工程机械焊接与切割关键焊接技术.docx

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工程机械焊接与切割关键焊接技术随着“中国制造2025”装备制造业技术创新的深入推进，焊接智能化、激光切割和等离子下料复合加工等技术装备在工程机械行业的应用，促进了产品更新换代，功能更加完善，与国际先进水平的差距逐渐减小。作为工程机械生产过程中的关键技术，焊接决定着工程机械整机的安全性、可靠性，各种焊接装备的智能化、自动化、数字化水平越来越高，高端工程机械市场将会涌现越来越多中国制造的身影。一、工程机械行业发展现状与机遇工程机械行业作为传统行业是国家基础工程发展的重中之重，任何工程的建设都离不开工程机械。在经历了自2011年以来市场需求持续下降，企业经营难度较大，行业发展面临严峻考验的情况下，2016年下半年工程机械主要产品的生产经营形势获得了改善，企业迎来了新一轮的发展机遇。行业发展阶段已经由量的增长转变为质的提升。过去五年，我国工程机械企业积极应对挑战，加快推进转型升级，中国主流制造商已经全面完成了中高端跨越。在国家有关政策的指导下，工程机械行业在健康持续发展的轨道上稳步前进。山推推土机（见图1）也紧紧抓住了市场复苏行情，蓄势待发，迎接新一轮的挑战。为应对我国工程机械行业发展中存在着产业结构不合理，高端产品、关键技术、关键配套件能力不足的局面，行业创新发展目前应以重大技术装备、整机集成控制技术、整机可靠性与耐久性、智能化、节能减排、关键配套件及试验检测为切入点，突破一批关键技术、核心部件，开发一批标志性、带动性强的重点产品和短板装备，实现一批重大装备的工业化、产业化应用。图1整装待发的推土机借助国家“一带一路”的东风，促进我国工程机械行业的不断壮大，在引进技术消化吸收的基础上再创新和加快发展原始创新，实现追赶国际先进水平和建设工程机械强国的中国梦指日可待。二、工程机械行业焊接与切割应用现状焊接与切割是制造业的基础加工工艺，焊接与切割设备作为制造业中的重要设备，其自动化应用随着工业自动化的发展而飞速发展,特别是焊接机器人、智能化焊接电源、激光焊接设备、焊接专机等，提高了工程机械产品焊接质量和产品的可靠性。目前，工程机械结构件通常由板材件和铸钢件拼焊而成，结构复杂且焊缝密集，采用的材料为碳素结构钢和低合金结构钢。近年来高强钢发展迅速，对屈服强度960MPa及以上级别的高强钢需求趋势明显，对切割质量提出了新的要求。激光切割效率高、速度快、切割质量好，中小功率激光切割机能够实现10mn）以下板材切割，如图2所示。等离子切割能够对厚度较大的板材进行有效切割，切割速度快、切割面光洁、热变形小，加工精度达到Imm以内，相对于激光切割成本较低，用于5^25mm中厚板切割，如图3所示。火焰切割生产投入小，加工厚度大，适合精度要求不高的板材件切割，如32mm全液压推土机主机架侧板的下料。图2激光切割图3等离子中厚板切割结构件在焊接前需将板材件、铸钢件点固成一个整体，通常采用专用组对工装和三维柔性工装。专用组对工装需要根据产品的结构特点、精度要求等专门设计，采用通用或专用的定位夹紧机构满足零部件定位准确、夹紧牢靠的要求。三维柔性工装配备各种定位的标准模块，通过快速销栓连接，对于各种形状的工件进行快速精确的装夹，减少了大量的专用组对工装设计、制造时间，通用性强，重复利用率高，适合于产品多变和小批量生产的场合。工程机械所涉及的焊接技术比较多，焊接方式有全自动焊、半自动焊和焊条电孤焊，根据产品结构特性多以C02气体保护焊、富氯焊、氯弧焊、埋弧焊和电阻焊为主。部分企业中厚板焊接采用HD-Pulse脉冲无飞溅技术高速焊接工艺，焊接飞溅降低90%,力学性能提升10%,获得了良好的焊接质量和经济效益。随着国内用工成本的提iWj,工程机械行业对焊接质量有着更周的要求，机器人自动焊接技术的应用已趋于成熟并得到了广泛的应用，如图4、图5所示。焊接机器人在实际生产过程中，具有高效性和连续性的发展特点。通过对焊接机器人的有效应用，能够在很大程度上降低工人劳动强度，并且能够弥补人工焊接过程中可能出现的误差问题。另外，焊接专机作为另一种自动化焊接技术更受到焊工的青睐,对于要求不高的焊缝结构，如形式单一的长直焊缝，焊接效率高、质量好且成本低。图4挖掘机履带盒机器人焊接图5推土机后桥箱机器人焊接三、“十三五”期间行业发展对焊接与切割产品的需求国家“十三五”规划对我国装备制造业提出“创新、协调、绿色、开发、共享”的发展理念。电子技术计算机微电子的发展，极大推动了焊接自动化技术的发展进程。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入，促进了焊接自动化技术革命性发展。未来的中国制造业面临更加复杂、更有挑战性、竞争更激烈的市场。1.下料成形设备薄板件切割采用激光下料，部分螺纹底孔可直接切割完成，中厚板以等离子切割为主，主要是效率高、下料精度高、切口质量好。坡口加工方面，热切割也逐步取代效率低的冷加工方式，下料和无钝边坡口工序有时可一次性完成。数控折弯机、卷板机、压力机根据工艺要求将板材压制成各种形状，尺寸精度达到2nnn以内，从而满足焊接组对要求。2.焊接装备目前我国工程机械行业普遍使用自动和半自动C02+Ar混合气体保护焊，中厚板焊接采用1.2mm>4)1.6mm焊丝，例如推土机后桥箱和主机架。为适应结构件焊接技术的要求，采用合理的焊接工艺、焊接设备、焊接工装夹具，成为结构件焊接生产的显著特点。低能耗的数字化IGBT逆变焊机己经形成普遍推广的势头，液压组对专机针对大批量产品提出了解决方案，三维柔性组对工装适应了客户多变产品的需求，自动化水平较高的焊接机器人，实现了柔性化生产，有效降低工人的劳动强度，满足船型焊接需求，有效保证焊接质量的稳定性和一致性。四、工程机械关键焊接与切割技术的发展趋势未来焊接与切割产业发展的重要方向是绿色化、数字化、智能化,最终落点始终是优质、高效焊接与切割技术的持续发展和先进焊接切割工艺、装备的不断突破。高速光纤激光切割机拥有切割25mni碳钢、30mm不锈钢的能力，三维激光切割机相比机器人火焰切割机更适合薄板件的二次加工，智能、精细的等离子切割已成为与激光切割相媲美的先进技术。智能套料系统通过数据库网络及信息共享，把计划、工艺、排料、切割及管理等生产全过程集成为一体，提高了企业应对多变产品的能力。板材切割机床由单一功能向切割、加工集成方向发展，车间布局将会由集群式向紧凑精简型过渡。工程机械行业主要使用焊丝进行高效焊接，使用手工焊条的比例逐年下降。随着钢材品质的提升及品种的完善，促进焊接材料向高效、环保方向发展。无缝药芯焊丝具有焊接熔敷速度快、生产效率高、抗冷裂纹性能好等优点，是未来焊丝发展的趋势。最近发展起来了多股复合焊丝，是一种全新理念的新型焊接材料，颠覆了人们对传统焊材的认识。焊接电孤属于连续旋转孤，对熔池进行实时搅拌，飞溅相互抵消形成几乎无飞溅的焊接过程，焊接烟尘减少60%以上。熔敷效率高，通过调整多股复合焊丝的结构和形态，能够实现2.5m/min的高速焊接（见图6）。图6多股复合焊丝数字化智能焊接电源是焊接质量好坏的关键因素，其技术也从原来的模拟信号发展为数字化阶段，提升了焊接参数的稳定性，最终提升产品的生产质量和效率，同时能够实现远程控制或监控的智能化特点，很大程度上降低了焊接工人对焊接参数的干预，为焊接信息化生产管理系统的实现奠定基础。另外，激光跟踪焊接系统，可实时识别焊缝位置及宽度，动态调整焊接参数、摆动参数及机器人焊接位置，实现高质量的激光跟踪及自适应焊接。厚板潜弧焊接新技术D-Arc,使用650A进行C02气体保护焊，实现19mm厚板、不开坡口或小角度单边坡口的单道全焊透焊接，与传统气保焊相比效率提高5倍。中国工程机械消费市场转型升级正在日益加快，供给侧结构性改革的步伐将会继续加大。工程机械行业需顺应国际产业发展趋势跟踪前沿技术发展动态，企业将加快焊接与切割技术的创新改善，更优、更强的产品将陆续投放市场，满足用户对产品的要求。