目前我國的焊接自動化率還不足30%,同發(fā)達工業(yè)國家的近80%相比差距甚遠。可以預計在未來的10年內,國內自動化焊接技術的水平將以前所未有的速度發(fā)展。
隨著數(shù)字化技術日益成熟,代表自動化焊接技術的數(shù)字焊機、數(shù)字化控制技術業(yè)已面世并已穩(wěn)步地進入市場。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工程,有力地促進了先進焊接工藝特別是焊接自動化技術的發(fā)展與進步。汽車及零部件的制造對焊接的自動化程度要求日新月異。我國焊接產(chǎn)業(yè)逐步走向“高效、自動化、智能化”。目前我國的焊接自動化率還不足30%,同發(fā)達工業(yè)國家的近80%差距甚遠。從20世紀末國家逐漸在各個行業(yè)推廣自動焊的基礎焊接方式——氣體保護焊,來取代傳統(tǒng)的手工電弧焊,現(xiàn)已初見成效。可以預計在未來的10年,國內自動化焊接技術將以前所未有的速度發(fā)展。
高效、自動化焊接技術的現(xiàn)狀
20世紀90年代,我國焊接界把實現(xiàn)焊接過程的機械化、自動化作為戰(zhàn)略目標,已經(jīng)在各行業(yè)的科技發(fā)展中付諸實施,在發(fā)展焊接生產(chǎn)自動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,發(fā)展應用計算機輔助設計與制造技術等方面,取得了長足的進步。
(1)熔化極氣體保護焊逐漸取代手工電弧焊將成為焊接的主流。預計未來10年內,實芯焊絲占焊材消耗量的比例會由現(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年內會超過實芯焊絲,最終將成為焊接中的主導產(chǎn)品。
(2)高效、節(jié)能并能夠自動調節(jié)焊接參數(shù)的智能型逆變焊機將逐漸取代手弧焊機和普通晶閘管焊機,而且焊機的操作趨向于簡單化、智能化,以符合當今淡化操作技能的趨勢。
(3)在汽車、造船、工程機械和航空航天等領域,適用于不同場合的智能化焊接機器人較為廣泛的應用,大幅度提高了焊接質量和生產(chǎn)效率。廣大焊接工作者為推廣高效、自動化的焊接技術做出了艱苦的努力,并取得了很大的發(fā)展,從而使我國制造業(yè)焊接自動化水平有了明顯的提高。
推進焊接自動化進程,學習、吸收、借鑒、提高是十分重要的環(huán)節(jié),應加強現(xiàn)有工藝的學習和提高。由于現(xiàn)有工藝多為手工操作,有其局限性,但如果在學習的基礎上利用現(xiàn)代自動化技術進行嫁接改造,往往就可以實現(xiàn)一定的突破。
焊接自動化技術的展望
電子技術、計算機微電子信息和自動化技術的發(fā)展,推動了焊接自動化技術的發(fā)展。特別是數(shù)控技術、柔性制造技術和信息處理技術等單元技術的引入,促進了焊接自動化技術革命性的發(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)絡控制,以及專家系統(tǒng)的研究。
(2)焊接柔性化技術也是我們著力研究的內容。在未來的研究中,我們將各種光、機、電技術與焊接技術有機結合,以實現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備,是提高焊接自動化水平的根本途徑。將數(shù)控技術配以各類焊接機械設備,以提高其柔性化水平和質量控制水平,是我們當前的一個研究方向;另外,焊接機器人與專家系統(tǒng)的結合,實現(xiàn)自動路徑規(guī)劃、自動校正軌跡、自動控制熔深等功能,是我們近期研究的重點。
(3)焊接控制系統(tǒng)的集成是人與技術的集成和焊接技術與信息技術的集成。集成系統(tǒng)中信息流和物質流是其重要的組成部分,促進其有機地結合,可大大降低信息量和實時控制的要求。注意發(fā)揮人在控制和臨機處理的響應和判斷力,建立人機對話的友好界面,使人和自動系統(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、質量穩(wěn)定性和可控性,以及優(yōu)良的動感特性,也是我們著重研究的課題。應開發(fā)研制具有調節(jié)電弧運動、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,適時提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機,并應積極開發(fā)焊接過程的計算機模擬技術。總之,使焊接技術由“技藝”向“科學”演變,是實現(xiàn)焊接自動化的一個重要方面。
本世紀的頭十五年,將是焊接行業(yè)飛速發(fā)展的有利時期。我們廣大焊接工作者任重而道遠,務必樹立知難而上的決心,抓住機遇,為我國焊接自動化水平的提高而努力奮斗。