智能化焊接技术与工程的探讨

智能化焊接技术与工程的探讨

作者：张永

来源：《赢未来》2017年第15期

摘要：在人们的印象中，智力更多地被放在各种科技活动中，但是很少把它放在焊接技术中。随着配置的全面升级，许多焊缝已经形成了一种全新的触觉模式，并且它们的功能更加完善，不仅具有基本的焊接功能，还具有电弧跟踪功能。然而，随着时代的不断发展，智能焊接的优势非常明显，第二阶段将不可避免地取代传统的手工焊接模式。作为工业的主要裁缝，焊接技术是现代汽车工业当中十分关键的加工手段，而其焊接的最终质量也会直接影响到产品的使用质量，并且由于一些焊接过程中存在各种烟尘和金属的飞溅，十分容易造成想到恶劣的工作环境。伴随着焊接技术的不断发展，智能化焊接技术已然得到了全面的推广，它也逐渐成为了现代焊接的主导方式，所能产生的效益相当高。

关键词：智能化；焊接技术；工程；探讨

中图分类号：M36 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）20-0353-01

1 焊接技术概论

1.1 焊接过程的物理本质

焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之間产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压。

1.2 焊接的分类

金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊，压焊和钎焊三大类。

1.2.1压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特征是在焊接过程中施加压力而不填充材料。大多数压焊方法，如扩散焊、高频焊和冷压焊，都没有熔化过程，因此不存在诸如熔化焊等有益合金元素燃烧和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，提高了焊接安全和卫生条件。同时，由于加热温度低于熔焊，加热时间较短，热影响面积较小。许多难以通过熔焊焊接的材料通常可以通过压焊焊接成与母材强度相同的高质量接头。

1.2.2 熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连

续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。

2 智能化焊接技术在工程中的应用

2.1 合理使用实时智能控制技术

在智能焊接技术的实际应用中，实时智能控制技术可以融入其中，创造现代焊接制造机制，提高整体焊接工作水平，同时理解技术难点。首先，对于焊接过程而言，属于多个参数相互耦合的状态，在非线性系统的支持下，直接影响焊缝的形成质量，且其中很多不确定的因素，在一定程度上，需要创建数学模型，并在科学分析的情况下，利用经典与现行控制理论等开展研究工作，明确其中的限制性问题与挑战。对于模拟焊工来说，在实际工作中，他们具有一定的决策和操作功能，在科研过程中，他们改进了特定的操作功能，以确保更好的焊接质量。在此期间，有必要阐明焊接过程的特点和内容，并介绍智能控制方法，如模拟控制技术、人工神经网络技术和专家系统技术等。多元化技术贯穿焊接过程后，就可以达到现代化和进步的管理目的。

在堆焊工作、无间隙焊接、有间隙焊接与对接焊接智能化设计的过程中，应针对各方面内容进行科学分析，制定完善的管控方案，明确各方面要求与内容。对于无填丝焊接工作中，应明确正面与反面焊缝具体宽度，并开展余高的管理控制工作，创建智能化的控制系统。在对接焊接工作中，需了解具体的焊接宽度与速度，并在科学管理的过程中，创建不确定系统，针对补偿学习模糊神经控制进行合理的预测，并满足当前的智能化焊接工作要求。

2.2 智能化焊接技术的协调

在使用智能焊接技术的过程中，必须做好相互之间的协调和管理，制定完善的控制方案，在合理协调的情况下提高工艺技术的应用效果。首先，焊接是制造业的重要工艺技术之一。只有做好焊接技术的研发和创新，才能促进制造业的良好发展和进步。智能焊接技术的应用需要实现自动化管理，明确实际发展趋势，在各个方面进行创新管理，提高整个技术的应用效果。其次，在使用智能化焊接技术期间，需深入开展研究工作，并在自动控制系统的支持下，提升焊接技术的应用效果，满足当前的技术性能要求，提升整体焊接技术的应用质量。最后，在使用传感技术的过程中，需创建科学化与合理化的任务机制，了解其中的具体任务，并在科学创新的情况下，更好的完成当前工作任务，全面提升整体工作效率与质量。

2.3 合理使用视觉传感技术方式

视觉属于人类在日常生活中感受外部信息的功能，而焊工的感官主要接收焊接过程中的视觉信息，并动态进行焊接加工，以确保焊接工作的质量。在此期间，计算机技术可以用来正确处理人类视觉的理解和信息，并且工作任务可以通过焊接过程传感方法的支持来完成。当前，我国计算机视觉技术已经得到了良好的发展与进步，可以使用视觉方式观察焊接熔池状态，并真实反映焊接期间金属熔化的动态行为，在此期间，可以使用图像的处理方式，获取熔池中几何形状信息数据，并针对焊接熔深信息、溶透信息等进行分析，开展动态化的焊接控制工作，提升整体工作效率与质量，满足当前的发展需求。

在此期间，可以使用脉冲GTAW技术方式开展工作，在熔池的正面与反面设置视觉传感系统，能够更好的获取熔池正面与反面图像，保证获取熔池图像的二维特征尺寸，并动态化的获取系统数据信息，更好的开展正面与反面传感信息研究工作，提升整体研究工作效果。在此期间，还可以使用合理的技术方式，对接填充焊丝无缝隙熔池图像中，可更好的提取三维特征，并进行科学的研究，了解在焊接期间是否出现熔池表面下塌或是凸出的现象，保证提升整体状态处理效果。同时，在实际工作中，有必要合理使用灰度分布反射图方程的计算方法，获取熔池的三维尺寸信息，更好地研究和分析，确保提升技术更好的应用效果。在实际工作中，也可以使用多方向的熔池图像采集方法，根据熔池前端的图像，可以定义间隙的变化状态，解决项目中的间隙焊缝问题，获得准确的传感数据信息，提高整体工作效果。另外，需开展铝合金熔池尺寸的控制工作，在动态化管理与控制的情况下，将视觉传感技术与实时控制技术融合在一起，通过科学方式解决问题，提升整体技术水平。

3 结束语

总而言之，智能焊接技术的出现无疑是焊接领域的一个突破。它不仅更好地集成了现代科学技术，而且形成了更加科学的操作流程，这可以确保智能焊接水平非常直接有效。

参考文献

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[2]张维官，周晟宇.搭平台促交流共发展——记中国安装协会焊接专委会2017年年会暨智能化高效焊接技术研讨会[J].金属加工（热加工），2017 （22）：2-3.