船舶焊接自动化的研究与应用

船舶焊接自动化的研究与应用

蒋亚勇 胡文旭 胡春柳

中船黄埔文冲船舶有限公司 广州市 511400

摘 要 ：随着社会的发展、科学技术的不断进步，自动化焊接技术在船舶工业中占有重要地位，也是现代船舶生产模式的关键，自动 化焊接技术的开发和推广是提高船舶生产质量和效率的有效途径，因此，提出船舶焊接自动化的研究与应用。简单叙述了自动化焊接技术相比于传统焊接技术的优点以及在船舶制造中的重要用途，根据船舶自动化焊接的优 势，介绍了船舶自动化焊接的应用，从而提高船舶焊接的效率。

关键词：

焊接；自动化；机械制造；工业发展

近年来，大型船舶的焊接越来越朝着自动 化和智能化方向发展，流水线的自动化、自动监控焊接质量、 焊接装置的智能化等都将成为自动化焊接的发展方向。在船 舶的生产制造中，焊接技术是船舶生产环节中最重要的步骤 ，如今的自动化焊接取代了以往的人工焊接，船舶自动化焊 接的应用可以有效提高船舶的制造效率、节约制造成本。目前， 自动化焊接技术被广泛应用于船舶制造中，提高自动化焊接 技术水平，可以加强自动化焊接技术在船舶生产制造中的重 要意义。

一、船舶焊接自动化的研究

焊接技术早在 1910 年就被广泛应用到机械的制造和加工 过程中，直至今天已经有一百余年的历史，自动化焊接在工 业生产中具有重要作用，促进工业的发展。在工业生产中， 自动化焊接技术不仅用于机械制造，还广泛应用于轨道运输、 石油化工等领域，生产中对焊接的质量要求非常严格，焊接 技术从最原始的加工工艺很快转变成自动化加工技术，为了 缩短中国机械制造业与国外在制造业方面的距离，国家将自 动化焊接技术广泛应用到工业制造中去。

1.1 船舶焊接自动化的发展

自动化焊接技术实质上是利用现代先进的电子机械设备 代替原始的人工手动焊接 。我国的焊接技术正在实现转型 的过程中，正努力的发展成为“自动化、智能化、机械化、 高效化”的焊接产业，中国作为世界大型焊接设备的进出口 国之一，目前焊接设备处于供大于求的状态，国内市场出现 行业利润率普遍下降的现象，如果没有足够的资金去进行焊 接设备的制造与研发，大型企业的优势和核心竞争力将被小 企业取代，技术得不到及时完善。

1.2 船舶焊接自动化的优势

船舶焊接自动化的优势主要针对传统的焊接方式加以说 明。由于焊接设备基本都具有体积大且机械结构复杂的特点， 传统的焊接无法满足焊接的精准度，生产过程中效率比较低， 它是一种需要大量劳动力的密集型任务，大量使用劳动力会 增加生产企业的成本，总之，传统焊接对企业在市场中的竞 争力有一定的抑制作用，降低了企业的发展速度。

1）焊接的质量水平高：我国的自动化焊接技术距发达国 家还存在一定差距，技术水平的发展也不均衡，数字电子系 统直接控制着焊机的装配，在机械的生产制造中，目前使用 的焊接设备可以提高电弧性能和焊接点，与手工焊接技术相 比，自动化焊接可以有效提高焊接过程中的生产效率，同时， 因为焊接的整个过程都靠自动控制系统实现，因此，要严格 控制焊接的速度和范围，根据实际需求调整好焊接参数，使 焊接效果更完美。

2）技术水平高：在机械制造领域，自动化焊接设备使用 的材料有各种精密零件、薄壁材料及非金属材料，自动化焊 接技术通常应用在接缝较小的零件中，因此，高水平的自动 化焊接技术具有良好的适应性和普遍性 。除此之外，在船 舶的自动化焊接过程中，电弧主要集中在焊剂层的最下部，由于下部的通风效果好且散热的风险也比较小，所以，自动 化焊接可以在一定程度上节省原材料且节能环保。

3）成本低：船舶焊接自动化逐渐取代了手工作业，减少 了船舶企业对劳动力的需求，从而间接地减少生产的成本， 虽然自动化焊接对技术和设备的要求极高，也需要一定的资 金，但从企业发展的角度出发，对技术和设备的资金投入在 一定程度上也大大提高了生产效率，达到降低运营成本的目 的，为企业的发展和扩大规模节省了资金。

4）不限工作环境：随着市场的需求，工业机械的生产也 在不断更新发展，机械结构变得越来越复杂，焊接中的弧焊 会伤害人体，由于不同人具有不同的生理特征，有些人不能 长时间待在这种特殊的环境中，因此自动化焊接减少了弧焊 对人体的伤害。除此之外，人工作业会浪费很多时间，而自 动化焊接具有持续性工作的特点，避免时间的浪费，也不会 因为工作环境影响效率。

二、焊接自动化设备在大型船舶中的应用
  2.1自动编程焊接技术
  自动编程焊接技术的研究重点主要是通过结合船舶焊接部位的信息数据，自动形成焊接程序，从而顺利地完成焊接工作。该程序的内容十分丰富，包括焊接任务、焊接轨迹、工作路径、各项参数等。现代的自动编程技术能够收集船舶各个工件的信息，并通过编程人员的编写，逐步形成半自动的程序，从而提升工作效率。

  2.2焊缝监控技术
  焊接过程中往往会产生烟尘污染、光污染，还会出现加工误差、焊接精准度不足等问题，这些因素均会影响焊接中的焊缝情况。现代焊接自动化设备中的焊接机器人能够运用传感器技术，全面掌握电弧和光学参数，及时调节焊炬和焊缝的距离，使之达到最佳效果；能够根据焊接对象的空间参数和焊接参数的波动进行适当调节，动态监控焊接偏差，出现问题时能及时纠正，并保持良好的焊接状态，保障焊接工作的效率，优化焊接的质量。

  2.3多个设备的结合焊接技术
  制造大型船舶是一项规模较大的工程，其焊接过程十分复杂，需要许多设备共同运作、相互结合才能完成。对此课题的研究主要是为了使不同设备在完成焊接任务的过程中，能够和其他设备联合、协同工作，且还能保持自身的独立性。多智能系统是该类技术的集中体现，其被广泛应用于大型船舶的制造中。

2.4机器人仿真技术
  仿真技术一直属于极其复杂的技术，使用该技术需要对焊接轨迹进行多方面的研究，包括动力学、运动学、自由度等，其中涉及到十分复杂的计算问题。目前，研究人员已经结合各种理论知识对其进行了深入的分析和研究，包括机器学理论、模拟仿真技术、动画显示等，其发展前景良好，市场广阔。
  三、埋弧自动焊
  埋弧自动焊是指电弧在焊剂层下燃烧，用机械自动引燃电弧并进行控制，自动完成焊丝的送进和电弧移动的一种电弧焊方法，广泛用于船舶、压力容器、机械制造领域的大厚板对接焊缝及筒体构件的环焊缝。按照机械化程度，可以分为自动焊和半自动焊2种。自动焊焊丝送进和电弧相对移动都是自动的，而半自动焊仅焊丝送进是自动的，电弧移动是手动的。自动埋弧焊机由机头、控制箱、导轨（或支架）以及焊接电源组成。目前绝大多数已使用自动埋弧焊设备。随着近年来的埋弧自动化的快速发展和大面积应用，在埋弧自动焊的基础上又形成了双丝埋弧焊接工艺、焊剂石棉衬垫单面焊FAB法工艺、热固化焊剂衬垫单面焊RF法工艺、铜衬垫单面焊FCB法工艺、窄间隙埋弧焊接工艺等新型高效焊接技术，使埋弧焊设备的机械化自动化程度进一步提高。

窗体底端

结语

随着市场经济的发展，船舶制造业也随之迎来了发展的 机遇，对焊接技术也有了更高的要求。本文总结了自动化焊接 技术的发展以及在船舶制造中的重要地位，结合船舶焊接自 动化的优势，得出船舶焊接自动化应用的重要意义 。

参考文献：

[1] 赵金鑫 . 浅谈船舶焊接自动化的发展及其设备故障的排除 [J]. 通 讯世界 ,2015(05):226-227.

[3]卢迪 .浅析船舶焊接自动化的发展前景 [J].中小企业管理与科技 , 2016(06):283.