解決方案

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智能焊機在工程機械行業的應用

工程機械概況

    1.工程機械是一個國家的戰略支柱型產業, 隨著我國進入經濟高速發展 、 城市化快速推進的過程, 工程機械也進入了大發展階段, 在我國的現代化建設中占據重要地位 。 隨著近些年我國的發展, 我國的工程機械行業已經成為全球最大的工程機械加工和制造大國 。 我國的工程機械加工制造企業也從最初的技術含量較低 、 粗放式發展進入到發展核心技術 、 健康持續發展的階段 。 工程機械加工中機械焊接工藝是重要的核心技術, 工程機械加工制造企業為提高自身的核心競爭力,開始注重其機械焊接工藝的發展 。工程機械焊接工藝的進步能夠提高機械焊接的生產效率,提高機械產品的質量和穩定性 、降低生產成本等優勢 。

    2.工程機械是用于工程建設的施工機械的總稱。在世界各國,對這個行業的稱謂基本雷同,其中美國和英國稱為建筑機械與設備,德國稱為建筑機械與裝置,俄羅斯稱為建筑與筑路機械,日本稱為建設機械。在中國部分產品也稱為建設機械,而在機械系統根據國務院組建該行業批文時統稱為工程機械,一直延續到現在。

    3.各國對該行業劃定產品范圍大致相同,中國工程機械與其他各國比較還增加了鐵路線路工程機械、叉車與工業搬運車輛、裝修機械、電梯、風動工具等行業。廣泛用于建筑、水利、電力、道路、礦山、港口和國防等工程領域,種類繁多。它主要用于國防建設工程、交通運輸建設,能源工業建設和生產、礦山等原材料工業建設和生產、農林水利建設、工業與民用建筑、城市建設、環境保護等領域。

工程機械分類:

    中國工程機械行業產品范圍主要從通用設備制造專業和專用設備制造業大類中分列出來。1979年由國家計委和第一機械工業部對中國工程機械行業發展編制了“七五”發展規劃,產品范圍涵蓋了工程機械大行業18大類產品,并在“七五”發展規劃后的歷次國家機械工業行業規劃都確認了工程機械這18大類產品,其產品范圍一直延續至今。這18大類產品包括:

     (1)挖掘機械  如單斗挖掘機(又可分為履帶式挖掘機和輪胎式挖掘機)、多斗挖掘機(又可分為輪斗式挖掘機和鏈斗式挖掘機)、多斗挖溝機(又可分輪斗式挖溝機和鏈斗式挖溝機)、滾動挖掘機、銑切挖掘機、隧洞掘進機(包括盾構機械)等

     (2)鏟土運輸機械 如推土機(又可分為輪胎式推土機和履帶式推土機)、鏟運機(又可分為履帶自行式鏟運機、輪胎自行式鏟運機和拖式鏟運機)、裝載機(又可分為輪胎式裝載機和履帶式裝載機、平地機(又可分為自行式平地機和拖式平地機)、運輸車(又可分為單軸運輸車和雙軸牽引運輸車)、平板車和自卸汽車等。

     (3)工程起重機械  如塔式起重機、自行式起重機、桅桿起重機、抓斗起重機等。

     (4)工業車輛    

     (5)壓實機械  如輪胎壓路機、光面輪壓路機、單足式壓路機、振動壓路機、夯實機、搗固機等。

     (6)樁工機械  如鉆孔機、柴油打樁機、振動打樁機、破碎錘等。

     (7)混凝土機械  如混凝土攪拌機、混凝土攪拌站、混凝土攪拌樓、混凝土輸送泵、混凝土攪拌輸送車、混凝土噴射機、混凝土振動器、鋼筋加工機械等。

     (8)鋼筋和預應力機械  

     (9)裝修機械

     (10)鑿巖機械  如鑿巖臺車、風動鑿巖機、電動鑿巖機、內燃鑿巖機和潛孔鑿巖機等

     (11)路面機械  如平整機、道碴清篩機等。

     (12)鐵路線路機械

     (13)掘進機械

     (14)市政工程與環衛機械

     (15)軍用工程機械

     (16)電梯與扶梯

     (17)工程機械專用零部件

     (18)其它專用工程機械  如架橋機、氣動工具(風動工具)等。


我國工程機械產業分布情況:

    中國工程機械產業90%集中在東部地區和湖南、四川、廣西等地區,主要生產協作配套企業也是圍繞這些地區發展的。具體包括:以徐工集團為核心的徐州地區工程機械產業群;以中聯重科、三一集團、山河智能等企業為龍頭的湖南長沙市工程機械產業群;以山推、臨工、方圓、小松、大宇等濟寧、臨沂、青州為集聚中心的山東工程機械產業群;以安徽合力、日立建機(中國)、常林股份、杭叉、小松(常林)、現代、龍工、上海華建等知名企業為代表的長三角工程機械產業群。近幾年,三一、玉柴、柳工等企業先后到長三角落戶辦廠或兼并企業,使長三角地區成為中國工程機械行業重要的集群和產品集散地;另外,四川成都、新津、瀘州產業集群;廣西柳州、玉林產業集群;廈門、晉江、泉州產業集群;京津冀豫產業集群;沈陽、撫順產業集群基地等也是中國工程機械很有發展活力的地區。

民營經濟、中小企業獲得長足發展。在“十一五”期間,以三一重工、龍工、山河智能、南方路機和改制后的杭叉集團、北方交通、南陽路德、撫順永茂等為代表的一批民營企業,充分發揮其機制靈活、社會負擔小、自主決策能力強的優勢,善于抓住發展機遇,充分利用社會資源,已發展成為行業的骨干力量。在零部件行業,以江蘇恒力、方圓支撐、賽克斯等為代表的民營企業異軍突起,正在擔當著部分關鍵零部件的攻關任務,并且已經初見成效。


焊接在工程機械中的現狀

    作為四大工藝技術之一的焊接工藝為人類社會的發展起著越來越重要的作用,尤其對以鋼材為絕對主材的工程機械行業來說,更是不可或缺的力量。目前,工程機械正朝著大型化、專業化、智能化發展,焊接結構件實物及外觀品質日益成為工程機械最為重要的工藝技術水平的標志。

    1.工程機械焊接結構件及其特點

    工程機械產品中焊接結構件占據主要位置, 一般約占整個機械設備重量的 50% 到 70% , 機械焊接結構件的質量直接關系到整個機械設備的質量 、 性能和穩定性 。 工程機械的焊接結構件主要包括車架類結構件 、 轉臺類結構件以及壁架類結構件三種 。 焊接結構件的設計和制造能力已經成為工程機械制造企業的重點研究內容, 這也是提高焊接質量和水平的重要組成 。隨著工程機械加工行業間的競爭的加劇, 專業化 、 智能化 、 自動化已經成為目前工程機械加工生產的主要發展方向 , 這也對工程機械焊接結構件有了更高的要求。工程機械焊接件主要有以下特點:

         ①尺寸大、厚板焊接焊縫多,為了提高大型工程機械設備的使用性能,工程機械行中應用大尺寸和厚板焊接焊縫較多(如起重機單件板長已達15m、最大板厚達80~lOOm m ),這就對焊接焊縫形成的質量要求更高;

         ②高強度焊接結構件和薄板的增加, 高強度鋼材的使用對減輕工程機械設備重量 、 提高工程機械設備性能幫助很大,但是這些材料焊接性能較差,這對焊接工藝和焊接設備的穩定性、 可靠性提出了更高要求(如起重機上應用的板材屈服強度已達1300M P a,未來還會用到14 0 0 M P a甚至更高強度要求的材料 ) 

         ③ 由于工程機械設備逐漸應用 于更多的行業和領域且多為重載設備,對焊縫的強度要求較高 ,如平面 I型對接焊縫 、 對稱雙邊坡1:3焊縫 、T形焊縫及單邊坡口焊縫等 。

         ④ 雙邊焊接需要工件變位為提高焊縫的焊接強度 , 多數關鍵焊縫采用雙邊焊接形式提 高焊縫的強度。為確保焊縫品質、控制焊接變形,焊接工藝過程要求工件頻繁翻轉變位 。

         ⑤桁架類焊縫焊接復雜 桁架結構是工程機械行業一種重要的臂架類結構,焊縫多 、位置和形狀復雜 。這類焊縫的焊接是目前行業需要解決的自動化焊接難題 。

    2. 焊接工藝

         ①目前,工程機械行業所需的焊接設備主要是直流手工弧焊機、CO2焊機和埋弧焊機。我國工程機械行業普遍采用自動和半自動CO2+Ar混合氣體保護焊。薄板件主要采用細絲氣體保護焊,焊絲φ0.8~φ1.0mm,主要焊絲牌號為H08Mn2SiA,應用的領域是駕駛室、發動機罩等覆蓋件;中厚板的焊接,富氬混合氣體保護焊占90%以上,焊絲一般采用φ 1.2mm,φ 1.6mm的焊絲由于剛度大、使用不方便,有逐漸減少的趨勢;個別壁厚40mm以上的結構件采用埋弧焊,如壓路機鋼輪、裝載機輪輞等。

         ②低能耗的IGBT逆變焊機已經形成普遍推廣的勢頭,經過實際測試,逆變焊機比非逆變焊機節能6~8kW?h/盤。非逆變焊機在工程機械行業保有量還很多如果在行業上推廣應用,每年可以為國家節能6000萬kW?h。

         ③國內數字化焊接電源剛開始推廣,所占比例不到5%,而國外使用數字化焊接電源的比例達到25%~30%。數字電源的優勢在于可實現智能控制和集中控制,可固化焊接參數,提高焊接質量的穩定性和一致性。

    3.我國工程機械焊接技術的發展趨勢

         ①數字化焊接機控制  

         全數字化控制技術大大提高了焊機的控制精度。

         ② 智能化焊接控制   

         將激光、視覺、傳感、檢測、圖像處理及計算機等智能控制技術應用于焊接自 動化裝備中,使其能在各種復雜、變化的焊接工況下,自動調整焊接軌跡和工藝參數,實現高質量、高效率的焊接智能控制。其配備的焊接專家系統,允許操作者輸入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工藝條件,自動生成焊接工藝

         ③ 網絡化系統集成  

          焊接加工過程和質量、生產管理等信息通過網絡實現數字一體化管理,利用計算機技術、遠程通信等技術, 實現脫機編程、遠程監控、診斷和檢修。

         ④ 焊接自動化和焊接機器人    

          隨著焊接自動化水平的提高與應用,焊接機器人、焊接變位機、焊接專機、組焊一體式變位機的應用越來越廣泛,它可以實現柔性化生產,生產便于控制,提高焊接效率,有效降低工人的勞動強度,提升焊縫質量, 并能有效保證焊接質量的穩定性和一致性。


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