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焊接机械手对制冷行业的应用

 论文栏目:电焊技术论文     更新时间:2019/2/11 15:42:51   

摘要:随着我国制造业的深化发展,传统制造技术及相关设备已经无法适用于现代化制造业当中。目前,以焊接机械手为主的自动化技术设备俨然成为汽车及汽车零部件制造业的首要技术,应用效果良好。然而,从整体角度上来看,焊接机械手并未得到普及应用,如在制冷行业及其它行业领域的应用范围较小。为进一步促进制冷行业的发展进程,建议相关人员应该积极将焊接机械手引入到制冷压力容器领域当中,以期确保焊接质量与效率双重提高。

关键词:焊接机械手;制冷行业;自动化;焊接质量;焊接线能量

1关于制冷压力容器焊接要求的相关分析

制冷压力容器主要是指以液化气体为制冷剂原料,设计压力一般为低中压、设计温度为低温状态(比如有一些工作温度在-40℃以下)的制冷装置。一般来说,制冷压力容器制造工序基本同其他压力容器一样,他的特点是低温工作状态,多数选用低温材料。也就是说,除了满足常规压力容器的要求之外,必须获得满足低温冲击的使用性能,为了满足低温冲击,必须获得细晶粒的焊缝组织,在低温压力容器生产中,如何获得上述组织?是靠焊接线能量输入小而均衡来获取的,既是焊接电流,焊接电压,焊接速度合理搭配,根据公式U*I/V的值来决定的。即在实际焊接过程中,技术人员必须严格确保焊缝表面不得出现明显裂纹、气孔或者飞溅物等缺陷问题[1],同时控制焊接输入线能量,确保焊缝组织在低温状况下正常使用。且在压力容器组装过程中,技术人员往往需要针对容器的不同部位,利用合理的手段进行有效焊接。介于焊接类型众多的影响,焊接生产过程中往往会频繁使用自动化焊接设备。然而,如何提高焊接设备的自动化水平、智能化水平,俨然成为制冷行业的首要难题。且提高焊接质量、改善工作环境也成为焊接技术人员的主要要求。

2焊接机械手的基本概述

2.1基本含义

所谓的焊接机械手又可以被称为焊接机器人。一般多指6轴机器人本体,意味着存在6个维度。焊接机械手在正式应用的过程中,往往可以沿着既定的曲线进行运动,即沿着三维曲线进行运动,直到到达技术人员规定的位置为止。与此同时,焊接机械手在组成方面,多以控制系统与焊接系统为主,其中焊接系统包含的内容众多,如焊接电源、焊枪、焊接软件系统等。必要时,为完成一项点焊机器人工程,技术人员还需要借助周边设备进行操作,目的在于进一步提升焊接机械手的工作效率[2]。

2.2基本组成结构

自动焊接机械手设备主要是以整机结构、控制系统、焊枪位置控制等组成结构为主。其中,整机结构主要是由焊接机头、行走环形导轨以及相关控制系统组合而成的结构体系。在实际应用过程中,主要起到控制整体的作用[3]。控制系统主要是指利于微型计算机技术和相关控制技术组合而成的控制系统,利用各模板互相独立运行且相互协作的特点,完成对焊接机械手的操作工作。焊枪位置控制主要利用焊枪位置信号、机械电弧摆动模板等系统结构,确保焊枪位置得以有效控制。需要注意的是,在实行全方位自动焊接的过程中,技术人员需要根据焊接机头的应用情况,对焊枪位置进行合理调整,以期确保最终的焊接效果。

2.3基本应用优势

焊接机械手在正式工作过程中,操作方式比较类似人类的手,主要用来焊接钢铁类的产品。与传统人工操作相比,焊接机械手往往多具备操作精确高、焊接质量强、焊接工艺参数容易控制的应用优势。以下是本人结合实践经验,总结与归纳焊接机械手的基本应用优势,以供参考。首先,焊接机械手多具备工作效果稳定、焊接质量较高,且焊接均匀性效果较强的优势,使用焊接机械手更能控制焊接线能量(智能化控制焊接电流,焊接电压,焊接速度),最大程度削弱了了人为因素,可以达到焊接工艺评定同产品施焊工艺一致性。其次,焊接机械手主要结合自动化技术与智能技术,能够替代人工操作方式,解决以往人工效果不佳的问题。与此同时,焊接机械手能够大幅度地提升劳动生产率。最重要的是,焊接机械手可以有效实现24h不间断生产要求[4]。再次,焊接机械手大体上可以有效改善以往人工环境不佳的问题,进一步改善工人劳动条件,且可以应对各种有害环境的干扰,规避以往焊接质量不高的问题。最后,通过利用焊接机械手可以有效缩短产品的准备周期与生产周期,降低投资成本,且在某种程度上可以实现小批量产品的焊接需求与自动化焊接需求。

3焊接机械手在制冷行业中的实际应用

介于焊接机械手的应用特点与相关优势,多数技术人员选择将焊接机械手应用于制冷行业的制冷压力容器当中。一般来说,焊接机械手焊接制冷压力容器,往往可以达到优化焊接参数的目的,并且利用焊接机械手的焊缝跟踪功能,可以进一步改善以往焊缝外观裂纹、气孔或者飞溅物等缺陷问题,同时控制焊接输入线能量,确保焊缝组织在低温状况下正常使用。具体如下:

3.1进一步加强压力容器的安全程度

焊接机械手在实际应用过程中,可以进一步实现弧焊、点焊、切割作业等操作要求,往往能够促进产品的标准化与通用化水平。一般来说,利用焊接机械人工艺参数所焊的试件多可以达到工艺评定标准,而且在产品实际运用中,焊接参数可以控制到同焊接工艺评定一致。最重要的是,生产出的压力容器能够进一步符合安全技术规范要求,充分解决以往压力容器安全程度不高的问题。结合实践经验来看,将焊接机械手应用于制冷压力容器中,基本上可以加强压力容器的内部承压以及抗低温环境效果,提升应用安全程度[5]。且压力容器是厚板,焊接有坡口,机器人往往多以“视觉对照系统(目的是跟踪定位,精准寻找坡口)+弧压跟踪系统(利用电弧电压的反馈,自动调整调整机头高低位置,确保电弧长度不变,从而保证焊接参数稳定)”为主,能够100%控制焊接线能量输入,能够有效提升压力容器的安全程度。

3.2解决以往人工焊接质量不佳问题

结合以往实践经验来看,焊接工人在日常生产过程中,往往面临着较多工作量。长时间的工作难以达到预期的工作效果,多会出现焊接质量不佳的问题,比较影响制冷容器的焊接质量。针对于此,技术人员选择应用高精准度控制焊接线能量的焊接方式,主要是将将焊接机械手投入到低温材料的生产当中。结合作业效果来看,焊接机械手相当于承担5个焊接工作者的工作量,大幅度地降低了工作人员的工作强度。最重要的是,焊接外观质量和金属组织明显比人工焊接强得多,能够降低后续维护成本,有效提升了焊接生产效率。由此可以看出,将焊接机械手应用于制冷容器生产当中,具有重要的意义。

3.3实现焊接自动化控制要求

焊缝跟踪作为焊接机械手的重要技术内容,属于焊接自动化控制系统的重要构成部分。利用焊缝跟踪技术基本上可以进一步实现焊接自动化生产效率,能够加强压力容器的生产质量。一般来说,传统焊接技术在实际应用过程中,难免会出现明显的焊缝问题,长期以往,不利于压力容器的生产质量[6]。而通过应用焊缝跟踪技术,技术人员可以第一时间查找到存在焊缝问题的位置,并利用切实可行的措施提高压力容器的生产质量。最重要的是,通过实现焊接自动化控制要求,技术人员可以有效规避以往焊接质量不达标的问题,利于生产质量的进一步提高。

4结论

总而言之,采用焊接机械手焊接制冷压力容器基本上可以达到优化焊接质量与焊接效率的效果。在实际应用过程中,技术人员可以根据不同工件及焊缝接头,选择合理的焊接参数。并在此基础上,结合设备自带焊缝跟踪功能,大体上可以改善以往焊接效率不高或者质量不达标的问题。且随着我国焊接机械手应用力度的不断加强,势必会在制冷行业得到普及应用,达到预期的焊接效果,让我们拭目以待!

参考文献:

[1]高云.焊接机械手在制冷行业的应用[J].科技视界,2017(36):69-70.

[2]邱宇翔.浅谈机器人技术在制冷行业中的应用[J].科技与企业,2016(02):232.

[3]杨纪寿.多台焊接机器人协同控制系统设计[J].广西科技师范学院学报,2016,31(02):145-147.

[4]荆华乾,高恩元,于志慧,李春雷.2014年度中国制冷行业发展分析报告第6章制冷行业区域市场概述[J].制冷技术,2015,35(S1):68-82.

[5]谢元立.浅谈焊接机器人在工业化生产中的应用[J].劳动保障世界(理论版),2012(04):76-78.

[6]张静,刘涵茜,陈静阳.直角坐标焊接机械手控制系统设计与实现[J].机电工程技术,2017,46(02):11-16+93.

作者:杨晓 单位:广州市汇衡焊接技术有限公司

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