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焊接機(jī)械手對(duì)制冷行業(yè)的應(yīng)用論文
摘要：隨著我國(guó)制造業(yè)的深化發(fā)展，傳統(tǒng)制造技術(shù)及相關(guān)設(shè)備已經(jīng)無(wú)法適用于現(xiàn)代化制造業(yè)當(dāng)中。目前，以焊接機(jī)械手為主的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備儼然成為汽車(chē)及汽車(chē)零部件制造業(yè)的首要技術(shù)，應(yīng)用效果良好。然而，從整體角度上來(lái)看，焊接機(jī)械手并未得到普及應(yīng)用，如在制冷行業(yè)及其它行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍較小。為進(jìn)一步促進(jìn)制冷行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，建議相關(guān)人員應(yīng)該積極將焊接機(jī)械手引入到制冷壓力容器領(lǐng)域當(dāng)中，以期確保焊接質(zhì)量與效率雙重提高。
關(guān)鍵詞：焊接機(jī)械手；制冷行業(yè)；自動(dòng)化；焊接質(zhì)量；焊接線能量
1關(guān)于制冷壓力容器焊接要求的相關(guān)分析
制冷壓力容器主要是指以液化氣體為制冷劑原料，設(shè)計(jì)壓力一般為低中壓、設(shè)計(jì)溫度為低溫狀態(tài)（比如有一些工作溫度在-40℃以下）的制冷裝置。一般來(lái)說(shuō)，制冷壓力容器制造工序基本同其他壓力容器一樣，他的特點(diǎn)是低溫工作狀態(tài)，多數(shù)選用低溫材料。也就是說(shuō)，除了滿足常規(guī)壓力容器的要求之外，必須獲得滿足低溫沖擊的使用性能，為了滿足低溫沖擊，必須獲得細(xì)晶粒的焊縫組織，在低溫壓力容器生產(chǎn)中，如何獲得上述組織？是靠焊接線能量輸入小而均衡來(lái)獲取的，既是焊接電流，焊接電壓，焊接速度合理搭配，根據(jù)公式U*I/V的值來(lái)決定的。即在實(shí)際焊接過(guò)程中，技術(shù)人員必須嚴(yán)格確保焊縫表面不得出現(xiàn)明顯裂紋、氣孔或者飛濺物等缺陷問(wèn)題[1]，同時(shí)控制焊接輸入線能量，確保焊縫組織在低溫狀況下正常使用。且在壓力容器組裝過(guò)程中，技術(shù)人員往往需要針對(duì)容器的不同部位，利用合理的手段進(jìn)行有效焊接。介于焊接類(lèi)型眾多的影響，焊接生產(chǎn)過(guò)程中往往會(huì)頻繁使用自動(dòng)化焊接設(shè)備。然而，如何提高焊接設(shè)備的自動(dòng)化水平、智能化水平，儼然成為制冷行業(yè)的首要難題。且提高焊接質(zhì)量、改善工作環(huán)境也成為焊接技術(shù)人員的主要要求。
2焊接機(jī)械手的基本概述
2.1基本含義
所謂的焊接機(jī)械手又可以被稱(chēng)為焊接機(jī)器人。一般多指6軸機(jī)器人本體，意味著存在6個(gè)維度。焊接機(jī)械手在正式應(yīng)用的過(guò)程中，往往可以沿著既定的曲線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，即沿著三維曲線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，直到到達(dá)技術(shù)人員規(guī)定的位置為止。與此同時(shí)，焊接機(jī)械手在組成方面，多以控制系統(tǒng)與焊接系統(tǒng)為主，其中焊接系統(tǒng)包含的內(nèi)容眾多，如焊接電源、焊槍、焊接軟件系統(tǒng)等。必要時(shí)，為完成一項(xiàng)點(diǎn)焊機(jī)器人工程，技術(shù)人員還需要借助周邊設(shè)備進(jìn)行操作，目的在于進(jìn)一步提升焊接機(jī)械手的工作效率[2]。
2.2基本組成結(jié)構(gòu)
自動(dòng)焊接機(jī)械手設(shè)備主要是以整機(jī)結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、焊槍位置控制等組成結(jié)構(gòu)為主。其中，整機(jī)結(jié)構(gòu)主要是由焊接機(jī)頭、行走環(huán)形導(dǎo)軌以及相關(guān)控制系統(tǒng)組合而成的結(jié)構(gòu)體系。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要起到控制整體的作用[3]。控制系統(tǒng)主要是指利于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)控制技術(shù)組合而成的控制系統(tǒng)，利用各模板互相獨(dú)立運(yùn)行且相互協(xié)作的特點(diǎn)，完成對(duì)焊接機(jī)械手的操作工作。焊槍位置控制主要利用焊槍位置信號(hào)、機(jī)械電弧擺動(dòng)模板等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確保焊槍位置得以有效控制。需要注意的是，在實(shí)行全方位自動(dòng)焊接的過(guò)程中，技術(shù)人員需要根據(jù)焊接機(jī)頭的應(yīng)用情況，對(duì)焊槍位置進(jìn)行合理調(diào)整，以期確保最終的焊接效果。
2.3基本應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
焊接機(jī)械手在正式工作過(guò)程中，操作方式比較類(lèi)似人類(lèi)的手，主要用來(lái)焊接鋼鐵類(lèi)的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)人工操作相比，焊接機(jī)械手往往多具備操作精確高、焊接質(zhì)量強(qiáng)、焊接工藝參數(shù)容易控制的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。以下是本人結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)與歸納焊接機(jī)械手的基本應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以供參考。首先，焊接機(jī)械手多具備工作效果穩(wěn)定、焊接質(zhì)量較高，且焊接均勻性效果較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，使用焊接機(jī)械手更能控制焊接線能量（智能化控制焊接電流，焊接電壓，焊接速度），最大程度削弱了了人為因素，可以達(dá)到焊接工藝評(píng)定同產(chǎn)品施焊工藝一致性。其次，焊接機(jī)械手主要結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)與智能技術(shù)，能夠替代人工操作方式，解決以往人工效果不佳的問(wèn)題。與此同時(shí)，焊接機(jī)械手能夠大幅度地提升勞動(dòng)生產(chǎn)率。最重要的是，焊接機(jī)械手可以有效實(shí)現(xiàn)24h不間斷生產(chǎn)要求[4]。再次，焊接機(jī)械手大體上可以有效改善以往人工環(huán)境不佳的問(wèn)題，進(jìn)一步改善工人勞動(dòng)條件，且可以應(yīng)對(duì)各種有害環(huán)境的干擾，規(guī)避以往焊接質(zhì)量不高的問(wèn)題。最后，通過(guò)利用焊接機(jī)械手可以有效縮短產(chǎn)品的準(zhǔn)備周期與生產(chǎn)周期，降低投資成本，且在某種程度上可以實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接需求與自動(dòng)化焊接需求。
3焊接機(jī)械手在制冷行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用
介于焊接機(jī)械手的應(yīng)用特點(diǎn)與相關(guān)優(yōu)勢(shì)，多數(shù)技術(shù)人員選擇將焊接機(jī)械手應(yīng)用于制冷行業(yè)的制冷壓力容器當(dāng)中。一般來(lái)說(shuō)，焊接機(jī)械手焊接制冷壓力容器，往往可以達(dá)到優(yōu)化焊接參數(shù)的目的，并且利用焊接機(jī)械手的焊縫跟蹤功能，可以進(jìn)一步改善以往焊縫外觀裂紋、氣孔或者飛濺物等缺陷問(wèn)題，同時(shí)控制焊接輸入線能量，確保焊縫組織在低溫狀況下正常使用。具體如下：
3.1進(jìn)一步加強(qiáng)壓力容器的安全程度
焊接機(jī)械手在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)弧焊、點(diǎn)焊、切割作業(yè)等操作要求，往往能夠促進(jìn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化水平。一般來(lái)說(shuō)，利用焊接機(jī)械人工藝參數(shù)所焊的試件多可以達(dá)到工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，而且在產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)用中，焊接參數(shù)可以控制到同焊接工藝評(píng)定一致。最重要的是，生產(chǎn)出的壓力容器能夠進(jìn)一步符合安全技術(shù)規(guī)范要求，充分解決以往壓力容器安全程度不高的問(wèn)題。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，將焊接機(jī)械手應(yīng)用于制冷壓力容器中，基本上可以加強(qiáng)壓力容器的內(nèi)部承壓以及抗低溫環(huán)境效果，提升應(yīng)用安全程度[5]。且壓力容器是厚板，焊接有坡口，機(jī)器人往往多以“視覺(jué)對(duì)照系統(tǒng)（目的是跟蹤定位，精準(zhǔn)尋找坡口）+弧壓跟蹤系統(tǒng)（利用電弧電壓的反饋，自動(dòng)調(diào)整調(diào)整機(jī)頭高低位置，確保電弧長(zhǎng)度不變，從而保證焊接參數(shù)穩(wěn)定）”為主，能夠100%控制焊接線能量輸入，能夠有效提升壓力容器的安全程度。
3.2解決以往人工焊接質(zhì)量不佳問(wèn)題
結(jié)合以往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，焊接工人在日常生產(chǎn)過(guò)程中，往往面臨著較多工作量。長(zhǎng)時(shí)間的工作難以達(dá)到預(yù)期的工作效果，多會(huì)出現(xiàn)焊接質(zhì)量不佳的問(wèn)題，比較影響制冷容器的焊接質(zhì)量。針對(duì)于此，技術(shù)人員選擇應(yīng)用高精準(zhǔn)度控制焊接線能量的焊接方式，主要是將將焊接機(jī)械手投入到低溫材料的生產(chǎn)當(dāng)中。結(jié)合作業(yè)效果來(lái)看，焊接機(jī)械手相當(dāng)于承擔(dān)5個(gè)焊接工作者的工作量，大幅度地降低了工作人員的工作強(qiáng)度。最重要的是，焊接外觀質(zhì)量和金屬組織明顯比人工焊接強(qiáng)得多，能夠降低后續(xù)維護(hù)成本，有效提升了焊接生產(chǎn)效率。由此可以看出，將焊接機(jī)械手應(yīng)用于制冷容器生產(chǎn)當(dāng)中，具有重要的意義。
3.3實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化控制要求
焊縫跟蹤作為焊接機(jī)械手的重要技術(shù)內(nèi)容，屬于焊接自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分。利用焊縫跟蹤技術(shù)基本上可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化生產(chǎn)效率，能夠加強(qiáng)壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)焊接技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)明顯的焊縫問(wèn)題，長(zhǎng)期以往，不利于壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量[6]。而通過(guò)應(yīng)用焊縫跟蹤技術(shù)，技術(shù)人員可以第一時(shí)間查找到存在焊縫問(wèn)題的位置，并利用切實(shí)可行的措施提高壓力容器的生產(chǎn)質(zhì)量。最重要的是，通過(guò)實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化控制要求，技術(shù)人員可以有效規(guī)避以往焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，利于生產(chǎn)質(zhì)量的進(jìn)一步提高。
4結(jié)論
總而言之，采用焊接機(jī)械手焊接制冷壓力容器基本上可以達(dá)到優(yōu)化焊接質(zhì)量與焊接效率的效果。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，技術(shù)人員可以根據(jù)不同工件及焊縫接頭，選擇合理的焊接參數(shù)。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)備自帶焊縫跟蹤功能，大體上可以改善以往焊接效率不高或者質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。且隨著我國(guó)焊接機(jī)械手應(yīng)用力度的不斷加強(qiáng)，勢(shì)必會(huì)在制冷行業(yè)得到普及應(yīng)用，達(dá)到預(yù)期的焊接效果，讓我們拭目以待！
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