隨著時(shí)代的發(fā)展，覽眾科技壓力容器產(chǎn)品涉及航天、電力、化工、醫(yī)藥等諸多行業(yè)，其質(zhì)量是否合格、是否安全可靠運(yùn)行直接影響著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展與人民的生活水平，壓力容器廣泛應(yīng)用于電力、石油化工、制藥、煤炭等行業(yè)。提高其焊接質(zhì)量和機(jī)械自動(dòng)化水平對(duì)壓力容器乃至整個(gè)焊接行業(yè)都具有十分重要的意義。焊接領(lǐng)域影響著自動(dòng)化技術(shù)、材料科學(xué)、環(huán)境、無(wú)損檢測(cè)、機(jī)械與腐蝕等多門(mén)學(xué)科。而焊接自動(dòng)化技術(shù)是焊接領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，對(duì)實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)控制具有重要意義。

壓力容器自動(dòng)焊接

　　壓力容器的自動(dòng)化焊接技術(shù)

　　一、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)

　　機(jī)械技術(shù)就是關(guān)于焊接機(jī)械的機(jī)構(gòu)以及利用這些機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)的技術(shù)。在焊接自動(dòng)化中，焊接機(jī)械裝置主要由焊接操作機(jī)、焊接滾輪架、焊接變位機(jī)、焊接工裝夾具、工件輸送裝置、自動(dòng)焊機(jī)構(gòu)以及特種焊槍等組成。焊接機(jī)械技術(shù)就是根據(jù)焊接工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、焊接工藝過(guò)程的要求應(yīng)用經(jīng)典的機(jī)械理論與工藝，借助于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，設(shè)計(jì)并制造出先進(jìn)、合理的焊接裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接過(guò)程中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

　　1、焊接操作機(jī)

　　一種將機(jī)頭或焊槍送到并保持在待焊位置，或以設(shè)定的焊接速度沿規(guī)定的軌跡移動(dòng)焊槍的裝置。它通常與滾輪架或者變位機(jī)等組合，可對(duì)工件的內(nèi)外環(huán)縫、角焊縫、內(nèi)外縱縫進(jìn)行自動(dòng)焊接的專(zhuān)用設(shè)備。

　　根據(jù)用戶(hù)的需求可配套各種類(lèi)型的焊機(jī)，同時(shí)增加跟蹤、擺動(dòng)、監(jiān)控、焊劑回收輸送等輔助功能，還可以加裝載人座椅、內(nèi)伸縮臂和維護(hù)走臺(tái)等。

　　2、焊接滾輪架

　　焊接滾輪架借助焊件與主動(dòng)滾輪間的摩擦力來(lái)帶動(dòng)圓筒形(或圓錐形)焊件旋轉(zhuǎn)的一種焊接輔助設(shè)備，常用于圓筒類(lèi)工件內(nèi)外環(huán)縫和內(nèi)外縱縫的焊接，主要由底座、主動(dòng)滾輪、從動(dòng)滾輪、支架、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)等組成。

　　傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾輪，利用主動(dòng)滾輪與圓筒類(lèi)工件之間的摩擦力帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)變位，可實(shí)現(xiàn)工件的內(nèi)外環(huán)縫和內(nèi)外縱縫的水平位置焊接，配套自動(dòng)焊接設(shè)備可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接，能大大提高焊縫質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。焊接滾輪架還可配合手工焊或作為檢測(cè)、裝配圓筒體工件的設(shè)備。

　　3、焊接變位機(jī)

　　焊接變位機(jī)是將工件回轉(zhuǎn)、傾斜，使工件上的焊縫置于有利施焊位置的焊件變位機(jī)械。它主要用于機(jī)架、機(jī)座、法蘭、封頭等非長(zhǎng)形工件的翻轉(zhuǎn)變位和焊接，也可用于裝配、切割、檢驗(yàn)等。

壓力容器自動(dòng)焊接

　　4、專(zhuān)用焊接工裝夾具

　　焊接工裝夾具是一種工藝裝備，它可將焊件或者焊槍準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，便于焊件裝配和焊接，保證焊件結(jié)構(gòu)精度。在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中積極推廣和使用與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的工裝夾具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、加速焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化進(jìn)程等方面有非常重要的意義。

　　在焊接生產(chǎn)過(guò)程中，焊接所需要的工時(shí)較少，全部加工工時(shí)的2/3以上的時(shí)間是用于備料、裝配及其他輔助的工作。這極大地影響著焊接的生產(chǎn)速度。因此，必須大力推廣使用機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的裝配焊接工藝裝備。

　　5、特種焊槍的設(shè)計(jì)

　　針對(duì)特定的焊接場(chǎng)合或者特殊的焊接要求，需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)焊槍的特種焊槍?zhuān)瑯有枰獫M(mǎn)足導(dǎo)氣、導(dǎo)電、絕緣、通水、送絲等基本功能。

　　二、焊縫跟蹤技術(shù)

　　焊縫跟蹤技術(shù)可以補(bǔ)償由工件的尺寸偏差和焊接夾具的裝夾誤差帶來(lái)的焊縫位置的不一致或變形。它滿(mǎn)足了弧焊工藝對(duì)焊件位置與焊縫位置的精度要求。

　　焊縫跟蹤是由傳感器和隨動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，從控制系統(tǒng)看，它以焊槍相對(duì)于坡口位置的偏差作為被調(diào)整量。

　　1、電弧自身傳感

　　電弧傳感器的基本原理是利用焊炬與工件之間距離變化引起的焊接參數(shù)變化來(lái)探測(cè)焊炬高度和橫向偏差。它的設(shè)計(jì)核心是如何從焊接電弧信號(hào)中提取出能夠?qū)崟r(shí)并準(zhǔn)確反映焊炬與焊縫的偏移變化信號(hào)。

　　電弧傳感器作為一種實(shí)時(shí)傳感的器件。與其它類(lèi)型的傳感器相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和響應(yīng)快等特點(diǎn)，是焊接傳感器的一個(gè)重要的發(fā)展方向，具有強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用前景，主要應(yīng)用在弧焊機(jī)器人和剛性自動(dòng)焊上。

　　TIG焊時(shí)，當(dāng)弧長(zhǎng)變化時(shí)，電弧電壓變化明顯，可將電弧電壓作為控制量，這種方式稱(chēng)為AVC。

　　熔化極氣體保護(hù)焊時(shí)，當(dāng)弧長(zhǎng)變化時(shí)，焊接電流變化明顯，可將焊接電流作為控制量。

　　2、激光跟蹤

　　利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光發(fā)射器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，具有速度快、精度高、量程大、光斑小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　工作原理是由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。

壓力容器自動(dòng)焊接

　　3、機(jī)械式跟蹤

　　機(jī)械跟蹤屬于一種接觸式傳感器，它依靠導(dǎo)桿或者導(dǎo)輪在焊縫前方檢測(cè)焊縫位置。它分為機(jī)械式和電子式，前者靠焊縫形狀對(duì)導(dǎo)輪的強(qiáng)制力來(lái)導(dǎo)向，后者當(dāng)焊槍位置發(fā)生偏差時(shí)，導(dǎo)桿或者導(dǎo)輪能經(jīng)過(guò)電子裝置發(fā)出偏差的大小和方向等信號(hào)，控制器將發(fā)出執(zhí)行指令來(lái)修正焊槍的位置。

　　機(jī)械跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠、維護(hù)方便，已經(jīng)成功地應(yīng)用到焊接生產(chǎn)中。

　　三、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

　　伺服驅(qū)動(dòng)是以速度、加速度和位置為控制對(duì)象，在命令脈沖的作用下，控制執(zhí)行元件工作，使機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件按照控制命令的要求進(jìn)行高精度動(dòng)作。

　　伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：良好的動(dòng)態(tài)特性;扭矩大、體積小、重量輕;過(guò)載能力強(qiáng);高精度、高可靠性; 便于計(jì)算機(jī)控制。

　　四、系統(tǒng)集成技術(shù)

　　焊接自動(dòng)化系統(tǒng)的集成化技術(shù)包括硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)集成、功能集成和控制技術(shù)集成?，F(xiàn)代焊接自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)都采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)不同用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)功能的要求，進(jìn)行模塊的組合。同時(shí)其控制功能也采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶(hù)需要，可以提供不同的控制軟件模塊，提供不同的控制功能。

壓力容器自動(dòng)焊接

　　壓力容器的自動(dòng)化焊接技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

　　1.1 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，覽眾科技社會(huì)對(duì)于壓力容器行業(yè)的要求也更為嚴(yán)格。然而，從現(xiàn)階段我國(guó)壓力容器的焊接水平來(lái)看，受傳統(tǒng)因素影響較為嚴(yán)重，仍停留于粗放型階段，對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的重視程度有待提高，缺乏健全的自動(dòng)化焊接模式。

　　1.2 控制系統(tǒng)可細(xì)分為非接觸式及接觸式跟蹤系統(tǒng)。其中，非接觸式系統(tǒng)的操作流程復(fù)雜，與各類(lèi)科技存在著密切聯(lián)系，已初步取得較為滿(mǎn)意的研究成果，推進(jìn)跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展。同時(shí)，非接觸式系統(tǒng)傳感器的應(yīng)用范圍廣泛，不僅提高系統(tǒng)的作業(yè)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，還為企業(yè)節(jié)約成本投入;接觸式系統(tǒng)的改變幅度小，無(wú)法改變導(dǎo)電嘴及焊縫間的距離，最大程度自動(dòng)化保護(hù)環(huán)縫焊接，但是該系統(tǒng)傳感器的測(cè)量精度低，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，無(wú)法滿(mǎn)足高精度的生產(chǎn)需求[3]。

　　1.3 現(xiàn)階段，如何提升跟蹤系統(tǒng)的作業(yè)精確度，是壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)展進(jìn)程中所面臨的重點(diǎn)問(wèn)題，特別是在實(shí)際焊接的過(guò)程中，受焊接環(huán)境的影響，跟蹤系統(tǒng)的傳感器被破壞，無(wú)法完整傳輸，無(wú)法落實(shí)焊接操作的工作流程。因此要求相關(guān)技術(shù)人員，豐富跟蹤系統(tǒng)的途徑，加大對(duì)于跟蹤技術(shù)的研發(fā)力度，提升跟蹤系統(tǒng)的作業(yè)精確度，實(shí)現(xiàn)跟蹤高效化、自動(dòng)化及系統(tǒng)化。

　　1.4 作為壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)的核心控制環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)程序是智能化的精髓，好比人腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但是焊接自動(dòng)化技術(shù)中信息控制系統(tǒng)更為復(fù)雜，針對(duì)壓力容器的不同焊接情況，設(shè)置與之相匹配的使用系統(tǒng)。我國(guó)仍處于發(fā)展初期，信息化水平薄弱，必須逐步。

　　1.5 壓力容器焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。為了加快壓力容器行業(yè)的技術(shù)變革，要求地方政府及相關(guān)部門(mén)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展情況，加大對(duì)于焊接自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新力度，增強(qiáng)投資者的獲利信心，出臺(tái)一系列的扶持政策，擴(kuò)大焊接自動(dòng)化技術(shù)的行業(yè)聯(lián)系，積極引進(jìn)科學(xué)的焊接技術(shù)，逐步構(gòu)建具有地方特色的焊接自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用模式，形成相應(yīng)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，制定具體的發(fā)展戰(zhàn)略。同時(shí)，切實(shí)提高技術(shù)人員的薪資待遇，不斷激發(fā)技術(shù)人員的工作熱情，提出相應(yīng)的改革建議。

壓力容器自動(dòng)焊接

　　2 生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用頻率較高的焊接自動(dòng)化技術(shù)

　　2.1 馬鞍形焊機(jī)

　　鍋爐設(shè)備中的接管、下降管等兩圓柱體相貫的焊接接頭相貫方式各不相同、規(guī)格各異，因而具有更高的焊機(jī)靈活性要求，馬鞍形焊機(jī)能夠使上述問(wèn)題獲得有效解決，因而在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍不斷變廣。當(dāng)前，馬鞍形焊機(jī)得到了眾多大型鍋爐生產(chǎn)企業(yè)的青睞和應(yīng)用，使圓柱體相貫的焊接接頭焊接效率和焊接質(zhì)量獲得了有效提高并進(jìn)一步推動(dòng)了企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益的不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，隨著壓力容器以及鍋爐的不斷生產(chǎn)和發(fā)展，兩圓柱體直徑接近、斜交或者偏交的相貫接頭不斷出現(xiàn)，為了使馬鞍形焊機(jī)滿(mǎn)足上述情況，計(jì)算機(jī)技術(shù)被應(yīng)用于改造和升級(jí)馬鞍形焊機(jī)以便使數(shù)控技術(shù)成功應(yīng)用于馬鞍形焊機(jī)中，主要措施包括以下幾個(gè)方面：推動(dòng)數(shù)學(xué)模型的建立并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)定，根據(jù)實(shí)際焊接需要進(jìn)行焊頭運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算，確保焊槍可按照既定軌道運(yùn)動(dòng);確保焊槍與主管同步運(yùn)動(dòng)，能夠使焊接質(zhì)量獲得保證。通過(guò)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，馬鞍形焊機(jī)的自動(dòng)化程度獲得了明顯提高，同時(shí)也推動(dòng)了各種不同形式馬鞍形焊機(jī)的生產(chǎn)，如能夠進(jìn)行擺角、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并能夠急性相應(yīng)參數(shù)建立且可對(duì)焊頭運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行靈活控制的四軸數(shù)控馬鞍形焊機(jī)。

　　2.2 直管接長(zhǎng)焊機(jī)

　　部分大型鍋爐為了使熱量獲得有效輸出，通常會(huì)應(yīng)用管線作為輸出通道，焊接技術(shù)好壞會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量的高低產(chǎn)生非常重要的影響。越來(lái)越多的自動(dòng)化技術(shù)被應(yīng)用到鍋爐壓力容器中，為了使焊接質(zhì)量獲得有效提高，對(duì)鍋爐壓力容器中的管子預(yù)處理的效果要求不斷提高，直管接長(zhǎng)焊機(jī)得到了越來(lái)越多生產(chǎn)廠家的應(yīng)用。管子預(yù)處理線主要包括管內(nèi)清理機(jī)、管端內(nèi)外磨光機(jī)、管端數(shù)控倒角機(jī)以及管子定長(zhǎng)切斷等先進(jìn)裝置和設(shè)備，由于PLC自動(dòng)化控制技術(shù)獲得了應(yīng)用，自動(dòng)化生產(chǎn)最終得以實(shí)現(xiàn)。管端數(shù)控倒角機(jī)具有非常重要的作用，該設(shè)備能夠通過(guò)利用軸向以及旋轉(zhuǎn)進(jìn)刀并根據(jù)具體要求和管子的規(guī)格進(jìn)行相應(yīng)切削程序的編制，從而保證各切割坡口的質(zhì)量，具有標(biāo)準(zhǔn)、快速的優(yōu)點(diǎn)。相較于傳統(tǒng)手動(dòng)作業(yè)，這一切削技術(shù)能夠取得更高的重復(fù)精度、更高的坡口表明光潔度和更高的自動(dòng)化程度，能夠使焊接質(zhì)量獲得有效保證。此外，直管接長(zhǎng)焊機(jī)能夠在作業(yè)面上重復(fù)工作可以與預(yù)處理線進(jìn)行融合，完成切割后，還可自動(dòng)進(jìn)行焊接，從而保證焊接作業(yè)過(guò)程的完整性，能夠使整個(gè)過(guò)程中管子的焊接質(zhì)量獲得有。

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　　2.3 膜式壁焊機(jī)

　　作為膜式壁生產(chǎn)線的核心設(shè)備，膜式壁焊機(jī)在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用范圍不斷變廣，最終該設(shè)備僅能通過(guò)進(jìn)口滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前，我國(guó)同類(lèi)設(shè)備的技術(shù)水平已獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步并達(dá)到了世界先進(jìn)水平。埋弧焊和氣體保護(hù)焊為膜式壁焊機(jī)的主要類(lèi)別，上述兩類(lèi)焊機(jī)在鍋爐壓力容器的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著不同的作用。作為較為簡(jiǎn)單的焊接自動(dòng)化技術(shù)，膜式壁氣體保護(hù)焊機(jī)的焊槍通常為20頭，近年來(lái)，擁有44頭焊槍的焊機(jī)也不斷被生產(chǎn)出來(lái)，膜式壁埋弧焊擁有12頭焊槍。對(duì)稱(chēng)設(shè)備的焊接通常應(yīng)用上述焊接自動(dòng)化技術(shù)，由于鍋爐壓力容器通常呈圓形對(duì)稱(chēng)形，因此比較適宜應(yīng)用于鍋爐壓力容器的生產(chǎn)工作過(guò)程中，能夠同時(shí)進(jìn)行上下對(duì)稱(chēng)焊接，而且四個(gè)工作位可同時(shí)工作能夠使焊接工作效率獲得有效提高，可取得較高的尺寸精度和最小的變形。但是，我國(guó)膜式壁焊機(jī)同樣具有一定的缺陷，由于自動(dòng)化程度不高，需要通過(guò)人工進(jìn)行大量操作，會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成一定的影響，自動(dòng)化水平仍待進(jìn)一步完善和發(fā)展。

　　以上就是關(guān)于壓力容器自動(dòng)焊接技術(shù)發(fā)展相關(guān)內(nèi)容介紹，焊接功能具有自動(dòng)診斷，變道，調(diào)速，隨著現(xiàn)狀發(fā)展水平焊接技術(shù)已是技術(shù)重要指標(biāo)之一。