智能焊接技术在辅轮座环缝焊接中的应用研究【文献综述】.doc

1、 1 毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 智能焊接技术在辅轮座环缝焊接中的应用研究 摘要： 焊接技术是基于多学科交叉融合的产物，随着现代科学技术成果的不断涌现，必将推动焊接技术更新发展。除了物理、化学、材料、力学、冶金、机械、电子学等学科的新发展将会推动焊接新材料、新工艺的不断出现外，计算机、控制理论、人工智能等信息科学领域的新进展将进一步将焊接工艺实现的手段推进到自动化、机器人化和智能化的新阶段，进而实现几代焊接人的梦想 -用机器来代替人焊接。 关键词： 焊接 ； 智能 ；辅轮座 在工业生产中，焊接技术具有极为重要的地位， 焊接技术的高低将对整个工业水平的提高和发展起着重要的作用。焊接设备

2、素有：“工业缝纫机”之称，是发展国名经济不可缺少的重要设备 1。 1、焊接技术的发展 19 世纪 80 年代，焊接只用于铁匠锻造上。工业化的发展和两次 世界 大战的爆发对现代焊接的快速发展产生了影响。基本焊接方法 电阻焊、气焊和电弧焊都是在一战前发明的。但 20 世纪早期，气体焊接切割在制造和修理工作中占主导地位。过些年后，电焊得到了同样的认可。此后，在 20 世纪 30 年代，又发明了不少新焊接法。直到那时，所有的金属电弧焊都是通过手工焊的方法完成的。人们不断 尝试用连续丝让该工艺自动化。最成功的发明是埋弧焊 。 近 20年来，随着数字化，自动化，计算机，机械设计技术的发展，对焊接质量 的保

3、证已经成为一项重要因数 ，自动焊接发展成为一种先进的制造技术，自动焊接设备 的 应用在各工业中所发挥的作用 已是 越来越大，应用范围扩 张速度非常飞 速。 采用自动焊接机，能够明显的提高生产效率和焊接质量，缩短工作周期，减少焊工人数，降低焊工的劳动强度，焊接质量又不会受到焊工自身因素的影响，因此具有极大的推广价值。此外，自动焊接机对焊工的技术要求不高 ，避免了采用手工焊时需投入大量熟练焊工的这一缺点， 这有利于生产的组织和工程质量的全面提高 2。 现代工业制造技术的发展对焊接接头的质量和精密性、焊接电源系统的柔性和人机交互性能、焊接生产的网络化运行和管理等也提出了更高的要求 3，这使得 焊接生

4、产过程的机械化和自动化是焊接机构制造工业现代化发展的必然趋势。 2、我国现阶段焊接技术的状况 在改革开放以来的 20多年里，我国的焊接生产技术有了很大的进步 ,一些先进的焊接技术在生2 产中基本上都得到了应用 ,例如电子束、激光束、等离子束、高压水束等高能量焊接与切割技术 ,焊接机器人工作站 ,焊接柔性生产系统 ,窄间隙焊 接技术 ,磁控宽带极堆焊技术 ,双丝高效气体保护焊技术 ,全数字化焊接电源 ,熔滴过渡与熔透控制技术 ,各种传感器及其控制技术 ,离线编程技术等等 ,只是应用的广度与发达国家相比有一定的差距而已 4。 我国在自动化焊接技术的发展与应用起步较晚。随着我国工业化的发展和科学技术

5、的进步，我国的自动化焊接技术水平不断发展与提高，在近来的 50年里己取得了很大的成就。各种机械化与自动化焊接机及切割机，愈来愈多地代替了手工操作。各种焊接辅助机械化与自动化装备及技术也得到了发展，多自由度转胎架、变位器、机械手等研制成功，转 杯焊接生产过程。发展焊缝对中技术，建立焊接生产线。焊接计算机技术的应用和焊接机器人的采用，发展了现代焊接自动化技术。就全国范围来说，到 90年代中期，我国的焊接机械化与自动化工作量占焊接工作量的比重已超过 20%，而在以焊接技术为主导制造技术的大中型骨干企业中，焊接机械化与自动化程度已达到40%-45%5。 3、国外焊接技术的状况 国外近年来焊接技术的发展

6、有工业机器人、焊接新电源和激光焊接技术等 6。 在日本以机器人为代表的自动装置技术的进步和焊接技术自动化的提高是焊接领域的最主要的特点 7。 在研究 开发最现代化的电源和控制技术条件下，采用等离子弧焊技术是一种质量最佳、经济有效、重复性好的焊 接工艺 8。 激光被认为是 21 世纪的新能源，激光技术反映一个国家的工业水平。激光在焊接中的应用正引起各国的重视 6。 激光焊接最近收到越来越多的关注由于其高能量密度和低热量输入相比与传统的融合技术 。在钢铁行业结构焊接 的 下一个十年 ， 激光焊接预计将 对 制造和生产造成很大影响 9。除了以上的这些焊接技术外，还有其他一些焊接技术。如 水下焊接，

7、与 现场焊接相比， 它的特点是较短的热循环，一个较小的热影响区（ HAZ），较高的温度梯度 ，高应力集中，以及更高的惰性气体的压力 10。 4、未来焊接技术的发展 当前 ,新兴工业的发展迫使焊接技术不断前进 ,如微电子工业的发展促进了微型连接工艺和设备的发展 ;陶瓷材料和复合材料的发展促进了真空钎焊 真空扩散焊 喷涂以及粘接工艺的发 展 11。 未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源 ;运用控制技术和电子技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。 另一方面要提高自动化水平和焊接

8、机械化，如 通过焊机来实现程序的控制、数字控制 ;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机实现 ;在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的3 焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件 12。 5、智能焊接技术在辅轮座环缝焊接中的应用 随着科技的发展，自动焊接机在在各种领域已经得到了广泛的应用，如在汽车行业、管道行业、机床行业、航天行业等几大领域都已经装备了自动焊接机器人 。 但是， 自动焊接机的成本是非常高的，在辅轮座的焊接上还没有人研发自动焊接机，现在对辅轮座的焊接仍处在手工焊的阶段。 然而手工 焊接却有着许多缺点。第一，手工焊接劳动力是首要的问题，手工焊

9、需要大量的劳动力。 对于手工焊接来说，人力成本往往占总成本的很大一部分。 第二，手工焊有很大的不稳定性，在焊接过程中有可能出现质量问题，脱焊、焊点不光滑、部件的损坏等都是常常碰到的问题。第三，手工 焊接可能给操作者带来危险 ， 焊接给人体可能造成的伤害包括 烧伤 、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线 照射过度等 。还有辅轮座的生产都是大批量的，这对生产效率的要求非常高，手工焊很可能达不到这要求，如果使用辅轮座自动焊接机可以在保证产品质量的前提下大大的提高生产效率， 同时还可以降低人力成本，所以辅轮座环缝自能的研发有其重要意义。 6、结束语 众所周知，一套先进的焊接设备可以大大的提高焊接生产效

10、率，改善焊接质量，节约耗材，降低生产成本，减少用工，以及降低工人的劳动强度等优点，其设备的利用率越高，那么一次性设备投入的收益就越高，其作用发挥的就越大。现如今社会 竞争优势不再取决于资源禀赋和劳动力成本，科技创新成为社会竞争的决定性因素。仅依靠扩大规模，降低成本来扩大市场占有率并不能从根本上提高竞争力。因此，必须尽快从资源和劳动力依赖型向创新驱动型转变。我认为辅轮座智能焊接机的开发 是很有必要的。 参考文献 1 马文姝，等 . 金属熔焊原理 M 黑龙江哈尔滨： 哈尔滨工程大学出版社， 2007. 2 康云武 . 金属熔焊工艺 M . 北京： 水利电力出版社， 1995. 3 布赖恩 F， 皮

11、克林 钢的组织与性能 M刘嘉禾译 . 北京： 科学出版社， 1999. 4 崔忠圻，等 金属学与热处理原理 M黑龙江：哈尔滨工业出版社， 2006. 5 潘际銮 . 二十一世纪焊接科学研究的展望 . 第九次全国焊接会议论文集 C . 北京 :机械工业出版社 ,1999. D2001 -D2017. 6 宋天虎 ,李敏贤 . 先进制造技术的发展与焊接技术的未来 . 第八届全国焊接会议论文集 C . 北京 :机械工业出版社 ,1997.17 - 27. 7 陈善本 , 吴林 , 焊接智能化技术现状与发展 . 第十次全国焊接会议论文集 C. 哈尔滨 :黑龙江人民出版社 ,2001,(1):84- 9

12、6. 4 8 Kovacevic R. Real2time image processing for monitoring of free weld pool surface J.Journal of manufacturing science and engineering ,1997,119 (5) :161 169. 9 George E , Cook. Weld modeling and control using artificial neural networksJ . IEEE Transactions on Industry Applications,1995 ,31(6) : 1484 1491. 10 张忠厚 ,真秀卿 . 管连接自动焊接装置的设计及主要参数的计算 J .山东工业大学学报 , 1996,9,26(3) : 236-239. 11 任福深 ,陈树 君 ,管新 勇 ,殷 树言 . 管 道插 接 相 贯线 专 用 焊接 机 器 人 J. 焊接学报 ,2009,6,30(6):59-62 12 卞金玉，王元利，白宏伟，司忠志 . 汽车钢圈自动焊接机 J. 电焊机， 2004， 6， 34（ 6）：2527.