计算机技术在金属结构焊接领域中的应用

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1、计算机技术在金属结构焊接领域中的应用【内容】计算机技术的飞速发展将人类社会推进了电子信息化时代，在给经济建设和人民生活各方面造成巨大影响的同时，也对焊接行业进行了巨大的渗透，深入焊接技术、焊接工艺、生产管理等个个方面。本文针对金属结构焊接领域计算机技术的应用进行了研究，并展望了今后发展趋势。　　【关键词】金属结构焊接工艺计算机技术应用范围　　　　1引言　　近年来，随着计算机技术的飞速度发展，社会经济建设和人民日常生活都随之发生着巨大的改变。在金属结构焊接领域，计算机技术以极快的速度向焊接科研、生产、管理等领域不断渗透，在焊接过程控制

2、、焊接结构设计与制造、焊接工艺管理、焊接自动化控制、焊接数值模拟、焊接质量预测等方面，都得到了极大的应用，为提高焊接工艺技术和焊接质量创造了平台基础。　　2计算机技术在焊接设备中的应用　　计算机技术与焊接设备的融合出现了数字化焊接设备，早期的数字化焊接设备大多采用单片机、DSP等数字芯片进行，可以很方便利和通讯接口，实现PC机与数字化焊机、数字化焊机与机器人等之间的通讯，实现数字化焊机内部送丝机、水冷装置、焊枪的数字化控制，提供更高的控制精度和更好的兼容性能。自1998年奥地利Fronius全数字化焊机进入市场以来，新型数字化焊机的

3、研究成为了国内外焊接工的主要研究领域，经过十余年的发展，数字化焊机在人机交互系统方面得到了深入的开发。但是，我国国内数字化焊机的研究还入于起步阶段，现阶段国内自主研发的新型数字化焊机，其性能和功能同国外先进焊机相比还有较大的差距。据资料显示，目前日本拥有两百余万台数字焊接机器人，被广泛应用于汽车制造、航空制造、建筑结构等各个领域，大幅提高了焊接质量和焊接效率，在经济建设中起着至关重要的作用。　　3节能高效焊接工艺及自动化技术　　随着数字化技术的不断成熟，自动化焊接技术得到了巨大的发展，在焊接领域得到广泛的应用，据统计，发达工业国家焊

4、接自动化率已经超过80%，而我国还远远不足，在今后十年，将是我国自动化焊接技术高速发展的十年。在三峡工程、船舶工程、航天工程、西气东输工程等国家大型基础工程的金属结构焊接领域，焊接自动化技术得到了有效的应用，并推动了我国金属结构焊接领域向“高效、自动化、智能化”发展的速度。熔化极气体保护焊取代了传统手工电弧焊成为金属结构焊接主流，高效、节能的自动化智能型逆变焊机使焊机操作更为简单，在提高焊接质量的同时，并有效的减少了操作人员。目前，金属结构焊接自动化研究领域，正着重于焊接过程控制系统的智能化、焊接柔性化技术、焊接电源动感特性等方面，

5、焊接操作正由“技艺”向“科学”迅速演弯。　　4虚拟焊接模拟仿真技术　　焊接是金属结构应用领域最为广泛的材料连接方式之一，在我国应用极为广泛，但在我国金属结构焊接领域，还存在许多落后的焊接工艺，虚拟焊接模仿仿真技术在金属结构焊接领域的应用，利用计算机对焊接数值进行模拟仿真，有效的对传统焊接工艺进行了改进，加速了我国焊接信息化与工业化融合的进程。目前，焊接工艺的仿真，主要采用计算机技术和有限元数值模拟，对焊接温度场、残余应力、焊缝变形等各方面的参数进行模拟，寻找出优化焊接工艺的参数，包括如焊接材料、夹具条件、温控、焊接流程等参数，为改善

6、焊接部件制造，提高焊接质量，优化焊接流程等提供科学依据。目前，虚拟焊接模拟仿真主要集中在焊接温度场的数值模拟、焊接金属学和物理过程的模拟、焊接应力与变形的数值模拟、焊接接头的力学行为和性能的数值模拟、焊缝质量评估的数值模拟、具体焊接工艺的数值模拟等几个方面。　　5焊接质量预测与监控技术　　随着金属结构焊接领域向大型化、高参数方向发展，以及低合金高强钢、中高合金钢等金属材料的广泛应用，对焊接质量的要求越来越高。传统的焊接质量检测都是通过对焊后产品进行检测来保证焊接质量，这种检测方法需要进行大量的重复性试验，造成人力、物力的浪费。计算机

7、技术的深入应用，包括热弹塑性有限元模型预测技术、固有应变法预测技术、基于人工神经X络的预测技、基于数据库技术的预测技术，为焊接变形和残余应力的预测、焊接接头组织性能的预测、焊接裂纹的预测和诊断提供了有效的途径。　　在焊接质量监控方面，早在上世纪九十年代，世界先进工业国家就开始将电弧传感器、视觉传感器等同新的控制策略相结合，在焊接生产线上实现了焊接过程质量的在线监测，相对来说，国内在焊接过程质量在线监测方面的还处于研究阶段。目前，焊接过程质量在线监测主要是通过力学质量信息采集法、声光质量信息采集法、焊接过程电参量信号采集法、视觉质量信

8、息采集法等方法，来实现对焊接过程质量的在线采集，并通过基于图像处理算法的质量评判标准，对瞬时的焊接条件和工艺参数，如接缝装配情况、焊缝成形、位置领头、熔透程度、焊接缺陷等进行反馈，实现对焊接质量的在线监控。　　6结束语　　计算机技术在