二保焊及自动化焊接技术论文.doc

摘 要在我国压力容器制造行业中，各大中型企业的焊接自动化程度相对较高，像哈锅，上锅这样的企业已达到80%以上。不过，在国际上对焊接自动化作了重新定义。焊接自动化是指焊接过程自启动至结束全部由焊机的执行自动完成。无需操作工作任何调整，即焊接过程中焊头的位置的修正和各焊接参数的调整是通过焊机的自适应控制系统实现的。按照上述标准来衡量，我国压力容器焊接的自动化率是相当低的。极大多数仅实现了焊接生产的机械化。因此，为加速本行业焊接生产现代化的进程，增强企业的核心竞争力，应尽快提高焊接自动化的程度。按照中央提出的“以人为本”的理念。焊接自动化具有更深刻的意义。它不仅仅是提高了焊接生产率和稳定了焊接质量，而更重要的是使焊工远离了有害的工作环境，减轻或消除了职业病的危害。关键词：压力容器；自动化焊接技术；发展现状；展望目录第1章 引言1第2章 CO2 气体保护焊焊接工艺设计及在工程机械中的应用12.1技术分析12.1.1焊接接头情况及焊缝技术要求22.1.2焊接试验22.1.3焊接试验结果分析32.1.1焊前准备42.3焊接操作工艺42.3.1对接焊缝操作工艺42.3.2 角焊缝操作工艺52.4焊接工艺中需注意的问题5第3章 全位置自动化焊接技术的两大因素63.1硬件因素63.1.1自动焊接设备63.1.2自动化焊接方法83.2软件因素103.2.1焊接控制技术103.2.2人工智能技术及专家系统11第4章 展望124.1硬件方面134.2软件方面13结论15参考文献16致 谢17第1章 引言焊接过程已成为现代工业生产中的一种重要的金属加工工艺，直接制约着其它各个行业的发展。丹麦学者Jens系统总结了焊接过程的影响因素，认为焊接领域影响着自动化技术、材料科学、环境、无损检测、机械与腐蚀、断裂力学等多门学科。而焊接自动化作为焊接领域的一个重要分支，反过来也制约着焊接这一过程。对于压力容器而言，焊接自动化技术可以概括为硬件因素和软件因素。硬件因素主要指压力容器自动焊接设备和方法；软件因素主要指计算机技术、电子技术、自动控制技术以及信息技术等进入压力容器焊接领域而形成的焊接控制技术、人工智能技术及专家系统等。第2章 CO2 气体保护焊焊接工艺设计及在工程机械中的应用2.1技术分析【摘要】通过对CO2 气保焊、富氩气保焊、焊条电弧焊3 种焊接方法进行焊接接头试验和对比分析, 以及在工程机械中的应用, 证明了CO2 气保焊具有成本低, 效率高, 焊接质量好等优点。介绍了CO2 气保焊焊接操作技术及需注意的一些问题, 对CO2 气保焊焊接工艺设计及其应用具有一定的指导作用。关键词CO2 气保焊焊接工艺工程机械某制造厂为一大型工程机械公司生产一百多米高的塔式起重机等工程机械部件, 这些部件均为焊接件, 焊接工作量大, 焊接质量要求较高, 技术难度较大。原采用焊条电弧焊, 焊接变形大且难以控制,生产率低。通过对CO2 气保焊、富氩气保焊及焊条电弧焊进行对比工艺试验及评定, 决定除对个别有外观要求的焊缝采用富氩气体保护焊外, 其余均采用CO2气保焊。生产实践证明, 这样既保证了焊接质量, 又提高了劳动生产率, 降低了成本, 取得了较好的经济效益。2.1.1焊接接头情况及焊缝技术要求1) 焊接接头形式有对接接头、角接接头、T形接头及搭接接头, 其中绝大部分是T形接头。2) 焊缝形式有对接焊缝及角焊缝, 大部分为角焊缝, 由于板厚不同, 焊脚分别为6mm , 8 mm , 10mm , 12 mm , 15 mm 不等。3) 母材主要为碳素结构钢板Q 2352A , 规格有6 mm , 8 mm , 10 mm , 12 mm , 20 mm , 25 mm 等几种。4) 焊缝外观要求焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合等缺陷。焊缝形状尺寸符合图样要求, 焊缝与母材平滑过渡。部分焊缝要求超声波探伤合格。2.1.2焊接试验参照JB4708- 2000压力容器焊接工艺评定,进行CO2气保焊、富氩气保焊、焊条电弧焊对接接头力学性能试验, T 形接头角焊缝试验及CO2气保焊、富氩气保焊飞溅成形工艺性能, 进行对比分析。2.1对接接头力学性能试验1) 试验材料Q235-A , 300 mm 125 mm 10mm , 2 块; 焊条电弧焊开60V 形坡口, CO2气保焊、富氩气保焊开45V 形坡口, 单面焊双面成形。2) 焊接方法及焊接材料焊条电弧焊, E4303,3.2 mm , 4 mm; CO2 气保焊、富氩气保焊焊丝ER50-6, 5 L2; 富氩气: 80%A r+ 20%CO2。3) 检验内容外观检查, RT 检验, 力学性能试验(拉力试验、弯曲试验)。2.2 T形接头角焊缝试验1) 材料Q235-A , 300 mm 125 mm 10mm , 2 块, 不开坡口, 单道焊。2) 焊接方法及焊接材料焊条电弧焊, 焊条E4303, 3.2 mm; CO2 气保焊、富氩气保焊, 焊丝ER 50-6, L2 mm; 富氩气: 80%A r+ 20%CO2。3) 检验内容外观检查, 切取5 个截面进行金相宏观检查。要求断面无裂纹, 无未焊透, 无未熔合缺陷。2. 3T 形接头角焊缝成形、飞溅试验试验条件同2. 2, 通过对比试验对CO 2 气保焊、富氩气保焊进行外观成形及飞溅大小进行评定。2.1.3焊接试验结果分析1) 从对接接头焊缝力学性能试验可知, 3 种焊接方法的焊接接头外观检查符合要求, RT 检验均高于? 级合格, 焊接接头的抗拉强度以富氩气保焊最高, CO2 气保焊次之, 焊条电弧焊最低, 这是因为富氩气保焊氧化性较少, 合金元素烧损较少所致, 但它们均高于母材规定的最小值。按规定的弯曲角, 每个试件面弯、背弯各2 个, 弯曲试验合格。这说明3种焊接方法及焊接工艺的焊接接头力学性能试验合格。但富氩气保焊、CO2 气保焊坡口角度较少, 钝边较大, 比焊条电弧焊生产率高, 节省材料, 成本低, 焊接变形少。这是因为气体保护焊焊丝较细, 电流密度大, 熔深大, 电弧穿透力强, 易焊透所致。2) 从T 形接头角焊缝试验可知, 3 种焊接方法的熔深大小分别为: 富氩气保焊熔深略大于CO 2 气保焊, 大于焊条电弧焊, 每个试件的5 个断面根部均未出现裂纹、未熔合、未焊透缺陷, 宏观金相检验合格。3) 从T 形接头角焊缝飞溅、成形试验可知, 富氩气保焊的飞溅较小, 最大飞溅颗粒直径大小为1. 5 mm 2 mm, CO2 气保焊飞溅稍大, 最大飞溅颗粒直径为3 mm 4 mm; 富氩气保焊焊缝表面较CO2焊波纹细密, 成形美观。综上所述: 3 种焊接方法及焊接工艺均能满足力学性能要求及宏观金相要求。但CO2气保焊、富氩气保焊, 焊丝较细, 电流密度大, 热量集中, 电弧穿透力强, 熔深大, 可以减少坡口角度, 增加钝边厚度,节省材料, 提高劳动生率, 降低焊接应力与变形。富氩气保焊较CO2 气保焊成形美观, 飞溅小, 但成本较高。所以除了对极小数外观要求较高的焊缝采用富氩气保焊外, 其余均采用CO2 气保焊。2.2技术要求2.1.1焊前准备1) 清除待焊部位及两侧10 20 mm 范围内的油污、锈迹等污物, 并在焊件表面涂上一层飞溅防粘剂, 在喷嘴上涂一层喷嘴防堵剂。2) 将CO2 气瓶倒置1 2h, 使水分下沉, 每隔0.5h 放水1 次, 放2 3 次。3) 根据焊接工艺试验编制焊接工艺。焊丝ER 5026, 1. 0 mm , L 2 mm , 焊机KRII350。4) 采用左焊法。2.3焊接操作工艺2.3.1对接焊缝操作工艺1) 由于CO 2 气保焊熔深大, 在板厚小于12mm时均可用工形坡口(不开坡口) 双面单道焊接。对于开坡口的对接接头, 若坡口较窄, 可多层单道焊; 若坡口较宽, 可采用多层多道焊。2) 焊接过程中, 焊枪横向摆动时, 要保证两侧坡口有一定熔深, 使焊道平整, 有一定下凹, 避免中间凸起, 这样会使焊缝两侧与坡口面之间形成夹角,产生未焊透、夹渣等缺陷。3) 要控制每层焊道厚度, 使盖面焊道的前一层焊道低于母材1. 5 2. 5 mm , 并一定不能熔化坡口两侧棱边, 这样盖面时可看清坡口, 为盖面创造良好条件。4) 盖面焊焊接时, 焊前应将前一层凸起不平的地方磨平, 焊枪摆动的幅度比填充层要大一些, 摆动时幅度应一致, 速度要均匀, 要特别注意坡口两侧熔化情况, 保证熔池边缘超过坡口两侧棱边, 并不大于2 mm , 以避免咬边。5) 若每层用多道焊时, 焊丝应指向焊道与坡口、焊道与焊道的角平分线位置, 并且焊道彼此重叠不小于焊道宽度的1? 3。2.3.2 角焊缝操作工艺1) 角焊缝焊接时, 易产生咬边、未焊透、焊缝下垂等缺陷, 所以应控制焊丝的角度。等厚板焊接时,焊丝与水平板的夹角为40 50。不等厚板时, 焊丝的倾角应使电弧偏向厚板, 板厚越厚, 焊丝与其夹角越大。2) 对于焊脚为6 8 mm 的角焊缝, 采用单层单道焊, 焊枪指向(焊丝) 距根部1 2 mm 处。对于焊脚为6 mm 的焊缝, 采用直线移动法焊接, 对于焊脚为8 mm 的焊缝, 焊枪应作横向摆动, 可采用斜圆圈形运丝法焊接。3) 对于焊脚为10 12 mm 的角焊缝, 由于焊脚较大, 应采用多层焊, 焊2 层。焊接时第1 层操作与单层焊相同, 焊枪与垂直板夹角减少并指向距根部2 3 mm 处, 这时, 电流比平常时稍大, 目的是为了获得不等焊脚的焊道; 焊接第2 层时, 电流比第1层稍少, 焊枪应指向第1 层焊道的凹陷处, 直至达到所需的焊脚。4) 对于焊脚为15 mm 的角焊缝应采用多层多道焊, 即焊接3 层。需要注意的是: 操作时, 每道的焊脚大小应控制在6 7 mm 左右, 否则, 焊脚过大, 易使熔敷金属下垂, 在水平板上产生焊瘤, 在立板上产生咬边。焊枪角度及指向应保证最后得到等脚和光滑均匀的焊缝。2.4焊接工艺中需注意的问题在生产中我们发现有不少人, 不仅是焊工、检验员, 甚至还有焊接技术员混淆了焊脚与焊脚尺寸及焊缝厚度3 者之间的关系。焊工把焊脚误认为焊脚尺寸, 检验员把焊缝厚度当焊脚来测量检验, 使得实际焊脚超过设计要求的尺寸, 在质量记录中又把其当成焊脚尺寸加以记录。还有的技术人员在焊接工艺文件中要求焊脚尺寸为多少等, 这些都是错误的。实际上, 焊脚是指角焊缝的横截面中, 从一个直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离, 焊脚尺寸为在角焊缝横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度, 而焊缝厚度则是在焊缝横截面中,从焊缝正面到焊缝背面的距离。因此, 工艺文件上、焊缝符号中要求的角焊缝外形尺寸是焊脚而不是焊脚尺寸, 更不是焊缝厚度。第3章 全位置自动化焊接技术的两大因素3.1硬件因素3.1.1自动焊接设备在压力容器组装时，需要对容器的不同部位进行焊接，因焊缝类型较多，在焊接生产过程中往往涉及到多种自动焊接设备，如电渣焊机、气体保护焊机(CO2焊机和氩弧焊机等)、埋弧焊机、等离子焊机等。如何使得焊接设备具有自动化、智能化功效，以提高压力容器焊接自动化程度，是国内外焊接学者研究的重要内容。我国压力容器焊接自动化技术发展较晚，起始于20世纪五、六十年代，到目前为止，取得了很大的成就。整个行业采用的各种自动焊机越来越多地替代了手工焊机。2002年，国产自动和半自动焊机已占焊机总量的20.551，其中，MIGMAG焊机较上年增长63.12，TIG焊机较上年增长19.24，埋弧焊机较上年增长135.36。传统的电弧焊机在国内已经成批生产晶闸管式弧焊整流器，但与国外相比，缺少热启动、数显等功能；对于MIGMAG焊机，国内已经拥有各种气体保护电弧焊机，在已经发展的逆变式MIG焊机上增加了波形控制技术，并且采用计算机控制，能够适应压力容器全位置焊接的要求；数字控制的埋弧自动焊机的研究2，其焊接电源的输出特性、送丝速度和焊接速度均采用数字控制算法调节，引弧、焊接、收弧采用过程控制软件控制。但目前国内埋弧焊机的最大额定容量只限于2000A以下，处于发展阶段。逆变焊机作为一种新技术和新工艺，被国内外公认为最先进的焊机，具有优良的焊接性能和电气性能，适用于各种不同的弧焊方法和压力容器多位置焊接3。20世纪70年代末出现晶闸管逆变焊机，主要应用于手工电弧焊和TIG焊工艺。新一代逆变焊机采用功率晶体管、MOSFET、IGBT等为开关器件，同时运用高频PWM开关技术和微电子技术。逆变焊机在国外已经得到很大的应用，美国、日本逆变焊接的应用程度已达到30。我国的逆变焊机研究始于20世纪80年代，目前已经形成三代产品，第一代是以晶闸管为主开关器件的弧焊逆变器，其逆变频率为20005 000 Hz；第二代是以GTR和MOSFET为主歼关器件的弧焊逆变器，其逆变频率为2050 kHz；第三代为IGBT弧焊逆变器，逆变频率为2030 kHz。逆变焊机由于具有其独特的优势，在国内压力容器行业的应用前景是十分乐观的。如东方锅炉厂、兰州石油化工机械厂等先后引进国外的TIG、CO2及MMAW逆变焊机，已用于锅炉、压力容器的全位置焊接。我国在“七五”期间，各锅炉厂从瑞典等国引进全位置自动焊机，如上海、武汉等锅炉厂从德国引进KOMESMA800、1600等型号膜式水冷壁专用成套焊机。20世纪90年代初，国内已研制出多头埋弧自动焊机和多头MAG自动专用焊机，目前国内已有卜多家锅炉厂使用国产模式水冷壁专用焊机4。2002年国内专用成套焊接设备较上年同期增长了67.63。现代焊接机器人大多为柔性自动化工作站或焊接生产线，由焊接机器人、焊接电源、焊接工艺装备、上下料机械手等不同组合，以及离线CAD仿真编程构成，用微机对其系统进行控制。据有关报道，2002年全球机器人生产总价值超过80亿美元，预计每年将以14.7的速度上升。而弧焊机器人作为典型的程序控制柔性焊接系统，具有效率高、质量稳定等优点，在压力容器焊接领域受到高度重视5。柔性焊接机器人工作站随着其价格的不断降低将在我国逐步推广应用，代表了成套焊接设备的微机自动化控制技术的一个发展方向。综上所述，埋弧自动焊机、气体保护焊机和逆变焊机对于压力容器行业来说具有较好的应用前景，专用成套自动焊接设备正逐渐应用于各锅炉、压力容器制造业。除此之外，一些工艺设备的改进，诸如液压封头简体对装设备、万向焊接转台、电渣焊拼板的液压卡架装置和小直径筒体纵缝环缝自动焊装置等，在很大程度上也提高了压力容器焊接自动化程度。3.1.2自动化焊接方法对于压力容器的组装焊接，目前投入生产使用的材料主要包括碳素钢、低合金钢和高合金钢等。常用的方法主要有手工电弧焊、电渣焊、气体保护焊和埋弧焊等，以适用于不同材质和厚度的压力容器焊接。弧焊作为一种传统的焊接工艺，在焊接速度和焊接热量输入等自身因素上改善程度有限，提高弧焊自动化水平的关键在于弧焊设备的机械自动化水平。目前，手工电弧焊虽然还少量地应用于压力容器的焊接，但由于其自动化程度较低，生产效率不高以及焊接质量欠佳等原因而逐渐减少。气体保护焊具有电弧热量集中，熔池小，结晶快以及焊接过程无熔渣等优点，有利于实现全位置和薄板焊接，能够方便实现焊接过程的机械化和自动化。CO2是一种高效率焊接方法，根据焊丝不同分为实芯焊丝和药芯焊丝CO2气保焊，目前在国外发达国家应用较为普遍。国内于20世纪80年代开始得到应用和推广。基于CO2气体保护焊单面焊双面成形技术的研究6，对CO2气保焊在压力容器的推广具有积极意义；药芯焊丝和CO2气保焊的研究和应用7，实现了球罐制造过程中的低成本、高效率自动焊。我国石油天然气第七建设公司从美国引进了球罐药芯焊丝全位置自动焊接技术8，焊接熔敷效率高，速度快，改善了焊接条件。TIG焊接技术主要用于焊缝密封性能和力学性能要求高的压力容器，由于脉冲TIG焊具有较宽的电流调节范围，通过脉冲参数的调节，可精确控制电弧能量及其分布，从而对熔深体积和形状进行精确的控制，能较好地实现压力容器的全位置焊接。堆焊技术主要用于厚壁压力容器的焊接，包括加冷焊丝双丝自动电弧堆焊、双丝间接电弧自动堆焊、单丝或双丝横向等速摆动气体保护自动堆焊、带极埋弧自动堆焊以及双热丝等离子堆焊等。带极埋弧堆焊(SAW)由于母材熔深较浅且比较均匀，对工件表面质量要求较低，被国际誉为压力容器内壁堆焊的主要方法。随着科技的进步，最近又出现了一种高速带极堆焊法(HSW)，与带极埋弧堆焊(SAW)和带极电渣堆焊(ESW)相比较，其堆焊层边界晶粒细小，杂质含量低，是一种经济性较好的堆焊方法9。窄间隙焊接技术是为解决厚板焊接，提高焊接接头性能，节省焊接材料所研究出来的焊接方法。其焊丝细小，熔池小，可进行全位置焊接，易于实现焊接过程的自动化。该技术采用脱渣性良好的焊剂，并且采用焊丝校正机构，目前国外已经发展了一些脱渣性良好的碱性烧结焊剂，如86435DIN8857、KBl20等；日本在进行窄间隙焊接时，采用由弯丝板构成的电弧机械摆动装置，使电弧产生波形；神户制钢所研制出了“扭弧”法，采用两根互成麻花状的焊丝，无需特殊的焊丝摆动装置。国内对此也有研究，伍小龙10等人对于厚壁容器的焊接采用双丝窄间隙埋弧焊，该设备具有焊前预置参数、自动稳定焊接电压、焊接电流和焊接速度的功能，采用闭环控制，并且设有高度和横向自动跟踪系统，实现焊缝的自动焊接。激光被誉为20世纪中可以与半导体相媲美的发现，激光焊接是利用经聚焦的高功率密度的激光束为热源的特种方法，具有极高的能量密度，由于其HAZ区极小，能焊接几乎所有的金属，可以进行全位置焊接。目前，该方法主要应用于汽车、航空以及电子、精密仪器等高科技领域。随着高功率激光器的出现，激光自动焊接技术正向厚壁焊接发展。但由于其价格昂贵，并且设备笨重，在压力容器行业的应用前景还不容乐观。据统计11，2001年国内共生产各类焊材约130余万吨，除出口以外，实际消耗约125万吨。其中焊条约100万吨，占焊材总量中约77；埋弧焊材约12万吨，占9.2；气体保护实芯焊丝约14万吨，占10.8；药芯焊丝约1.6万吨，仅占焊材总量中的1.2。而日本在近20年中焊条产量逐年下降，主要发展自动化、半自动化焊材。如1999年焊条产量仅占焊材总量约19，埋弧焊材占12，气体保护实芯焊丝占38；药芯焊丝占31。其自动焊材高于我国现有水平。3.2软件因素3.2.1焊接控制技术现代焊接自动化的主要标志是焊接过程控制系统的智能化、焊接生产系统的柔性化以及焊接生产系统的集成化。近年来焊接自动控制技术在国内外发展很快，同时也受到高度的重视，已成为焊接技术的一个独立分支。由于可编程序控制器、微处理机和自动控制技术、计算机技术等在焊接生产中的应用，使压力容器制造过程中焊接自动化技术得到了很大发展。现代高精度的自动控制系统，如最优控制系统、自适应控制系统及自学习控制系统等，已在工业生产中得到应用。在全位置TIG焊管机规范参数控制过程中，改变了传统的TIG管焊机焊接电流参数分段控制模式，采用单片机技术，通过抛物线拟合算法形成平滑的焊接电流规范参数曲线，实现全位置TIG管焊机焊接电流的平滑调节，精确控制电弧能量及其分布。通过试验证明了该控制技术对于压力容器全位置焊接的可行性。焊缝跟踪是焊接自动化控制系统的一个重要组成部分，对实现压力容器生产过程的焊接自动化意义深远。目前，应用于焊缝跟踪系统主要包括接触式和非接触式两种类型。接触式跟踪系统分为探头式和靠模式跟踪系统。探头式接触传感器以导杆或导轮在焊炬前探测焊缝位置，结构简单，操作直接，抗干扰能力强。但焊接厚板压力容器时，点固焊点会使传感器发生阻塞现象，筒体存在的椭圆度会引起传感器发生轴向移动。靠模式跟踪系统能较好解决这个问题，它利用同步运动原理，通过横向跟踪、纵向跟踪和微调系统保持导电嘴和焊缝之间距离不变，能够应用于圆筒状压力容器的焊接，实现环缝焊接自动化。但有时会因坡口及焊缝的加工装配不均匀而影响传感器的测量精度。非接触式跟踪系统分为超声波式、声发射式、光电式、电弧传感和视觉传感式跟踪系统。非接触式跟踪系统与其它学科联系紧密，目前国内外学者对此进行了不同内容和程度的研究。直接电弧式跟踪系统是从焊接电弧自身直接提取焊缝位置偏差信号，实时性好，不需要在焊枪上附加任何装置，焊枪运动的灵活性和可达性最好，尤其符合焊接过程低成本自动化的要求。目前国外发达国家主要采用的方法是通过测量焊接电流，、电弧电压和送丝速度。来计算工件与焊丝之间的距离H，并应用模糊控制技术实现焊缝跟踪。但由于电弧式跟踪只能获得焊接区的局部信息，不能获得焊炬高度匹配度、焊根间隙和焊缝形式等重要信息，因而限制了其使用范围。文献12提出了一种新型焊缝跟踪系统，通过在Mz-1000埋弧焊机上进行对焊缝坡口检测的焊缝跟踪试验，可以满足压力容器制造的需要。该系统采用非接触式超声波跟踪传感器，传感器具有抗干扰能力强、成本低等特点，在低成本焊接自动化具有较好的应用前景。据日本焊接技术学会的调查结果显示，领导未来焊缝跟踪的传感器主要是光学传感器，其中以视觉传感器最引人注目。基于CCD视觉焊缝跟踪系统可以用于埋弧焊、等离子弧焊等多种焊接方法和设备中。但鉴于焊接过程的应用环境恶劣，传感器要受到弧光、高温、烟尘、飞溅、振动和电磁场的干扰，使传感器的精度、抗干扰性能和灵敏度受到不同程度影响。虽然迄今为止已研究出多种自动跟踪方法，但大多还处在实验室阶段。目前，国内外还有对电子束焊自动熔透及焊缝跟踪、CO2气体保护焊焊缝跟踪、激光超声感应自动跟踪等进行研究13。随着计算机信息技术的发展和新型传感方式的研究，焊缝跟踪技术将会在压力容器行业得到广泛的应用，从而进一步提高压力容器焊接过程的自动化和智能化程度。3.2.2人工智能技术及专家系统人工智能技术引入焊接设备形成了焊接设备的智能控制系统，这一领域具有代表性的焊接过程是模糊控制系统、神径网络控制系统和焊接专家系统。在高性能波控焊接电源基础上发展智能化的焊接设备，是今后焊接设备的发展方向。如Ill-S00kim和Joon-SikSon等人将人工神经网络引入GMA焊接方法来预测焊接区宽度，拓宽了GMA焊接的应用领域。未来的焊缝跟踪技术将具有智能性的模糊控制和神经网络等手段渗透到焊缝跟踪控制中，以增强非线性系统控制的准确性。焊接工程中专家系统的建立成为智能化焊接设备的研究基础，以焊接机器人为核心的柔性智能焊接自动化技术的广泛应用，焊接专家系统的普及已是国内外公认的发展方向。焊接领域中专家系统研究始于20世纪80年代中期，最早报道的是美国科罗多矿业学院(CSM)与美国焊接研究所(AWL)联合开发的焊接材料选择系统Weldselector。目前，英国、日本和德国等一些工业发达国家相继开展了这方面的工作，主要集中在工艺制定、缺陷分析、材料选择和设备选择等方面。其中有关工艺选择及工艺制定软件约占70。在焊接过程实时控制方面，美国Adaptive Technologies公司开发的Camtech100和Adaptitech1000可完成零件定位、焊接操作和质量检查等功能，系统能根据来自传感器的光、温度、电弧等信息，自动调整焊接路径、线能量、送丝速度和摆动参数等，并可优化多道焊参数。日本NKK公司开发的“焊接参数控制专家系统”可给出最优焊接参数，进而控制焊接设备，以保证恒定的熔深及焊接高度。目前国际上已形成多种商品化产品，且有广阔的发展与应用前景。经过近几年的努力，我国的焊接软件研究与应用已取得可喜的成果。清华大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、天津大学等在这领域进行过一系列研究，并相继开发了不同类型的应用软件，其中清华大学开发的“通用型弧焊工艺专家系统QHWES”因其较强的适应性和再开发能力而独具特色。吕波人开发的压力容器焊接专家系统，在锦西化工机械厂和金州重型机械厂取得良好的效果。第4章 展望目前，全位置焊接自动化技术在国际上已经获得了广泛应用。我国压力容器焊接技术的发展主要经历以下几个阶段：手工电弧焊阶段、自动焊应用阶段、焊接低合金高强度钢制容器阶段以及压力容器大型化和焊接新技术发展阶段。在压力容器的制造过程中，积累了许多经验，其焊接自动化水平得到了发展。但与国际上工业发达国家相比，总体技术水平仍存在一定差距。为了最大限度地实现压力容器生产过程的自动化焊接，提高压力容器的制造水平，对其焊接自动化技术的应用研究还有待进一步提高。4.1硬件方面大部分焊接过程都需要一种特定静态和动态性能的电源。研究适应于焊接过程控制的新型电子型电源是目前焊接设备的发展方向。应用于压力容器的自动焊接设备在国际上发展较快，作为比较，我国在焊接生产中大量使用的是手工电弧焊，焊机的机械化水平和自动化水平较低。国内应加大高性能焊接电源、自动焊材(药芯焊丝、实芯焊丝)的研究开发力度；对传统焊接工艺设备进行智能改进，如以埋弧自动焊为代表的焊接方法设置参数自动调节器、熔深自动调节装置、焊缝跟踪系统以及程序自动控制系统等功能，以满足压力容器全位置焊接、智能控制的基本要求；新型焊接工艺方法(窄间隙焊、电子束焊、激光焊和现场组装自动焊接技术等)集微观、宏观技术为一体，为压力容器自动焊接技术领域提供了新的途径。焊接机器人是机器人与现代焊接技术相结合，用以完成焊接作业任务的典型机电一体化产品，它的开发和利用可视为焊接自动化的重要标志。用先进的计算机技术、自动化控制技术、信息技术来改造大量老设备，设计出自动化程度高、效率高和精度高的先进焊接控制系统是焊接自动化研究的重要方向。4.2软件方面提高焊接质量、改善劳动条件、提高劳动生产率，已成为所有焊接工作者的强烈愿望。焊接过程是特定能量转换条件下进行的化学和物理冶金过程，不同的焊接方法意味着不同的冶金过程和能量转换过程。焊接过程控制就是通过焊接冶金过程的特征来控制其能量转换条件。压力容器焊接过程的控制要求由简到繁，功能越来越强，精度越来越高，体现了生产力发展的进步和趋势。自