焊接技术在机床行业的应用前景.pdf

中国高新技术企业 焊接技术在机床行业的应用前景 文 吴吉永邹建英 摘 要 本文概述了我国焊接技术在机床行业的发展过程 介绍了其应用状况 阐述了我国焊接新技术在 机床行业的发展前景 关键词 机床焊接应用 机床行业是机械工业的一个重要组成部分 是国民经济的基础 工业 机床产品是制造一切机器的机器 他们的 工 作 精 度 一 般 高 于 被加工机械零件的精度 为此 机床产品的技术水平和服务水平 对 机械工业产品生产技术和经济效益的提高起着决定性的作用 由于机床产品的特殊性决定了机床结构的特殊性 几十年来 铸造结构一直占据着机床结构的主导地位 铸造工艺一直为机床产 品的主导工艺 八十年代后 随着机床产品引进技术的不断增加 机 床产品结构也越来越多地采用了焊接结构 以焊代铸 以焊代锻 以 焊代切割已成为机床制造业总的发展趋势 焊接工艺也已成了机床 制造业的重要基础工艺 并从单一的加工工艺发 展 成 了 包 括 原 材 料 预处理 切割落料 成形焊接 焊后检验和焊后处理等一种新兴的综 合性工程技术 1焊接技术在机床行业的发展 焊接 技 术 在 机 床 行 业 的 发 展 是 随 着 机 床 产 品 焊 接 结 构 的 应 用 发展而发展起来的 中国机床行业的主导产品主要有金属切削机床 产品 锻压机械产品 铸造机械产品 木工机床产品 工具产品 磨具 和机床附件产品等 其中 金属切削机床 锻压机械和铸造机械产品 是机床行业焊接技术应用的主要领域 从机床产品发展的技术水平 看焊接技术在机床行业的发展大致分为三个阶段 1 1焊接技术作为辅助工艺手段阶段 此阶段从二十世纪5 0年代到7 0年代初 此阶段在机床产品开 发方面主要是仿制国外机床产品阶段 当时金属切削机床仿制成功 的 有1 6 3型 车 床 2 A 1 2 5型 立 式 钻 床 6 H 8 2型 万 能 铣 床 1 6 1 7型 卧 式 车 床 和2 6 2型 卧 式 镗 床 等1 5 0种 约 占 当 时 掌 握 机 床 品 种 总 数 2 0 4种的7 0 锻压机械主要仿 制 开 发 了 开 式 压 力 机 3 1 5吨 以 下 闭 式单点压力机 空气锤 3 0 0吨以下双盘磨擦压力机 剪切机 四柱万 能 液 压 机 和 滚 丝 机 及 自 动 锻 压 机 等 需 求 量 较 大 的 通 用 锻 压 机 械 产 品 此阶段机床产品的结构基本全部为铸造毛坯结构 所以此阶段 的焊接技术仅是作为一种辅助工艺手段为产品服 务 焊 接 的 重 点 是 铸造结构件的缺陷焊补和产品的油箱 电箱罩壳 等 一 些 小 型 的 非 主 要零件 主要的焊接方法是手工电弧焊 或氧乙炔气焊 靠工人自己 掌 握 无 正 规 的 焊 接 专 业 技 术 人 员 和 工 艺 措 施 没 有 专 门 的 焊 接 车 间 个别规模较大的企业 焊接与其他铸造车间 或 产 品 装 配 车 间 合 在一起 生产面积有限 1 2焊接技术的初步应用阶段 此 阶 段 从 二 十 世 纪7 0年 代 到8 0年 代 初 为 焊 接 技 术 的 初 步 应用阶段 此阶段机床产品在二十世纪5 0年代仿制的基础上 开始 了高精度精密机床的自行研究与开发 在金属切 削 机 床 方 面 仅 二 十世纪7 0年代陆续向第二汽车厂提供了具有较高水平的7 6 6 4台机 床 满 足 了 第 二 汽 车 厂 当 时 所 需 机 床 设 备 的9 8 以 上 在 锻 压 机 械 方面 为装备第二汽车厂 开发研究制造了1 1 5种5 1 0台通用专用锻 压机械和部分生产线 同时 此阶段各专业定点 厂 累 计 掌 握 了 锻 压 机械品种己有2 5 7种 从二十世纪7 0年代后期开始 有条件的企业开始组织建立了独 立的焊接车间 增加了车间起重设备和完善 了 焊 接 工 艺 手 段 从 简 单 的 手 工 电 弧 焊 发 展 到 埋 弧 焊 电 渣 焊 和 半 自 动 切 割 落 料 及 射 线 探伤检验手段 从而说明机床行业的焊接技 术 应 用 一 开 始 就 步 入 了综合性的工程技术领域 为第三阶段机床 产 品 的 技 术 引 进 奠 定 了 基础 1 3焊接技术的主导工艺阶段 该阶段 从二十世纪8 0年代初引进技术开始至今 此阶段 机床 行业通过引进国外先进设计制造技术 促进 了 高 档 先 进 机 床 产 品 的 快速发展 引进技术促进了机床行业焊接结构的应用 机床产品焊接结构的应用 改变了过去那种铸造毛坯一统机床 结构天下的局面 焊接技术也逐渐发展成 了 机 床 行 业 的 主 导 工 艺 其主要体现在以下几个方面 部 分 骨 干 企 业 建 立 了 具 有 一 定 规 模 的 焊 接 车 间 或 金 属 结 构 厂 并建立了完整的焊接管理体系 吸收消 化 了 引 进 产 品 的 焊 接 工 艺标准 贯彻了国家专业标准 制定了企业标准 完善了焊接工艺流程 使之从单一的加工工艺发展成了从原 材 料 预 处 理 切 割 落 料 成 形 焊 接 焊 后 检 测 和 焊 后 处 理 等 一 整 套 的新兴综合性工程技术 数控精密切割和计算机编程套料技术得到了应用 并改变了 传 统 的 手 工 切 割 落 料 减 少 了 机 械 加 工 实 现 了 以 割 代 刨 以 焊 代切削 推 广 应 用 了C O2气 体 和 富 氩 气 体 保 护 焊 或 埋 弧 焊 等 先 进 高 效新工艺 焊接工作量在骨干企业突破了5 0 以上 个 别 企 业 达 到 8 0 以上 普遍采用了X射线探伤和超声波无损探伤检测等手段 稳定 了焊缝的内在质量 推广了振动时效新工艺 达到了降低和均化焊接结构残余应 力的目的 减少了焊接件的变形 稳定了精度 焊接技术人员和焊工队伍得到了不断壮大 走上了正规化管 理 大部分企业实行了焊工持证上岗 另外 八五 期间建立了具有 行业代表意义的焊接样板厂点 为促进机床 行 业 焊 接 技 术 的 发 展 起 到了推动作用 2机床行业焊接技术的应用 机床行业的焊接技术的应用是随着国外引进产品技术发展起来 的 同时 国内焊接技术的发展也促进了机床行业焊接技术的应用 目前 在机床行业中应用的主要焊接技术有以下几个方面 2 1钢板预处理技术应用 机床行业的钢板预处 理 生 产 线 其 主 要 工 艺 流 程 为 钢 板 校 平 预热 抛丸除锈 自动喷漆 烘干 全长6 0米 该钢板预处理生产线 解 决 了 原 材 料 的 锈 蚀 氧 化 皮 等 不 良 因 素 提 高 了 数 控 切 割 落 料 质 量和机床产品的外观质量 科技论坛 1 1 3 中国高新技术企业 2 2数控切割技术应用 1 9 8 2年由济南第二机床厂开始 将 国 产 数 控 切 割 机 应 用 于 钢 板 零 件 的 切 割 落 料 之 中 1 9 8 8年 开 始 应 用 了 计 算 机 自 动 编 程 套 料 技 术 使钢板利用率由7 0 提高到7 4 1 9 9 2年济南第一机床厂引进 了美国等离子数控切割机和激光数控切割机 开 始 了 机 床 行 业 数 控 等离子和激光切割的应用 使厚度为0 5 8 m m的薄钢板切割精度达 到了0 5 1 m m 七五 期 间 济 南 第 二 机 床 厂 开 发 研 究 了 厚 钢 板 数 控 精 密 切 割 技 术 使 厚 钢 板 数 控 精 密 切 割 厚 度 达 到 了2 7 5 m m 该 项 目获得了机械部机床行业 七五 工艺成果一等奖 1 9 9 3年 济南第 二机床厂通过引进数控水下氧气等离子切割机 使 机 床 行 业 数 控 等 离子碳钢切割厚度由8 m m提高到了2 5 m m 减少了中厚板的切割变 形 提高了中厚钢板零件的切割精度和切割质量 2 3气体保护焊等高效率焊接技术的应用 随 着 国 外 技 术 的 引 进 1 9 8 1年 由 济 南 第 二 机 床 厂 首 先 应 用 了 1 6实芯C O 2气体保护焊技术替代 美 国V E R S O N全 钢 机 械 压 力 机 公司的 2 4药芯富氩气体保护焊工艺 对 压 力 机 大 型 焊 接 件 焊 接 工艺进行了攻关 并取得成功 该项目获得了机 械 部 科 技 进 步 成 果 三等奖 1 9 8 6年齐齐哈尔第二机床厂应用了 1 2实芯富氩气体保 护 焊 技 术 解 决 了 压 机 拉 紧 螺 栓 的 加 长 焊 接 上 该 项 目 获 机 械 部 机 床行业 七五 工艺成果二等奖 目前 气体保护焊等高效率焊接技 术 己 广 泛 应 用 于 机 床 床 身 齿 轮 偏 心 体 摇 杆 轴 缸 体 焊 后 不 加 工 的 管 路 法 兰 和 罩 壳 等 零 件 己 成 为 机 床 行 业 焊 接 的 主 要 工 艺 之 一 2 4焊接自动化 机械化技术的应用 机床行业焊接自动化除C O 2半 自 动 焊 以 外 主 要 体 现 在 埋 弧 自 动 焊 的 应 用 上 主 要 应 用 于 钢 板 的 拼 焊 和 压 力 容 器 的 筒 体 焊 接 上 济南第二机床厂 1 9 9 3年通过引进美国的焊缝自动跟踪系统和 焊接电源 改造了1 9 8 8年购置的国产十字操作架自动埋弧焊设备 实现了1 8 m m厚以下压力容器筒体 封头不开坡口对接双面自动跟 踪 埋 弧 焊 取 得 了 圆 满 成 功 焊 接 机 械 化 主 要 是 焊 接 变 位 机 的 应 用 1 9 8 8年以后 焊接变位机相应在上海锻压机床厂 营口 锻 压 机 床厂 黄石锻压机床厂得到了应用 提高了焊接机械化程度 2 5无损探伤技术的应用 机 床 行 业 无 损 探 伤 技 术 的 应 用 首 先 是 从 机 床 产 品 容 器 类 零 件的主要焊缝开始的 二 十 世 纪9 0年 代 初 机 床 行 业 开 始 应 用 超 声 波探伤技术对机床产品主要结构件的主要焊缝进行2 0 抽检 执 行 了 国 标G B 1 1 3 4 5 8 9 钢 焊 缝 手 工 超 声 波 探 伤 方 法 和 探 伤 结 果 的 分 级 检查的主要零件焊缝有压力机底座 横梁 滑块的主立板焊缝 立柱 滑块导轨焊缝 横梁的轴套焊缝 底座 横梁 工作台的上下面 对接焊缝和全部的拼接板焊缝及齿轮周边焊缝 3机床行业焊接新技术的应用展望 随着焊接技术和机床技术的飞速发展 焊接新技术在机床行业 应用也具有广阔的前景 机床行业的焊接结构也正在寻求探索应用 焊接领域的新技术 新材料 3 1药芯焊丝在机床数控产品上的应用 药芯焊丝具有气渣联合保护效果 其焊缝成型美观 飞溅少 含铁粉药芯焊丝熔敷效率较高 具有优于实芯气 体 保 护 焊 的 许 多 优 点 金属切削机床特别是数控金 切 机 床 精 度 要 求 高 外 观 造 型 漂 亮 为此 要求焊接结构外观焊缝尺寸小 光滑美观 使用药芯焊丝 具有较大的优势 3 2细丝气体保护焊的应用 近 几 年 0 8细 丝 气 体 保 护 焊 在 机 床 行 业 应 用 的 趋 势 已 越 来 越强 随着机床产品的技术进步 对机床的外观 造 型 和 质 量 要 求 也 越来越高 过去机床产品采用手工电弧焊接的薄 板 罩 壳 零 部 件 已 基本都不能满足现有机床产品外观质量的 要 求 特 别 是 数 控 机 床 现在都在寻求探索 采用激光切割 0 8细丝气体保护焊 应用激 光切割和 0 8细丝C O2气体保护焊 焊接 生 产 机 床 罩 壳 零 部 件 其 外观质量可满足数控机床高水平的要求 3 3焊接机械化 自动化的应用方案 实现焊接机械化 自动化是机床行业应用焊接新技术的重要途 径 机床产品焊接结构多为复杂的箱型结构 在 目 前 的 焊 接 生 产 中 大 都 采 用 整 体 组 装 整 体 焊 接 的 工 艺 方 法 实 现 自 动 化 焊 接 较 为 困 难 若将机床产品焊接结构的组装 焊接合为一道工序 配以机械化 工装和变位机 实现自动化焊接是完全可行的 3 3 1焊接齿轮的自动化焊接方案 重型锻压设备产品的传动齿轮 其结构组成主要有辐板 齿圈和 偏心轮轴 该焊接齿轮的齿圈材料为4 5 或4 0 C r M o材料 焊接前需 预热 焊后要保温处理 自动化焊接可采用变位机 先将齿圈与辐板 预组装在一起 固定在变位机上 然后 将变位机连续旋转 用火 焰 预 热 器 将 工 件 预 热 到2 0 0 3 5 0 再 将 变 位 机 自 动 调 整 到4 5 角 位 置 用自动焊 进行自动跟踪焊接 并使角焊缝焊脚高度达到设计 焊 缝尺寸要求 同时 对内圈焊缝也进行自动焊接 自动化焊接此类零件 将显著提高工作效率 减少工人劳动强度 减 少预先炉内预热 焊后保温等辅助工时 同时 也保证了焊接质量 3 3 2箱型零件的自动化焊接方案 机床产品焊接结构多为复杂的箱型结构 结构内布置众多加强 筋板 这使自动化焊接较为困难 若将箱型零件从设计上进行改进 在焊接翻转机上一边组装一边焊接 则自 动 化 焊 接 是 完 全 可 行 的 如机械压力机的立柱 先将底板夹紧在大型 焊 接 翻 转 机 的 组 装 平 台 上 然后组装拉紧螺栓支撑板 各类加强筋板等 采用十字操作自动 焊接机