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焊接自動化技術(shù)的展望
電子技術(shù)、計算機微電子信息和自動化技術(shù)的發(fā)展,推動了焊接自動化技術(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,促進了焊接自動化技術(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1佳控制方法方面的研究,包括線性和各種非線性控制。1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、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機結(jié)合,以實現(xiàn)焊接的精1確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備,是提高焊接自動化水平的根本途徑。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機械設(shè)備,以提高其柔性化水平和質(zhì)量控制水平,是我們當前的一個研究方向;另外,焊接機器人與系統(tǒng)的結(jié)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。埋弧焊熱量集中,焊接速度快,生產(chǎn)效率比手工電弧焊提高5-10倍。
焊接變形的基本形式有收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形和扭曲變形等。焊接過程中,對焊件進行不均勻加熱和冷卻,是產(chǎn)生焊接應力和變形的根本原因。減少焊接應力與變形的工藝措施主要有:
一、預留收縮變形量 根據(jù)理論計算和實踐經(jīng)驗,在焊件備料及加工時預先考慮收縮余量,以便焊后工件達到所要求的形狀、尺寸。
二、反變形法 根據(jù)理論計算和實踐經(jīng)驗,預先估計結(jié)構(gòu)焊接變形的方向和大小,然后在焊接裝配時給予一個方向相反、大小相等的預置變形,以抵消焊后產(chǎn)生的變形。
三、剛性固定法 焊接時將焊件加以剛性固定,焊后待焊件冷卻到室溫后再去掉剛性固定,可有效防止角變形和波浪變形。此方法會增大焊接應力,只適用于塑性較好的低碳鋼結(jié)構(gòu)。
80年代末和90年代初,德國大眾公司分別與上海和一汽成立合資汽車廠生產(chǎn)轎車,雖然是國外的二手設(shè)備,但其自動焊程度與裝備水平,讓我們認識到了與國外的巨大差距。隨后二汽在貨車及輕型車項目中都引進了自動焊。五、錘擊焊縫法在焊縫的冷卻過程中,用圓頭小錘均勻迅速地錘擊焊縫,使金屬產(chǎn)生塑性延伸變形,抵消一部分焊接收縮變形,從而減小焊接應力和變形。可以說90年代以來的技術(shù)引進和生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備的引進使我國的汽車制造水平由原來的作坊式生產(chǎn)提高到規(guī)模化生產(chǎn),同時使國外自動焊大量進入中國。
由于激光焊接目前多采用固體激光作為光源,因此非常容易能夠?qū)崿F(xiàn)多個光路多個工位加工的方式,大大提高了生產(chǎn)效率。與CO2激光機床相比,由于CO2激光難于實現(xiàn)多光路,因此機器人激光焊接系統(tǒng)相對于CO2激光機床的效率大大提高。如果焊縫較長,可采用逐步退焊法和跳焊法,使溫度分布較均勻,從而減少了焊接應力和變形。目前在國內(nèi)的OA(辦公自動化)行業(yè),已經(jīng)有多個機器人激光焊接系統(tǒng)取代CO2激光機床的案例,焊接效率提高30%以上。
機器人進入焊接行業(yè)有利于焊接工人的身體健康著想,也有利于企業(yè)提高生產(chǎn)效率。