论国际先进自动焊接工艺与设备及未来发展

摘要:介绍了当前国际上 一些发达国家的先进自动焊接工艺与设备，并结合企业当前形式讨论了焊接工艺与设备的未来发展状况。
关键字:焊接工艺 焊接设备
一、 引言
随着我国入世的成功与近年来经济的快速发展，焊接相关产业也逐渐向国际先进水平看齐，工艺与设备水平不断提高，越来越多的自动化焊接设备在生产中不断的应用，笔者在下文中写到了一些发达国家的先进焊接设备与工艺，供读者参阅。
二、 日本的先进焊接工艺与设备
在日本的先进自动焊接技术中具有代表性的是NKK（日本钢管株式会社）开发的焊接机械人系统，系统基本上由焊头（伺服机构）、控制器和电源等三大部分组成，在此系统中NKK公司采用了三项新技术。
1. 高速旋转电弧焊
NKK公司发现高速旋转的电弧能改善许多焊接性能，主要体现在：
(1)对工件的角焊侧壁可充分熔化焊透；
(2)可改善焊缝界面的形状；
(3)能防止熔池中深穿透；
(4)提高焊接速度。
该工艺既适合狭间隙焊，也适于熔角焊。电弧通过偏心机构，绕熔池旋转以达到技术目的。
2. 电弧传感器系统
系统特点是利用电弧本身，即电弧电压或电流的反馈作为传感器，在焊头周围不需要采用专门的装置，因此可保证高度的可靠性。其优点是显而易见的，由于电弧电压或电流直接反馈，因此反应精确迅速，即真实事件反馈，而且还能同时控制焊缝轨迹和焊缝高度。这些性质使得即使碰到在钢材之间具有严重切削坡口的情况下，仍然能进行焊接。
3. 单面焊背部焊道控制
关于单面焊双面成形工艺中背部焊道主要通过光学反馈和反电动势反馈实现控制。
(1)光学反馈(光电传感器)
a)背部焊道控制
其主要原理是通过电匙孔的电弧光强度加以换算而反映背部焊道的宽度。根据这种设想，通过控制输入端电极龟流，使之保持恒定，从而使电弧光强度保持常量，仪便保证背部焊遗宽度始终维持常数。
b)正面焊道控制
在背部焊道控制运行的同时，正面焊道高度亦得到控制。输入端电极电流的弧压能通过熔融金属引起重心高差的关系而得到平衡。根据此原理，采用控制熔化焊丝进给速度的方法，使输入端的电极电流与给定电流相当，从而能使正面焊道的高度保持恒定。
c)光电反馈原理
光电传感器安装在铜滑块驱动系统内。该系统也是由它自己的光电传感器所控制。
(2)反电势反馈
在采用固定焊剂铜衬垫单面埋弧焊方面，母材与铜衬垫之间的反电动势能很好地反映背面焊道宽度的情况。通过控制输入端电极电流，以保持反电动势不变，从而使背面焊道宽度维持恒定的常数。
三、 瑞典的先进焊接工艺与设备
瑞典不仅在焊接结构材料和焊接材料方面处于世界领先地位，近年来，在焊接设备和焊接工艺技术方面也不断有所创新和有所突破，一直走在世界先进工业国家的前列，使瑞典的焊接工业在全国经济不大景气的情况下，在国际市场激烈的竞争中始终处于不败之地。
1. 焊接机器人
瑞典的第一台焊接机器人是在1975年由ABB-ESAB焊接机器人公司生产的。其稳定的焊接质量、高额的经济效益打动了许多工业业主和投资商的心，他们不惜代价，把资金纷纷投向机器人焊接设备，使瑞典焊接机器人的应用在近二十年时间内得到了迅速发展。到1995年，全瑞拥有的焊接机器人数量已超过1600台，占全国机器人总数的35%。其中金属结构生产部门拥有的焊接机器人最多，其次是机床制造业和车辆制造业。
2. 焊接工艺技术
在瑞典，建立在优质焊接材料和精良焊接设备基础上的现代化焊接工艺技术体现了高度机械化、高度自动化、高速度、高质量、高效益等特点。
在今天的瑞典，几乎所有的自动焊机都装备了微处理器或微机，对焊接过程实现了闭环自动控制。许多专业生产车间还安装了焊接机器人工作站，实现了工件的焊接、装卸、翻转、移动自动化。有的专业生产厂家还建立了焊接机器人柔性生产系统(FMS)，实现了工件下料、拼装、焊接、运输、打磨、检验等工序全部自动化。这种柔性生产系统特别适合批量不大、品种较多的生产类型。为了充分发挥焊接机器人的工作潜力，缩短下岗时间，MO TOMANROBOTICS公司还开发了计算机通讯软件，利用这种软件可以通过主计算机在机器人工作时向他示教。高度机械化和自动化所产生的高效益不言而喻，同时也保证了高质量。

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