工程機(jī)械焊接工藝現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

楊世民

（華儀風(fēng)能有限公司，樂(lè)清 325600）

在現(xiàn)代工業(yè)作業(yè)中，大量工程結(jié)構(gòu)需要機(jī)械焊接進(jìn)行結(jié)構(gòu)拼接和組合，焊接工藝作業(yè)技術(shù)因此產(chǎn)生了巨大發(fā)展和變化。在現(xiàn)在的焊接技術(shù)中，其工藝操作變得精確度更高，可批量化操作力更強(qiáng)，流水線式作業(yè)性能更佳。同時(shí)，現(xiàn)在焊接技術(shù)更能適應(yīng)多環(huán)境、多種場(chǎng)地、不同人員施工狀況的多種施工需求，可以在不同作業(yè)環(huán)境下達(dá)到高強(qiáng)度的工程要求。

1 現(xiàn)代焊接工藝的優(yōu)勢(shì)

1.1 操作優(yōu)勢(shì)

以往的工程焊接往往由焊接操作人員持人工焊接槍進(jìn)行單個(gè)小范圍的工業(yè)組件焊接。其作業(yè)效率比較低下，且具有一定的危險(xiǎn)性，對(duì)于操作人員有很大損傷。同時(shí)，它最大的局限性在于無(wú)法處理大范圍、大面積的工程組件焊接，因?yàn)槠浜附狱c(diǎn)非常小，所以如果進(jìn)行體積巨大的工程焊接作業(yè)，那么就需要多種焊接設(shè)備，多個(gè)焊接人員進(jìn)行集體操作作業(yè)。而在傳統(tǒng)的焊接工具基礎(chǔ)上難以很好地完成這種立體化的焊接操作。而現(xiàn)代的機(jī)械焊接工藝采用大型機(jī)床設(shè)施為載體，或是智能工業(yè)機(jī)器人作為焊接基礎(chǔ)平臺(tái)，極大提高了作業(yè)廣度深度以及機(jī)動(dòng)性和靈活性。用焊接機(jī)床進(jìn)行流水線式作業(yè)，可以提高焊接產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度和精確度，同時(shí)在流水線生產(chǎn)過(guò)程中，可以大大提高其焊接效率，充分利用機(jī)床設(shè)施的穩(wěn)定性和材料運(yùn)輸?shù)难杆傩赃M(jìn)行大范圍整體化，尤其是針對(duì)多種重復(fù)一致材料的焊接處理，發(fā)揮了巨大優(yōu)勢(shì)。而采用新型人工智能機(jī)器人進(jìn)行焊接的工業(yè)作業(yè)具有極其靈活的特性，而且人工智能機(jī)器人可以極大保證焊接工作的準(zhǔn)確性和精確度，保證其焊接品質(zhì)和質(zhì)量。同時(shí)，現(xiàn)代焊接操作生產(chǎn)的焊接槍也取得了極大進(jìn)步，不再像以往那樣產(chǎn)生大范圍的金屬噴濺，減少了工程作業(yè)中對(duì)環(huán)境的損壞。而現(xiàn)在工程焊接機(jī)器人可以在預(yù)先設(shè)計(jì)好的焊接方案中，進(jìn)行合理有效的調(diào)配作業(yè)，極大提高了焊接資源的利用效率。此外，大型結(jié)構(gòu)件拼點(diǎn)精度也得到了持續(xù)提升，如三維柔性工裝（見(jiàn)圖1），是當(dāng)前適用于工程機(jī)械行業(yè)大型結(jié)構(gòu)件的拼點(diǎn)工裝，結(jié)合了模塊化、全裝配式的工裝理念，能夠有效保障拼點(diǎn)精度和效率以及重復(fù)定位的精度。

1.2 工程優(yōu)勢(shì)

在現(xiàn)代工程建筑施工作業(yè)中，常常需要對(duì)多個(gè)建筑部分的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同性質(zhì)要求的機(jī)械焊接，因此，以往的人工焊接方式就難以滿足靈活多變的要求和復(fù)雜的工程環(huán)境結(jié)構(gòu)，在這種復(fù)雜環(huán)境下施工，要求具有很高的靈敏度和精確度，以及對(duì)焊接結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的把握。而運(yùn)用現(xiàn)代智能化工業(yè)焊接技術(shù)，可以極大幅度提高焊接作業(yè)的流暢性和完整性，在不同環(huán)境條件下和機(jī)械工程建筑不同的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行精確精準(zhǔn)的焊接作業(yè)。利用智能機(jī)器人，焊接工程可以大大提高其運(yùn)行效率，智能工業(yè)機(jī)器人可以在建筑工程的各個(gè)部位和各個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，尤其是人員難以進(jìn)入的微小建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確焊接，處理好建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。

圖1 桁架臂拼點(diǎn)用三維柔性工裝

比如，在建立大型能源設(shè)施的建筑工程中，就可以大量應(yīng)用智能機(jī)器人作業(yè)焊接。在其能源建筑設(shè)施的核心領(lǐng)域，常常會(huì)有特殊的建筑條件和建筑要求。比如，該建筑結(jié)構(gòu)設(shè)施需要適應(yīng)特殊的化學(xué)材料性能，因此，要具備特殊的環(huán)境性質(zhì)，焊接操作人員是無(wú)法適應(yīng)的，就需要派出焊接智能機(jī)器人對(duì)該部分的結(jié)構(gòu)建造進(jìn)行特殊特種焊接，處理好該部分核心設(shè)施的焊接工作，再由焊接操作人員進(jìn)行外圍的焊接完善和結(jié)構(gòu)檢查，從而保證整體結(jié)構(gòu)的焊接流暢程度。

2 機(jī)械焊接技術(shù)的發(fā)展

2.1 智能工程系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

在現(xiàn)代化機(jī)械焊接發(fā)展過(guò)程中，面對(duì)建筑工程，特殊結(jié)構(gòu)需要越來(lái)越多，各種功能要求越來(lái)越復(fù)雜，精確度、規(guī)范程度也要求越來(lái)越高的現(xiàn)實(shí)情況下。焊接技術(shù)與智能信息系統(tǒng)，尤其是與數(shù)據(jù)平臺(tái)和人工智能技術(shù)的結(jié)合程度也越來(lái)越深。在大規(guī)模機(jī)械工程的精細(xì)作業(yè)中，傳統(tǒng)的人工焊接難以完成巨量的經(jīng)濟(jì)化復(fù)雜任務(wù)，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)應(yīng)用人工智能的智能定位和數(shù)據(jù)整理功能，在整個(gè)復(fù)雜的建筑施工系統(tǒng)中精確完成其施工任務(wù)，同時(shí)精確處理人員難以進(jìn)行焊接作業(yè)的工作環(huán)境。在高端技術(shù)領(lǐng)域的工程焊接，尤其需要細(xì)小的焊接處理。這樣一來(lái)，人工焊接精度要求不足，甚至人員的存在也會(huì)對(duì)其工作環(huán)境產(chǎn)生影響，比如，一些微電子環(huán)境的焊接工作和一些以磁力為核心的焊接，都是傳統(tǒng)人員難以進(jìn)行操作的工作環(huán)境。這是應(yīng)用智能機(jī)器人可以準(zhǔn)確定位其工作環(huán)境性質(zhì)，根據(jù)設(shè)計(jì)好的作業(yè)參數(shù)進(jìn)行有效的工程作業(yè)，同時(shí)對(duì)整體工業(yè)結(jié)構(gòu)不造成任何損失。

2.2 特種環(huán)境作業(yè)

以往的焊接工作，一般都是在陸地上進(jìn)行工程操作，而現(xiàn)代社會(huì)中越來(lái)越多的海陸空設(shè)施，影響人們的生產(chǎn)生活，更多的工作將會(huì)在海陸空領(lǐng)域立體多方位展開(kāi)。在這種情況下，更需要適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境的特殊焊接操作工藝和操作設(shè)備進(jìn)行工程作業(yè)。比如，在建設(shè)水下通道或水下油氣田開(kāi)采設(shè)備時(shí)，需要用到大量的焊接操作工藝。而傳統(tǒng)的焊接技術(shù)在這種環(huán)境下甚至無(wú)法使用，因此，必須應(yīng)用到特種焊接技術(shù)，現(xiàn)代智能機(jī)械進(jìn)行水下作業(yè)，同時(shí)利用特制的焊接槍焊接鉆進(jìn)行水下工程作業(yè)?；蛘呤窃诤０屋^高地區(qū)，比如，在很高的山峰上修建工程機(jī)械建筑，也需要用到特種作業(yè)設(shè)備進(jìn)行特殊焊接，這時(shí)如果用無(wú)人機(jī)飛行焊接設(shè)備，就可以很好地協(xié)調(diào)資源環(huán)境匹配問(wèn)題，進(jìn)行精確的、低消耗的焊接作業(yè)。

因此，當(dāng)下焊接工藝發(fā)展過(guò)程中，越來(lái)越重視焊接作業(yè)的智能化、系統(tǒng)化，以及特殊環(huán)境下的焊接適應(yīng)能力和作業(yè)靈活性。同時(shí)，焊接工業(yè)操作的大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)也具有很大發(fā)展?jié)摿?。大范圍的焊接?shù)據(jù)共享可以建立多種焊接操作工藝和操作環(huán)境的情況模型，為今后的焊接智能機(jī)器人深度學(xué)習(xí)提供大量素材，提升智能焊接操作設(shè)備的操作精確性和操作流暢度，大大提高其焊接能力和焊接水平。

3 結(jié)語(yǔ)

建筑工程的施工過(guò)程中越來(lái)越需要智能化、自動(dòng)化的焊接工藝設(shè)施。在機(jī)械焊接作業(yè)工藝發(fā)展過(guò)程中，越來(lái)越傾向于和大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、人工智能操作技術(shù)以及特種機(jī)械材料技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出能夠適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境，擁有共享數(shù)據(jù)平臺(tái)能進(jìn)行自動(dòng)學(xué)習(xí)，從而提高在不同結(jié)構(gòu)框架中進(jìn)行焊接操作的智能焊接機(jī)器。同時(shí)，在不同的工業(yè)作業(yè)中，提高焊接準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)性，保證建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)良性能。