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    工程机械行业应用方案
    金属焊接与加工 工程机械行业应用方案
    工程机械行业应用方案

    一、工程机械概况

    1、工程机械是一个国家的战略支柱型产业。

    随着我国进入经济高速发展、城市化快速推进的过程,工程机械也进入了大发展阶段,在我国的现代化建设中占据重要地位。随着近些年我国的发展,我国的工程机械行业已经成为全球最大的工程机械加工和制造大国。我国的工程机械加工制造企业也从最初的技术含量较低、粗放式发展进入到发展核心技术、健康持续发展的阶段。工程机械加工中机械焊接工艺是重要的核心技术,工程机械加工制造企业为提高自身的核心竞争力,开始注重其机械焊接工艺的发展。工程机械焊接工艺的进步能够提高机械焊接的生产效率,提高机械产品的质量和稳定性、降低生产成本等优势。

    2、工程机械是用于工程建设的施工机械的总称。

    在世界各国,对这个行业的称谓基本雷同,其中美国和英国称为建筑机械与设备,德国称为建筑机械与装置,俄罗斯称为建筑与筑路机械,日本称为建设机械。在中国部分产品也称为建设机械,而在机械系统根据国务院组建该行业批文时统称为工程机械,一直延续到现在。

    3工程机械分类

    各国对该行业划定产品范围大致相同,中国工程机械与其他各国比较还增加了铁路线路工程机械、叉车与工业搬运车辆、装修机械、电梯、风动工具等行业。广泛用于建筑、水利、电力、道路、矿山、港口和国防等工程领域,种类繁多。它主要用于国防建设工程、交通运输建设,能源工业建设和生产、矿山等原材料工业建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。 

    中国工程机械行业产品范围主要从通用设备制造专业和专用设备制造业大类中分列出来。1979年由国家计委和第一机械工业部对中国工程机械行业发展编制了“七五”发展规划,产品范围涵盖了工程机械大行业18大类产品,包括: 

    (1)挖掘机械  如单斗挖掘机(又可分为履带式挖掘机和轮胎式挖掘机)、多斗挖掘机(又可分为轮斗式挖掘机和链斗式挖掘机)、多斗挖沟机(又可分轮斗式挖沟机和链斗式挖沟机)、滚动挖掘机、铣切挖掘机、隧洞掘进机(包括盾构机械)等 

    (2)铲土运输机械 如推土机(又可分为轮胎式推土机和履带式推土机)、铲运机(又可分为履带自行式铲运机、轮胎自行式铲运机和拖式铲运机)、装载机(又可分为轮胎式装载机和履带式装载机、平地机(又可分为自行式平地机和拖式平地机)、运输车(又可分为单轴运输车和双轴牵引运输车)、平板车和自卸汽车等。

           (3)工程起重机械  如塔式起重机、自行式起重机、桅杆起重机、抓斗起重机等。

           (4)工业车辆    

           (5)压实机械  如轮胎压路机、光面轮压路机、单足式压路机、振动压路机、夯实机、捣固机等。

           (6)桩工机械  如钻孔机、柴油打桩机、振动打桩机、破碎锤等。

           (7)凝土机械  如混凝土搅拌机、混凝土搅拌站、混凝土搅拌楼、混凝土输送泵、混凝土搅拌输送车、混凝土喷射机、混凝土振动器、钢筋加工机械等。

           (8)钢筋和预应力机械  

           (9)装修机械

          (10)凿岩机械  如凿岩台车、风动凿岩机、电动凿岩机、内燃凿岩机和潜孔凿岩机等

          (11)路面机械  如平整机、道碴清筛机等。

          (12)铁路线路机械

          (13)掘进机械

          (14)市政工程与环卫机械

          (15)军用工程机械

          (16)电梯与扶梯

          (17)工程机械专用零部件

          (18)其它专用工程机械  如架桥机、气动工具(风动工具)等。 

     

    二、我国工程机械产业分布情况:

    中国工程机械产业90%集中在东部地区和湖南、四川、广西等地区,主要生产协作配套企业也是围绕这些地区发展的。具体包括:以徐工集团为核心的徐州地区工程机械产业群;以中联重科、三一集团、山河智能等企业为龙头的湖南长沙市工程机械产业群;以山推、临工、方圆、小松、大宇等济宁、临沂、青州为集聚中心的山东工程机械产业群;以安徽合力、日立建机(中国)、常林股份、杭叉、小松(常林)、现代、龙工、上海华建等知名企业为代表的长三角工程机械产业群。近几年,三一、玉柴、柳工等企业先后到长三角落户办厂或兼并企业,使长三角地区成为中国工程机械行业重要的集群和产品集散地;另外,四川成都、新津、泸州产业集群;广西柳州、玉林产业集群;厦门、晋江、泉州产业集群;京津冀豫产业集群;沈阳、抚顺产业集群基地等也是中国工程机械很有发展活力的地区。

    民营经济、中小企业获得长足发展。在“十一五”期间,以三一重工、龙工、山河智能、南方路机和改制后的杭叉集团、北方交通、南阳路德、抚顺永茂等为代表的一批民营企业,充分发挥其机制灵活、社会负担小、自主决策能力强的优势,善于抓住发展机遇,充分利用社会资源,已发展成为行业的骨干力量。在零部件行业,以江苏恒力、方圆支撑、赛克斯等为代表的民营企业异军突起,正在担当着部分关键零部件的攻关任务,并且已经初见成效。

     

    三、焊接在工程机械中的现状

    作为四大工艺技术之一的焊接工艺为人类社会的发展起着越来越重要的作用,尤其对以钢材为绝对主材的工程机械行业来说,更是不可或缺的力量。目前,工程机械正朝着大型化、专业化、智能化发展,焊接结构件实物及外观品质日益成为工程机械最为重要的工艺技术水平的标志。

        1、工程机械焊接结构件及其特点

        工程机械产品中焊接结构件占据主要位置, 一般约占整个机械设备重量的 50% 到 70% , 机械焊接结构件的质量直接关系到整个机械设备的质量 、 性能和稳定性 。 工程机械的焊接结构件主要包括车架类结构件 、 转台类结构件以及壁架类结构件三种 。 焊接结构件的设计和制造能力已经成为工程机械制造企业的重点研究内容, 这也是提高焊接质量和水平的重要组成 。随着工程机械加工行业间的竞争的加剧, 专业化 、 智能化 、 自动化已经成为目前工程机械加工生产的主要发展方向 , 这也对工程机械焊接结构件有了更高的要求。工程机械焊接件主要有以下特点:

             ①尺寸大、厚板焊接焊缝多,为了提高大型工程机械设备的使用性能,工程机械行中应用大尺寸和厚板焊接焊缝较多(如起重机单件板长已达15m、最大板厚达80~lOOm m ),这就对焊接焊缝形成的质量要求更高;

             ②高强度焊接结构件和薄板的增加, 高强度钢材的使用对减轻工程机械设备重量 、 提高工程机械设备性能帮助很大,但是这些材料焊接性能较差,这对焊接工艺和焊接设备的稳定性、 可靠性提出了更高要求(如起重机上应用的板材屈服强度已达1300M P a,未来还会用到14 0 0 M P a甚至更高强度要求的材料 ) 

             ③ 由于工程机械设备逐渐应用 于更多的行业和领域且多为重载设备,对焊缝的强度要求较高 ,如平面 I型对接焊缝 、 对称双边坡1:3焊缝 、T形焊缝及单边坡口焊缝等 。

             ④ 双边焊接需要工件变位为提高焊缝的焊接强度 , 多数关键焊缝采用双边焊接形式提 高焊缝的强度。为确保焊缝品质、控制焊接变形,焊接工艺过程要求工件频繁翻转变位 。

             ⑤桁架类焊缝焊接复杂 桁架结构是工程机械行业一种重要的臂架类结构,焊缝多 、位置和形状复杂 。这类焊缝的焊接是目前行业需要解决的自动化焊接难题 。

        2. 焊接工艺

             ①目前,工程机械行业所需的焊接设备主要是直流手工弧焊机、CO2焊机和埋弧焊机。我国工程机械行业普遍采用自动和半自动CO2+Ar混合气体保护焊。薄板件主要采用细丝气体保护焊,焊丝φ0.8~φ1.0mm,主要焊丝牌号为H08Mn2SiA,应用的领域是驾驶室、发动机罩等覆盖件;中厚板的焊接,富氩混合气体保护焊占90%以上,焊丝一般采用φ 1.2mm,φ 1.6mm的焊丝由于刚度大、使用不方便,有逐渐减少的趋势;个别壁厚40mm以上的结构件采用埋弧焊,如压路机钢轮、装载机轮辋等。

             ②低能耗的IGBT逆变焊机已经形成普遍推广的势头,经过实际测试,逆变焊机比非逆变焊机节能6~8kW?h/盘。非逆变焊机在工程机械行业保有量还很多如果在行业上推广应用,每年可以为国家节能6000万kW?h。

             ③国内数字化焊接电源刚开始推广,所占比例不到5%,而国外使用数字化焊接电源的比例达到25%~30%。数字电源的优势在于可实现智能控制和集中控制,可固化焊接参数,提高焊接质量的稳定性和一致性。

        3.我国工程机械焊接技术的发展趋势

             ①数字化焊接机控制  

             全数字化控制技术大大提高了焊机的控制精度。

             ② 智能化焊接控制   

             将激光、视觉、传感、检测、图像处理及计算机等智能控制技术应用于焊接自 动化装备中,使其能在各种复杂、变化的焊接工况下,自动调整焊接轨迹和工艺参数,实现高质量、高效率的焊接智能控制。其配备的焊接专家系统,允许操作者输入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工艺条件,自动生成焊接工艺

             ③ 网络化系统集成  

              焊接加工过程和质量、生产管理等信息通过网络实现数字一体化管理,利用计算机技术、远程通信等技术, 实现脱机编程、远程监控、诊断和检修。

             ④ 焊接自动化和焊接机器人    

              随着焊接自动化水平的提高与应用,焊接机器人、焊接变位机、焊接专机、组焊一体式变位机的应用越来越广泛,它可以实现柔性化生产,生产便于控制,提高焊接效率,有效降低工人的劳动强度,提升焊缝质量, 并能有效保证焊接质量的稳定性和一致性。