的焊條電弧焊技術(shù)、氣焊氣割技術(shù)、C02 氣體保護(hù)焊技術(shù)單列出來，作為核心課程和核心技能。重點(diǎn)學(xué)習(xí)《焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)》、《焊接方法與設(shè)備》、《焊接生產(chǎn)檢驗(yàn)及管理》、《材料焊接性》、《金屬材料與熱處理》、《焊接專業(yè)英語》等，在學(xué)習(xí)過程中大量采用案例教學(xué)，突出針對性和應(yīng)用性，強(qiáng)化新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用，組織編寫相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。英語越來越多的應(yīng)用于焊接領(lǐng)域中，特別是船廠。

三是改革考核方法，在考核中采用開卷和閉卷相結(jié)合、理論考試與技能考核相結(jié)合、書面考試與答辯考試相結(jié)合的方式，把考核重點(diǎn)放在專業(yè)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力上。

四是改革理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重焊接技術(shù)應(yīng)知應(yīng)會，增加專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)，強(qiáng)化焊接操作技能訓(xùn)練，培養(yǎng)焊接技術(shù)高等技能操作和技術(shù)性工藝規(guī)程編制人才并取得相應(yīng)的資格證書。

3.專業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)

焊接專業(yè)畢業(yè)生的工作崗位歸納為焊接工藝員、施工技術(shù)員、焊接檢驗(yàn)員、產(chǎn)品推銷員，所以要找到適合對焊接專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力的培養(yǎng)的方式。制定了適合于焊接專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)的可行性方案；學(xué)生的實(shí)踐技能得以提高，動手能力增強(qiáng)。

第一是對學(xué)生基本焊接實(shí)踐技能的培養(yǎng)。該技能培養(yǎng)主要安排在大一學(xué)年的第二學(xué)期進(jìn)行，此時學(xué)生正在進(jìn)行專業(yè)知識的初步學(xué)習(xí)，通過實(shí)踐技能的培養(yǎng)將能進(jìn)一步掌握所學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

第二現(xiàn)是對現(xiàn)代焊接技術(shù)的掌握和軟件培訓(xùn)。該技能培養(yǎng)主要安排在大二學(xué)年進(jìn)行。通過半的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對焊接專業(yè)的絕大多數(shù)理論課進(jìn)行了較為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，因此，該階段實(shí)踐能力的培養(yǎng)一方面?zhèn)戎赜诂F(xiàn)代焊接技術(shù)的掌握，包括埋弧自動焊、C02氣體保護(hù)焊、鎢極氬弧焊、激光焊，以學(xué)生掌握技能為目標(biāo)，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中加以滲透，并考取相關(guān)的資格鑒定證書如中級焊工證、CCS焊工證等，從而提升學(xué)生在就業(yè)時的實(shí)力。

第三是對綜合實(shí)踐技能的培養(yǎng)。該技能培養(yǎng)主要安排在大三學(xué)年的第一學(xué)期進(jìn)行，借助于專科畢業(yè)設(shè)計(jì)，來提高學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)技能，為學(xué)生將來從事焊接工藝員、焊接檢驗(yàn)員打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地師資建設(shè)力量的投入

篇9

關(guān)鍵字：鍋爐壓力；容器焊接；自動化技術(shù)；應(yīng)用；

中圖分類號：X933文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言：鍋爐如今在諸多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，可以通過熱能加熱成為蒸汽或熱水，將熱能提供給人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)，不僅可以方便人們的日常生活和生產(chǎn)，在船舶、火電站、工礦產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，也有著較大的意義。而壓力容器則是具有特定工藝功能的機(jī)械設(shè)備，可以對一定工藝進(jìn)行承受，通常在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，并且應(yīng)用到其他的諸多領(lǐng)域，如換熱容器、反應(yīng)容器等都是壓力容器。鍋爐壓力容器對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)，但是如果出現(xiàn)了鍋爐壓力容器事故，就會威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，不利于社會的和諧發(fā)展。針對這種情況，就需要對鍋爐壓力容器的焊接工藝和質(zhì)量管理產(chǎn)生足夠的重視，嚴(yán)格控制質(zhì)量，延長鍋爐壓力容器的使用壽命，促使其能夠更加安全可靠的運(yùn)行。通過相關(guān)的調(diào)查研究表明，如今出現(xiàn)的鍋爐壓力容器事故，很多都是因?yàn)楹缚p問題和焊接質(zhì)量問題，因此，要想促使鍋爐壓力容器運(yùn)行質(zhì)量和壽命得到提升，就需要嚴(yán)格控制焊接工藝質(zhì)量。

一、鍋爐壓力容器的焊接工藝與工藝評定

通常情況下，在焊接鍋爐壓力容器之前，工藝評定都是必須要有的步驟，準(zhǔn)確評定焊接工藝的正確性，以便充分保證焊接質(zhì)量。具體來講，焊接工藝評定指的是依據(jù)國家的相關(guān)規(guī)范和要求，來試驗(yàn)和檢驗(yàn)評定試件，如焊接方法、焊接材料、接頭形式等。在評定焊接工藝的過程中，焊接責(zé)任工程師需要對評定任務(wù)嚴(yán)格審核和批準(zhǔn)，結(jié)合評定任務(wù)書，焊接工程師來科學(xué)編制評定任務(wù)書，焊接責(zé)任工程師來對其審核批準(zhǔn)，實(shí)施工作由焊接實(shí)驗(yàn)室來完成。結(jié)合評定指導(dǎo)說明書，焊接技術(shù)人員來評定試件的焊接工藝，然后科學(xué)檢驗(yàn)試件的力學(xué)性能以及無損探傷試驗(yàn)，匯總歸納相關(guān)資料之后，對評定報(bào)告進(jìn)行填寫，審核發(fā)現(xiàn)沒有問題之后，就可以進(jìn)行焊接生產(chǎn)，如果在審核批準(zhǔn)過程中出現(xiàn)了問題，那么就需要重新對其評定。

二、壓力容器焊接設(shè)備研究進(jìn)展

1、窄間隙埋弧焊

窄間隙埋弧焊在我國的應(yīng)用由來已久， 自1985 年從瑞典引進(jìn)第一臺開始就應(yīng)用至今。20 多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，厚壁容器對接焊的最好選擇便是窄間隙埋弧焊。多年來，國內(nèi)外為提高窄間隙埋弧焊效率而相繼推出了串列電弧雙絲窄間隙埋弧焊，但是一直都未得到普遍推廣。這主要是由于操作難度增加了，并且交流電弧的焊道成形不佳，在應(yīng)用成很容易引起焊縫夾渣。而就在最近， 美國林肯公司向我國市場推出了一種埋弧焊電源，可以對交流波形參數(shù)任意控制。這種由計(jì)算機(jī)來控制的埋弧焊電源，能夠促進(jìn)串列電弧雙絲埋弧焊在工藝參數(shù)上達(dá)到最佳組合，積極推動了串列電弧雙絲窄間隙埋弧焊的應(yīng)用。

2、焊接工藝監(jiān)控技術(shù)

工藝環(huán)節(jié)對焊接質(zhì)量的優(yōu)劣有很大影響，尤其是工藝時的試驗(yàn)與評定、實(shí)施與監(jiān)控，以及焊后的檢查這三個環(huán)節(jié)。其中試驗(yàn)與評定和檢查這兩個環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)已具備成熟的方法與標(biāo)準(zhǔn)。但是對于實(shí)施與監(jiān)控環(huán)節(jié)，在當(dāng)前仍屬于宏觀失控的狀態(tài)。所以，經(jīng)常會出現(xiàn)因?yàn)楹腹ぜ寄芩讲缓细瘢约肮に嚰o(jì)律未能有力執(zhí)行，從而造成返修的情況。特別是焊接接頭部位內(nèi)在性能持續(xù)不高的現(xiàn)象普遍存在。在目前的市場經(jīng)濟(jì)條件下，制造產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的生存壓力，所以在競爭中他們盡可能降低成本或縮短周期。然而焊后的無損檢測卻僅僅是消極的事后控制，其關(guān)鍵應(yīng)當(dāng)是對施焊過程的質(zhì)量監(jiān)控。伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對焊接質(zhì)量的要求也越來越高，例如西氣東輸這類龐大的工程，在管道施工和大型球罐安裝時，由于可能造成的事故危害大，因而對質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。質(zhì)量控制單位在對焊接質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測時必須要借助微機(jī)監(jiān)控裝置來完成，從而確保施工質(zhì)量。

三、 焊接材料的推廣應(yīng)用

1、開發(fā)新型焊接材料

一直困擾工藝過程中的一個難題是不銹鋼材質(zhì)在打底焊接時背面容易氧化，長久以來的做法是對背面做充氬保護(hù)。但是由于有的容器較大、管道較長，有的容器背面沒有充氬空間，這種情況下會造成氬氣的大量浪費(fèi)卻達(dá)不到預(yù)期效果，反而使成本增加了。因而新型焊接材料的開發(fā)勢在必行。目前市場上推出的藥芯焊絲和鐵粉焊條都是比較好的。

2、 焊接自動化進(jìn)展

在20 世紀(jì)80 年代中期， 一些發(fā)達(dá)國的焊條數(shù)量就占到焊材的50%，到本世紀(jì)初，大部分歐美國家以及日本消耗的焊條占到焊材比例不到20%。這表明發(fā)達(dá)國家的自動化焊接在整個焊接工作量中占到80%以上。近些年，在我國部分企業(yè)中，焊接自動化和半自動化率達(dá)到了70%左右，但就全國來說，整體占有率卻在百分之五十以下。但我們依然可以發(fā)現(xiàn)，焊接自動化進(jìn)展速度明顯加快，預(yù)計(jì)接下來的幾年就可達(dá)70%以上。3、 焊材品種的更新由于鋼鐵冶煉和軋制工藝的發(fā)展，在今后一段時間里，諸如建筑結(jié)構(gòu)鋼、壓力容器鋼、橋梁鋼、低溫鋼等一些低合金高強(qiáng)鋼，都慢慢朝著“低碳化、微合金化和細(xì)晶化”的方向發(fā)展，鋼材實(shí)物水平將達(dá)到國外的領(lǐng)先水平。目前已經(jīng)有單位和設(shè)計(jì)院提出，焊縫金屬中的雜質(zhì)含量應(yīng)接近鋼材實(shí)物水平， 其沖擊韌度也要與鋼材實(shí)物的水平相當(dāng)，不能單純按照國家標(biāo)準(zhǔn)選購焊接材料。

四、環(huán)保型焊接材料的推廣

上世紀(jì)中期開始，日本就已開始低塵焊條的研制，在研制后的一年內(nèi)并沒有推廣應(yīng)用，這主要由于相比同類焊條，其性能較差。到了70 年代后期，日本再次研制出了新一代低塵焊條，此次推出的焊條在工藝性能上已接近于同類焊條，并且發(fā)塵量也減少了40%左右，從此，低塵焊條在日本開始實(shí)用化。

但在20 世紀(jì)末，日本在造船、橋梁和重型機(jī)器時卻沒有使用低塵焊條。這主要由于低塵焊條的價(jià)格過高、工藝性能仍稍差、壓涂性能較差、焊接后煙塵依然很高。因而一些歐美焊材企業(yè)認(rèn)為，開發(fā)低塵焊條實(shí)用價(jià)值并不明顯，都沒有進(jìn)行這方面產(chǎn)品的開發(fā)。

我國在20 世紀(jì)70 年代就開始研究低塵焊條，但也未能得到推廣應(yīng)用。因?yàn)閲鴥?nèi)一些單位在實(shí)驗(yàn)過程中得出：大幅度使煙塵發(fā)生量降低，對低塵焊條的其他性能容易造成較大影響。

五、展望

在未來一段時間內(nèi)， 壓力容器焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)有：新鋼種的焊接工藝完善，焊接材料朝自動化方向發(fā)展，焊接接頭的性能提高，尤其是藥芯焊絲的產(chǎn)品比重上升。焊接技術(shù)現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志即是焊接工藝及裝備的現(xiàn)代化，這也是保證焊接產(chǎn)品高質(zhì)量的一個重要因素。在今天高新技術(shù)飛速發(fā)展的環(huán)境下。焊接技術(shù)應(yīng)當(dāng)引進(jìn)現(xiàn)代高新技術(shù)，以此加速實(shí)現(xiàn)工藝及裝備的現(xiàn)代化，建立焊接數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)，促進(jìn)焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理，以及智能控制焊接過程，大大提高焊接技術(shù)水平，使焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率也得到提高。

無論是焊接行業(yè)的哪個領(lǐng)域，焊接質(zhì)量和提高以及成本的降低都應(yīng)該是重視的問題。因而企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)和采用先進(jìn)的現(xiàn)代化焊接技術(shù)，并對產(chǎn)品質(zhì)量加強(qiáng)管理，研制并采用先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)來確保產(chǎn)品的質(zhì)量。在焊接質(zhì)量保證的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代化管理和先進(jìn)的技術(shù)使成本降低，從而提高企業(yè)競爭力。這是未來壓力容器焊接技術(shù)的發(fā)展方向。

總之，隨著鍋爐技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)的位置越來越重要，所以只有不斷加大鍋爐自動化的水平，才能更好的促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展，為我國現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

【關(guān)鍵詞】 管道焊接 施工技術(shù)管理 工藝要點(diǎn) 管理措施

在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，管道工程逐漸發(fā)展擴(kuò)大，成為了諸多行業(yè)的一項(xiàng)重點(diǎn)工程，尤其是在能源、化工行業(yè)中，管道工程的質(zhì)量直接影響到最終的生產(chǎn)。而焊接施工又是影響管道工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此在實(shí)際工程中必須加強(qiáng)焊接施工技術(shù)管理，保證工程建設(shè)質(zhì)量。

一、管道焊接施工工藝要點(diǎn)及管理特點(diǎn)

1、工藝要點(diǎn)。隨著相關(guān)科技水平的不斷提升，管道焊接施工出現(xiàn)很多新技術(shù)、新設(shè)備，這極大推動了管道焊接施工的進(jìn)步發(fā)展。在目前的管道焊接施工中，多使用逆變式焊接機(jī)展開施工，在實(shí)際運(yùn)用中，這種焊接機(jī)表現(xiàn)出了作業(yè)效率高、速度快、質(zhì)量好的優(yōu)。但是，在實(shí)際的施工中，有幾個要點(diǎn)也需要注意。一是焊接方式的選擇，這一般可以根據(jù)管口組對的間隙情況來確定，若間隙較小，則適宜使用逆變式焊接機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)。若是施工作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，無法容納焊接機(jī)進(jìn)行施工，則可以選擇手工電弧焊進(jìn)行焊接施工，如此可以保證焊接施工的強(qiáng)適應(yīng)性以及靈活性。二是在實(shí)際焊接施工中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案確定合理的焊接作業(yè)計(jì)劃，加強(qiáng)技術(shù)交底，保證焊接作業(yè)計(jì)劃的可行性與可靠性。三是需要嚴(yán)控焊接作業(yè)質(zhì)量，對管線、作業(yè)順序、工藝等全部進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，以保證焊接施工有序開展。

2、施工技術(shù)管理特點(diǎn)。管道焊接施工技術(shù)管理在實(shí)際的工程中表現(xiàn)出了多方面的特點(diǎn)。首先，焊接手段多樣化，對焊接工藝的最優(yōu)性確定存在困難。由于焊接作業(yè)技術(shù)手段多樣，在同一作業(yè)環(huán)境中，適用的焊接技術(shù)工藝往往不止一種，如何從中確定最佳工藝較為困難。其次，焊材性能多樣，選擇難度大。焊材的種類很多，除了常規(guī)的低氫型焊條、纖維素型焊條、自保護(hù)藥芯焊絲等，還有一些其他不常見的焊材類型，其適用范圍存在很多較差，判斷標(biāo)準(zhǔn)也存在較大差異，這就給施工技術(shù)管理造成了很大難度。最后是管道焊接施工的環(huán)境多樣，往往難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)督管理，這就使得現(xiàn)場施工的技術(shù)管理難以到位，容易留下質(zhì)量問題。

二、管道焊接施工技術(shù)管理的對策建議

2.1對作業(yè)人員加強(qiáng)管理

作業(yè)人員是管道焊接施工的重要構(gòu)成因素，人員因素會對焊接施工的質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。因此在實(shí)際的施工過程中，需要加強(qiáng)對作業(yè)人員的技術(shù)管理，確保施工活動能夠取得優(yōu)良的效果。首先，需要加強(qiáng)對作業(yè)人員的素養(yǎng)審核，保證焊接施工人員能夠?qū)附庸に嚠a(chǎn)生足夠的認(rèn)識，并且具有良好的職業(yè)素養(yǎng)。其次，應(yīng)該在施工現(xiàn)場對作業(yè)人員展開管理，對其在現(xiàn)場施工中的各種行為全面控制，避免出現(xiàn)影響施工質(zhì)量的不良行為。

2.2嚴(yán)格焊接施工工藝選擇

鑒于當(dāng)前焊接施工工藝種類繁多的情況，在實(shí)際的管道工程中需要加強(qiáng)對焊接工藝的選擇，不論是自動焊接，還是手動焊接，都應(yīng)該視具體情況而定。首先，需要對焊接作業(yè)對象進(jìn)行分析，明確其適合的焊接工藝有哪些。其次根據(jù)焊接作業(yè)環(huán)境，從適合的工作中選擇作業(yè)方便、質(zhì)效較高的工藝。最后，結(jié)合施工需求，詳細(xì)設(shè)計(jì)作業(yè)計(jì)劃，確保后續(xù)施工合理開展。

2.3規(guī)范焊接施工操作

施工操作是管道焊接技術(shù)管理的重點(diǎn)所在，需要結(jié)合選擇確定的焊接工藝，在實(shí)際焊接作業(yè)中加強(qiáng)對操作的規(guī)范管理。比如，在自動焊接方面，往往是通過焊接機(jī)實(shí)施焊接作業(yè)，像閃光對焊機(jī)、逆變式焊接機(jī)等都是實(shí)現(xiàn)自動焊接作業(yè)的優(yōu)良手段。實(shí)際操作中，就需要加強(qiáng)對焊接機(jī)的控制，同時做好檢修養(yǎng)護(hù)，保證焊接質(zhì)量。

2.4焊接要點(diǎn)的控制

在管道焊接施工中，存在一些技術(shù)要點(diǎn)。對這些技術(shù)要點(diǎn)加強(qiáng)管理控制，是保證焊接作業(yè)達(dá)到預(yù)期效果的關(guān)鍵。首先，熱焊層與填充層的質(zhì)量控制是應(yīng)該注重的焊接要點(diǎn)。熱焊層容易出現(xiàn)燒穿、夾渣等問題，填充層容易出現(xiàn)夾渣、氣孔等問題，這些都需要在實(shí)際施工中加強(qiáng)控制。其次，焊層間的溫度需要進(jìn)行控制，嚴(yán)格按照焊接規(guī)范進(jìn)行管理。層間溫度應(yīng)該在焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范下實(shí)現(xiàn)合理控制，各層之間的溫度都必須高于標(biāo)準(zhǔn)值。在實(shí)際施工中，需要安排專門的技術(shù)人員對層間溫度進(jìn)行測量。一旦溫度降低到標(biāo)準(zhǔn)值以下，則需停止焊接施工。對其加熱至標(biāo)準(zhǔn)值以上之后，才能重新開始焊接。同時，還需要注意焊縫的處理，確保其滿足施工要求。

三、結(jié)束語

管道焊接施工涉及要點(diǎn)較多，不論是材料選擇、工藝確定還是作業(yè)控制，都是實(shí)際施工中應(yīng)該注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，對于相關(guān)人員而言，需要加強(qiáng)這些方面的技術(shù)管理，盡可能提升管道焊接施工質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)