数字化监测与控制：优化埋弧焊任务

在现代制造业的生产过程中，焊接技术起着十分重要的作用，它广泛应用于电站、核能、石化、冶金、建筑、桥梁、船舶、汽车、航空航天、电子部件以及日用家电等国民经济各个领域。据不完全统计，工业中约50%的钢结构离不开焊接制造加工。近年来，工业生产的需求推动了新型高效化焊接技术的发展。埋弧焊以其自动化程度高、生产效率高、焊缝成形好、没有弧光辐射等优点，广泛应用于造船、石油化工和压力容器等的制造中^[1-5]。随着国际市场竞争的加剧以及世界范围内对能源的关注，以低能耗、低污染、低排放为基础的“低碳经济”模式已纳入到各国发展的进程中。因此，改善焊接质量，进一步提高焊接过程的自动化和生产率水平越来越受到重视。通过先进新型高速焊接装备技术来完成产品的高质量要求，不仅有利于改造传统产业，推动产业结构升级，而且有利于转变经济发展方式，大幅度降低焊接操作者的劳动强度、提高能源的利用和劳动生产效率。

焊接过程监测与控制是保证焊接产品质量不可缺少的重要措施。一方面，通过监测可以发现制造过程中的质量问题，找出原因，及时消除生产过程中的缺陷，防止类似的缺陷重复出现，减少返修次数，节约工时、材料，从而降低成本；另一方面，根据监测获取的信息和知识，获得能实际使用的最佳的焊接工艺、技术措施及焊接参数，在提高生产效率的同时使焊接产品质量得到保证。

焊接过程监测与控制贯穿整个焊接过程，包括焊前、焊接过程中和焊后成品检验三个阶段。其中，焊接过程中的在线检验与控制显得更为重要，是防止产生缺陷、避免返修的重要环节。由于在实际焊接过程中存在无法预知的随机干扰因素，影响焊接制造质量。因此，在诸多干扰因素可能产生的条件下，需要在焊接过程中采用实时的焊接质量监测与控制来得到比较满意的焊接质量。为了防止焊接过程中由于操作、设备运行原因或其他特殊因素的影响而产生的焊接缺陷，工作人员在焊接生产过程中采用各种技术手段，来实现实时焊接质量监测与控制，其具体内容主要包括：

1）焊接过程中焊接设备的运行情况是否正常。

2）焊接工艺规程和规范的执行情况。(www.xing528.com)

3）焊接夹具在焊接过程中的夹紧是否牢固。

4）操作过程中可能出现的未焊透、夹渣、气孔、烧穿等焊接缺陷。

5）焊接接头质量的中间检验，如厚壁焊件的中间检验等。

传统焊接质量监测与控制主要依靠焊后超声、磁测法、X射线法等无损检测方法或基于切割、拉伸、剪切和冲击试验的破坏性抽检方法^[6，7]，经历一定的检验流程，凭经验调整焊接参数，作为工艺设置的参考。虽然这种焊后检验在埋弧焊工艺质量保证体系必不可少，但不具实时性，无法在线、准确地获取反映焊接质量的关键信息，进而无法把握焊接参数调整的方向和尺度，生产工艺条件稍有偏差，焊缝接头就会出现各种焊接缺陷。随着科技进步促使传统制造工业向先进制造技术方向发展，利用计算机、现代传感、信息等技术，研究和应用贯穿焊接过程的焊接质量在线监测及控制方法，实现对焊接质量信息的快速、准确的在线监测，抑制焊接质量缺陷的产生，并利用先进控制技术对焊接过程各种影响焊接质量的因素进行实时控制，确保高速焊焊接结构质量，实现焊接结构高效化生产，是当前焊接制造质量工程发展的方向^[8-10]。