自动焊接技术论文

写论文没有思路的时候，经常查阅一些论文范文，小编为此精心准备了《自动焊接技术论文(精选3篇)》，供大家阅读，更多内容可以运用本站顶部的搜索功能。【摘要】目前焊接广泛应用于各种材料的连接，并采用了诸如激光、电子束焊等先进技术，无论是在石油化工、电力、建筑、桥梁行业，还是在车辆、计算机及医疗机械行业，绝大多数产品离开焊接技术就根本无法制造。特别是有了异种材料和非金属构料的连接技术和在产品形状与设计方面的创新制造方法，焊接技术的未来充满了希望。

第一篇：自动焊接技术论文

锅炉压力容器焊接自动化技术

摘 要：锅炉压力容器广泛用于工业生产，锅炉压力容器的焊接工艺和质量非常重要，会对锅炉压力容器的使用以及安全可靠运行产生直接的影响，文章分析了锅炉压力容器焊接自动化技术。

关键词：锅炉压力容器;焊接;自动化

一、焊接自动化及锅炉压力容器制造

(一)锅炉压力容器

锅炉压力容器是锅炉和压力容器的全程，这两种设备都是特种设备，在工业生产当中占有很大的位置。锅炉是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备，工业生产中具有特定的工艺功能并承受一定压力的设备，称压力容器。在这两种设备当中，对于焊接工艺都具有比较高的要求，比如说焊接的密封性、焊接牢固程度等等，此外焊接工艺还会影响到锅炉的使用安全，高质量的焊接能够提高锅炉压力容器的安全性。

(二)焊接自动化

焊接自动化主要是指利用计算机技术预先设定好各种焊接的参数，实现焊接工序自动化。其目的就是为了保证焊接质量、减轻劳动强度、改善劳动条件。现在的焊接自动化技术大多采用的是开环控制系统，利用各种自动焊接机是焊接工序自动进行。但是现在的一些比较先进、复杂的焊接自动化系统多采用闭环控制，借助自动化装置、自动生产线或多用焊接机使焊接工序以及与之配套的前后工序，如零件成形、坡口制备、组件装配、定位夹紧、焊后清理、工件装卸和搬运工作等部分地或全部地自动进行。常见的焊接自动化系统主要有电弧焊自动化系统、电阻点焊自动化系统、微型计算机控制焊接自动化系统和焊接机器人，其中前两种应用的比较广泛，后两种由于造价比较高，一般的企业难以承受，因此其应用的范围受到一定的限制。

二、生产过程中应用频率较高的焊接自动化技术

(一)窄间隙埋弧焊机

用于焊接厚板的高效优质窄间隙埋弧焊机已在我国应用多年，机械式的焊缝跟踪及导电嘴的导电性有待进一步改进。

1.激光跟踪。激光跟踪是一种高新技术，采用激光摄像头，通过图像判别，实现对焊缝的跟踪，己成功地应用于多种焊接自动化的场合。但由于受激光头性能的限制，激光头距工件表面距离限制在200mm以内，跟踪深度一般也只有100mm左右。因此至今还没有一种激光跟踪系统能用于窄间隙深坡口的跟踪。

2.窄间隙焊枪。窄间隙焊枪要具备摆动和可靠导电两种基本功能。

3.控制系统。采用由PLC、触摸屏，AC交流伺服组成的控制系统，通过触摸屏进行人机对话，能很方便、直观地设定监视工作模式及各轴运动状态规范参数，控制系统具有如下功能：自动、半自动及手动三种工作模式;焊枪自动找中及到位;自动排焊道及焊枪自提升;焊接过程中规范参数及焊枪位置实时微调;诸如焊枪摆角、至侧壁的距离、焊接电流、电压、焊接速度等参数均可实行点动微调。

(二)马鞍形焊机

随着锅炉及压力容器新产品的开发，出现一些偏交、斜交以及两圆柱体直径接近的相贯接头，现有的机械式马鞍形焊机无法实现这种空间曲线运动，也解决不了由于环缝上下坡度大，使得熔池不可控，导致焊缝成形差、质量差的问题。其根本的途径是采取数控的方法，解决以上两个问题：(1)建立数学模型，根据输入的参数，如两管直径、偏交距、斜交角，计算出运动轨迹，使焊枪作相应的空间曲线运动。(2)通过主管与焊枪的同步运动，实现焊接部位始终处于水平位置，有利于焊接，确保焊接质量，是解决两直径相接近的相贯接头焊接质量问题的最好的办法。

通过应用数控技术，马鞍形焊机的自动化程度获得了明显提高，同时也推动了各种不同形式马鞍形焊机的生产，如能够行摆角、回转运动并能够急性相应参数建立且可对焊头运动轨迹进行灵活控制的四轴数控马鞍形焊机。

(三)直管接长焊机

随着自动化程度的提高以及确保焊接质量，对管子的预处理有了新的要求，整线由PLC控制，实现自动化生产。其中，管端数控倒角机是关键设备，能在旋转及轴向进刀的过程中，径向自动进刀，可根据要求，编制相应的切削程序，快速、优质地倒出各种形状的坡口，与手动、成形刀倒坡口相比，其自动化程度高。坡口表面光洁度高，尺寸的重复精度好，对稳定焊接质量起到重要作用，是管子端面倒角的理想设备。

(四)膜式壁焊机

膜式壁焊机是膜式壁生产线中的核心设备，20多年来已形成气体保护焊接及埋弧焊接两大膜式壁焊机系列，形成以哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂为主导的采用气体保护焊接工艺，以及以上海锅炉厂、武汉锅炉厂为主导的采用埋弧焊接工艺的两大模式，也有两者兼有的，如北京巴威公司。为了提高设备的生产能力，目前我国膜式壁气体保护焊机的焊枪数最多达20头，国外最大达44头;膜式壁埋弧焊机的焊枪数为12头。其结构形式包括管屏移动、焊枪不动的机床式焊机;焊枪移动、管屏不动的用于拼排的龙门式焊机以及简易的拼焊小车等形式。目前，我国膜式壁生产能力已基本上满足需求，但与国外相比，在自动化管理方面还存在一定的差距，基本上依靠人工操作，占用较多的人力，劳动条件较差。应从自动化监控、物流等方面进一步开发，进一步提升膜式壁生产的自动化程度。我国膜式壁焊机同样具有一定的缺陷，由于自动化程度不高，需要通过人工进行大量操作，会对焊接质量造成一定的影响，自动化水平仍待进一步完善和发展。

(五)集箱短管接头自动埋弧焊机

集箱短管接头焊机，包括内孔TIG封底焊机及短管接头角焊缝自动埋弧焊机。该设备由悬挂式焊接接头、埋弧焊机、气动式平衡吊及可移动小车组成，悬挂机构上带有一个随动机构，即使焊接过程中集箱变形，也能很方便的把机头的芯轴插入接管内准确定心。在待焊的集箱工位上，按一定的间距，可摆放若干台接头同时进行焊接，从而，可缩短焊接周期。

参考文献

[1] 李滨.浅析水电设备焊接自动化的研究与应用[J].金属加工，2011(22).

作者：陈玉珉 吴贤丞

第二篇：焊接生产现状及焊接技术发展探析

【摘 要】目前焊接广泛应用于各种材料的连接，并采用了诸如激光、电子束焊等先进技术，无论是在石油化工、电力、建筑、桥梁行业，还是在车辆、计算机及医疗机械行业，绝大多数产品离开焊接技术就根本无法制造。特别是有了异种材料和非金属构料的连接技术和在产品形状与设计方面的创新制造方法，焊接技术的未来充满了希望。

【关键词】现代;焊接技术;发展;现状;前景

焊接作为一门制造技术，在制造业中起着重要作用。没有一种技术能像焊接技术那样被制造商如此普遍地用于金属及合金的高效连接，并在其产品中产生如此多的附加值。

1.焊接技术发展的现状

近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入，使现代焊接技术取得了长足进步。

1.1焊接生产自动化及智能化技术水平

焊接过程的自动化与智能化水平主要体现在焊接机器人技术的发展水平。目前应用广泛的焊接机器人大多属于示教再现型。操作者通过示教盒在直角坐标系或极坐标系叶，移动机器人的各个关节，使焊矩沿焊接轨迹运动，在焊矩路径上记录示教的位置、焊矩姿态、运动参数和工艺参数，并生成连续执行全部操作的示教程序。此类机器人不具备对工件装配误差、焊接过程中的热变形等环境变化，以及对工作对象变化的自适应能力，因此，研制新一代具有多种传感功能的、能够自动制订运动轨迹、焊矩姿态和焊接参数的智能机器人将成为主要的发展方向。

国外有公司开发了一套基于双日立体视觉的机器人路径规划系统。该系统以自然光作为视觉系统的光源，将双目摄像机安装在机器人的末端执行器上，使其能跟随焊枪沿焊缝走向一起移动。由于经典的计算机三维视觉重构是通过2个图像平面上的特征点的匹配来确定对象的三维坐标的，而对于焊缝来说，坡口边缘内外不存在明确的特征点，所以无法使用特征点匹配法。系统针对在局部图像窗口中，焊缝可以近似为直线段的特点，设计了一种简化的特征匹配算法来计算焊缝的三维坐标，并通过人工神经网络提高了精度和速度。该系统可以实现对直线和曲线焊缝的路径规划。

1.2焊接工艺高速高效化

以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究，且取得了显著成效。

在多丝多弧焊接新工艺方面，日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。例如日本的藤村告史开发的多丝焊接系统，可用于角焊缝的高速焊接，焊速可以达到1.8m/min。

基于上述思想，伴随着新型的功能强大的数字信息处理DSP的出现，Fronius公司推出了全数字化焊接电源，随后Panosonic等公司也推出了各自的数宁化焊接电源产品，并相继;进入中国市场。数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。

1.3焊接质量控制智能化技术

焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。在焊缝自动跟踪方面，采用的技术及获得的成果比较多。在熔滴过渡控制方面，由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用，使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。

1.4以激光焊为代表的先进焊接技术的新进展

激光束所具有的微焦点与散焦加热、高能量密度、高速加热、深穿透、高速冷却、可精密控制、高速扫描、全方位加工等技术特点，目前在材料加工领域中得到了充分的利用。激光除了已应用于焊接、打孔、切割、表面改性、涂覆和精细加工外，在新材料的削备(如功能材料、纳米材料、非晶材料)与快速成形和超精细加工技术方面的应用，也大有可为;尤其当大功率的YAG激光、二极管激光和准分子激光：工程化应用后，对材料与激光束流交互作用机理的深入科学研究，将会引导学科的发展。与创新”。

2.现代焊接技术的任务和展望

展望未来，现代焊接技术面临的主要任务有：

2.1全面改善焊接生产环境，提升焊接行业的整体形象，吸引高素质人才的加盟

新材料的研制、先进焊接工艺的应用不仅降低了材料与能源的消耗，而且将焊接对自然资源的影响降低到最低程度，通过消除烟尘、噪音和辐射，使焊接工作环境更具吸引力;新型焊接技术的应用、焊接自动化及机器人的发展和多种高新技术在焊接领域中的应用，必将改变焊接行业的负面印象，吸引更多的年轻科技工作者，保证焊接技术领域的人才需求。

2.2提高焊接产品质量，使焊接不再成为制造过程中的“薄弱环节”

要提高焊接产品质量，必须消除焊接必然是制造过程中的“薄弱环节”的思想，为此，焊接界将进行长期的研究工作，开发新的焊接工艺，进―‘步提高焊接质量控制的智能化技术水平，使焊缝达到“零缺陷”，并提出实现这一目标的可行性方法，已改善焊接能效，提高生产效率，降低焊接成本。

2.3焊工资格认证制度建立

由于现代钢结构工程复杂，施工环境多样，焊接对象不确定，市场竞争严酷，工程过程中始终是焊接方案编写、工艺评定、检修等许多工作交叉进行的情况，且钢结构的安装及焊接过程战线长、点多面广的特点和因素的影响，使准确科学的安排使用焊接人员，充分发挥其最大的能力和能动性成为了极具挑战的管理学要求。焊接管理对于“天时、地利、人和”三方面的要求造成了其独特的管理困难。此外，培养造就大量熟练掌握钢结构焊接应用技术的专业性极强的从业人员的满足行业的巨大需求具有极大的现实意义。因此，基于各方面的需要创立焊工资格认证机制是钢结构行业发展的必然趋势。焊工资格认证机制的建立也必将在很大程度上促進我国钢结构焊接技术的发展和进步。

新材料的研制将向着高效能、高性能(包括良好的可焊性)和益于环境的方向发展。焊接界将研究出更佳的焊接工艺，研制出更优良的焊接电源并开发出相应的控制技术，提高自动化程度与扩大机器人的应用范围;减少废品率和返修率，降低焊接成本，提高生产效率(如：减少预热、后热、避免焊接过热等)，彻底消除“焊接是制造工序障碍”的观念。

结语

伴随着我国经济的快速稳定发展，我国的年钢铁产量、配套焊接材料产量及建筑结构的钢材使用量均实现逐年递增式上涨。本文总结了钢结构的焊接技术的发展现状并对未来钢结构焊接技术的发展趋势进行了预测。

参考文献：

[1]贾宝华，张建芳.我国钢结构焊接技术现状及发展趋势[J]，现代焊接，2008(6)

[2]段斌，孙少忠.我国建筑钢结构焊接技术的发展现状和发展趋势[J]，焊接技术，2012，5(41)

[3]曾乐.现代焊接技术手册，[M].上海：上海科技出版社，2009

(作者单位：大庆油田中油电能热电一公司)

作者：杜鸿 王红庆 孟昭兴

第三篇：基于自动焊接技术的大型盘状结构件定位焊接工艺设计

摘要：大型盘状结构件类产品在实际生产中的需求日益增加，由于其本身的结构特点，在生产中存在生产效率低下、产品质量不高等问题。本文针对上述问题，对一种大型盘状结构件(即大型电缆盘的上、下法兰片)进行分析，制定了采用机器人自动定位焊接的工艺。试验证明机器人自动焊接技术在该零件上的应用大大提升了生产效率和产品质量。

关键词：盘状结构件;机器人;自动焊接技术

0 引言

大型电缆盘目前被广泛用于矿山、建筑施工、机械制造、港口码头、路桥建设等行业，是基础设施建设的必需品，而本文所涉及的零件则为大型电缆盘的主要组成部件，即大型盘状结构件[1、2]。

目前国内还没有完整的大型盘状结构件自动生产系统，需要人工加工或者人工操作。人工组立焊接缺点是尺寸和焊接质量与设计存在偏差，导致电缆盘的使用寿命降低;同时该零件焊接量分散且焊接位置多样的特点，造成了焊接位置频繁变换、频繁起弧收弧的工艺执行难点和质量控制难点，在大批量生产时由人工组立焊接工作必然导致生产效率低下，质量成本升高[3]。

为克服上述问题，需要一种全面自动化、实用性广、操作简单、安全的焊接方式。本文采用自动焊接机器人对该零件进行组立及焊接。经试验，该工艺在批量生产中可以维持较高生产率，同时保证焊接质量，取得了较好的经济效益和社会效益。

1 大型盘状结构件工艺分析

大型盘状结构件的组成较简单，主要由外圆盘形钢、辐条、内圆盘型钢等组成(如图1所示)。该结构为面积与高度比例巨大的片状零件，且为框架结构，在制造过程中高度方向上的抗弯折能力较弱。材料为普通碳钢，具备良好的焊接性能。

通过对上述结构分析，制定工艺为：对已初步加工后的内、外圈和轴芯放置并固定夹紧，将辐条送至预定位置后焊接成型。

该工艺中关键步骤为内、外圈的固定夹紧;内、外圈的中心对正;辐条的抓取及定位;整体的焊接成型。

上述工艺的难点为内、外圈和轴孔钢管的中心对正;定位后工件的正面焊接、翻转及反面焊接。该零件待焊区域分散，焊接位置受限，零件变位难度大。此外机器人焊接对初步加工后的内、外圈的外形尺寸要求比较高，否则会出现漏焊或干涉的现象。

2 机器人自动焊接系统

2.1 机器人自动焊接技术要求

①自动焊接设备需结构合理，能满足大型电缆盘及类似焊合件的焊接;需操作简便，易于维修。②自动焊接设备需运行连续有效，安全性高。设备的控制系统保证自动控制，能够自动完成正常运行时各项技术指标和功能，具备连锁功能以防误操作，能够显示和处理设备报警。③自动焊接设备需采用简易便捷的夹具设计，保证在最短的时间内上、下料和夹紧工件。④自动焊接工位设置多处急停按钮，在发生危险时，方便操作人员在工件就近位置能够迅速停止设备工作。

2.2 机器人自动焊接系统的组成

该系统主要包含焊接机器人、焊接夹具、电控系统、翻转机构(如图2所示)。

①焊接机器人。焊接机器人型号为：库卡KR8R1620;机器人工作臂展为1620mm，可满足外径1～2.2m电缆盘焊接需求。焊接机器人抓取重量为8kg，位置重复精度为±0.04mm。焊接机器人本体紧凑、灵活。焊接机器人本体图见图3。

②焊接夹具。焊接夹具用来实现工件的定位与夹紧，由电机控制旋转角度，适应不同夹角辐射角铁的焊接。焊接夹具外径最大2.2m，能满足1～2.2m法兰片固定需求。焊接夹具上设有滑动块和定位夹，滑动块通过滑槽与焊接夹具滑动连接。工作时可以实现内外圈夹紧定位，夹爪松开、夹紧及径向移动可以实现不同直径的内外圈定位焊接，并校正中心位置。焊接完成后，松开焊接夹具。

③电控系统。由于机器人自动焊接系统包含了机器人的运动控制部分和变位机翻转控制部分。因此该控制系统只需要将机器人自动焊接系统置于远程控制模式，通过数字量信号控制机器人来实现焊接。根据总的硬件需求，电控系统设计框架如图4所示。

④翻转机构。工件翻转机构由上、下传送带组成，工件完成正面焊接后，输送至翻转机构，此时，上、下两层传送带合紧翻转180°。完成翻转后，上、下传送带分开，工件由上传动带转入下一个工位进行反面焊接。

2.3 辐条抓取、上料装置

辐条叠放在物料车上，通过抓取机械手抓取辐条。由抓取机械手完成辐条位置摆放调整、旋转90°放置于滚筒输送机上，由输送机传送至焊接取料位置。

滚筒输送机上料端传送宽度为80mm，满足40×40×4、 50×50×5、60×60×6三种规格辐条传送，对辐条输送进行粗限位。

焊接取料位置设置一组导向调节机构，对辐条进行精度导向定位，其前端设置一行程限位传感器，辐条送到位停止传送;辐条取走后继续进行辐条传送。

抓取机械手由前端电吸盘爪具、旋转气缸、升降电缸、直线模组及整体旋转电机等构成。通过定位坐标或结合视觉传感器进行抓取及放置辐条，根据辐条上料摆放位置，爪具抓取辐条后摆动角度45°或135°，完成角铁位置调整，机械手旋转90°后可放置于供料平台上[4]。

抓取机械手前端电吸盘爪具结构设计能满足抓取两种不同摆放位置的角铁，夹具长180mm，抓取辐条中间位置，能满足长度450～1152mm，以及40×40×4、50×50×5、60×60×6三种规格辐条抓取。

伺服机械手(三坐标式)转运辐条，转运的同时两台焊接机器人同时焊接。辐条抓取、上料装置如图5所示。

3 焊接工艺

3.1 焊接要求

工件主体材料为Q235A，焊接工艺性良好，工件重量≤300kg，材料厚度为3～6mm。工件焊前狀态：初步加工件自动上料，工装定位组对后自动调整加紧。工作站满足焊接区域：不小于?准2200mm。采用MAG单层单道焊接。焊缝形式为对接焊缝。

在实际的焊接过程中，自动焊接机器人受多种因素影响，为了保证焊接质量以及焊缝的美观性，需要调试人员对自动焊接机器人参数以及焊接工艺进行多次优化。

焊接完成不得有表面裂纹、未焊接、未融合、表面气孔、未填满和肉眼可见的夹渣等缺陷;焊缝与母材应当过渡圆滑;焊缝不得咬边。

3.2 焊接工艺

①采用CO2保护气体。采用焊接保护气体可以提高焊缝质量，减少焊缝加热作用带来的宽度，避免材质氧化。CO2保护气体适合自动焊合全方位焊接，并且成本低[5]。②焊接电源。采用负载持续率≥60%的AC380V±10%三相逆变式焊接电源。③电弧电压。电弧电压对熔池的深度和宽度影响较大。当电压升高时，焊接热量输入增大，电弧太长，会使工件上电弧覆盖面积增大，熔池的宽度和深度增加，容易产生咬边等焊接缺陷[6];当电压降低时，焊接热量减少，若电弧太短，会使工件上电弧覆盖面积减小，熔池的宽度和深度减小，焊缝会窄且凸。根据工件不同焊缝的特点选用的焊接电弧电压在17～20V之间。④焊丝。由于CO2保护气体具有较强的氧化性，固焊接材料应选择具有脱氧元素Si和Mn的H08Mn2siA焊丝，焊丝直径为1.0mm，桶装与盘装均可。⑤焊接电流。在焊接过程中，焊接电流对焊缝的形成、熔点的过渡形式以及熔覆效率均有较大的影响[7]。在反复的试验后，焊接电流取70～120A，焊接速度为10～15L/min时，焊接效果最佳。

4 分析与总结

本文针对大型盘状结构件类的产品在实际生产中效率低下、产品质量不高等问题设计制定了采用机器人自动定位并焊接的工艺。经验证得出以下结论：①提高了生产效率。单件工件采用机器人自动焊接工时为操作工1人/20min;传统手工焊接的工时为焊工1人/40min+辅工1人/10min。工作效率提升了3/5以上;②焊接质量可控性高。机器人自动焊接焊缝的宽度误差可以保证在±0.5mm内，且焊缝连续无接头，即使在拐角处也可以获得稳定的焊接质量，大大降低了后续修磨的人工成本;③该机器人自动焊接工艺可以实现在大批量生产时的连续作业，降低了劳动成本，且操作安全性高。

参考文献：

[1]王剡.自动化焊接设备在工程机械制造中的应用研究[J].中国设备工程，2020(16)：126-127.

[2]彭永红.钢筒体钢木结构电缆盘的设计[J].电线电缆，2010(12).

[3]许式方，罗文森.一种大型电缆盘自动生产系统[P].中国：201510476917.3，2015-08-06.

[4]罗文森，许式方.一种自动辐条送料机[P].中国：201520586256.5，2015-08-06.

[5]张永杰，程石来，宋华修.某型号构架吊座与横梁接头焊接工艺研究[J].金属加工，2019(2).

[6]张忠科，王希靖，吴立民，等.电缆盘用异型钢闪光对焊工艺[J].焊接技术，2010(4).

[7]马静一，许爱玲，陈秀，徐军升.一种拖拉机焊接支架自动焊接工作站的研制[J].拖拉机与农用运输车，2018(3).

作者：张忠芳 董航 田志远 赵强