一、工程機(jī)械概況
1、工程機(jī)械是一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略支柱型產(chǎn)業(yè)。
隨著我國(guó)進(jìn)入經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、城市化快速推進(jìn)的過(guò)程，工程機(jī)械也進(jìn)入了大發(fā)展階段，在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)中占據(jù)重要地位。隨著近些年我國(guó)的發(fā)展，我國(guó)的工程機(jī)械行業(yè)已經(jīng)成為全球最大的工程機(jī)械加工和制造大國(guó)。我國(guó)的工程機(jī)械加工制造企業(yè)也從最初的技術(shù)含量較低、粗放式發(fā)展進(jìn)入到發(fā)展核心技術(shù)、健康持續(xù)發(fā)展的階段。工程機(jī)械加工中機(jī)械焊接工藝是重要的核心技術(shù)，工程機(jī)械加工制造企業(yè)為提高自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，開(kāi)始注重其機(jī)械焊接工藝的發(fā)展。工程機(jī)械焊接工藝的進(jìn)步能夠提高機(jī)械焊接的生產(chǎn)效率，提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)勢(shì)。
2、工程機(jī)械是用于工程建設(shè)的施工機(jī)械的總稱。
在世界各國(guó)，對(duì)這個(gè)行業(yè)的稱謂基本雷同，其中美國(guó)和英國(guó)稱為建筑機(jī)械與設(shè)備，德國(guó)稱為建筑機(jī)械與裝置，俄羅斯稱為建筑與筑路機(jī)械，日本稱為建設(shè)機(jī)械。在中國(guó)部分產(chǎn)品也稱為建設(shè)機(jī)械，而在機(jī)械系統(tǒng)根據(jù)國(guó)務(wù)院組建該行業(yè)批文時(shí)統(tǒng)稱為工程機(jī)械，一直延續(xù)到現(xiàn)在。
3、工程機(jī)械分類
各國(guó)對(duì)該行業(yè)劃定產(chǎn)品范圍大致相同，中國(guó)工程機(jī)械與其他各國(guó)比較還增加了鐵路線路工程機(jī)械、叉車與工業(yè)搬運(yùn)車輛、裝修機(jī)械、電梯、風(fēng)動(dòng)工具等行業(yè)。廣泛用于建筑、水利、電力、道路、礦山、港口和國(guó)防等工程領(lǐng)域，種類繁多。它主要用于國(guó)防建設(shè)工程、交通運(yùn)輸建設(shè)，能源工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)、礦山等原材料工業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)、農(nóng)林水利建設(shè)、工業(yè)與民用建筑、城市建設(shè)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。
中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品范圍主要從通用設(shè)備制造專業(yè)和專用設(shè)備制造業(yè)大類中分列出來(lái)。1979年由國(guó)家計(jì)委和第一機(jī)械工業(yè)部對(duì)中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展編制了“七五”發(fā)展規(guī)劃，產(chǎn)品范圍涵蓋了工程機(jī)械大行業(yè)18大類產(chǎn)品，包括：
（1）挖掘機(jī)械 如單斗挖掘機(jī)（又可分為履帶式挖掘機(jī)和輪胎式挖掘機(jī)）、多斗挖掘機(jī)（又可分為輪斗式挖掘機(jī)和鏈斗式挖掘機(jī)）、多斗挖溝機(jī)（又可分輪斗式挖溝機(jī)和鏈斗式挖溝機(jī)）、滾動(dòng)挖掘機(jī)、銑切挖掘機(jī)、隧洞掘進(jìn)機(jī)（包括盾構(gòu)機(jī)械）等
（2）鏟土運(yùn)輸機(jī)械 如推土機(jī)（又可分為輪胎式推土機(jī)和履帶式推土機(jī)）、鏟運(yùn)機(jī)（又可分為履帶自行式鏟運(yùn)機(jī)、輪胎自行式鏟運(yùn)機(jī)和拖式鏟運(yùn)機(jī)）、裝載機(jī)（又可分為輪胎式裝載機(jī)和履帶式裝載機(jī)、平地機(jī)（又可分為自行式平地機(jī)和拖式平地機(jī)）、運(yùn)輸車（又可分為單軸運(yùn)輸車和雙軸牽引運(yùn)輸車）、平板車和自卸汽車等。
（3）工程起重機(jī)械 如塔式起重機(jī)、自行式起重機(jī)、桅桿起重機(jī)、抓斗起重機(jī)等。
（4）工業(yè)車輛
（5）壓實(shí)機(jī)械 如輪胎壓路機(jī)、光面輪壓路機(jī)、單足式壓路機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)、夯實(shí)機(jī)、搗固機(jī)等。
（6）樁工機(jī)械 如鉆孔機(jī)、柴油打樁機(jī)、振動(dòng)打樁機(jī)、破碎錘等。
（7）混凝土機(jī)械 如混凝土攪拌機(jī)、混凝土攪拌站、混凝土攪拌樓、混凝土輸送泵、混凝土攪拌輸送車、混凝土噴射機(jī)、混凝土振動(dòng)器、鋼筋加工機(jī)械等。
（8）鋼筋和預(yù)應(yīng)力機(jī)械
（9）裝修機(jī)械
（10）鑿巖機(jī)械 如鑿巖臺(tái)車、風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)、電動(dòng)鑿巖機(jī)、內(nèi)燃鑿巖機(jī)和潛孔鑿巖機(jī)等
（11）路面機(jī)械 如平整機(jī)、道碴清篩機(jī)等。
（12）鐵路線路機(jī)械
（13）掘進(jìn)機(jī)械
（14）市政工程與環(huán)衛(wèi)機(jī)械
（15）軍用工程機(jī)械
（16）電梯與扶梯
（17）工程機(jī)械專用零部件
（18）其它專用工程機(jī)械 如架橋機(jī)、氣動(dòng)工具（風(fēng)動(dòng)工具）等。
二、我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)分布情況：
中國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)90%集中在東部地區(qū)和湖南、四川、廣西等地區(qū)，主要生產(chǎn)協(xié)作配套企業(yè)也是圍繞這些地區(qū)發(fā)展的。具體包括：以徐工集團(tuán)為核心的徐州地區(qū)工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)群；以中聯(lián)重科、三一集團(tuán)、山河智能等企業(yè)為龍頭的湖南長(zhǎng)沙市工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)群；以山推、臨工、方圓、小松、大宇等濟(jì)寧、臨沂、青州為集聚中心的山東工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)群；以安徽合力、日立建機(jī)（中國(guó)）、常林股份、杭叉、小松（常林）、現(xiàn)代、龍工、上海華建等知名企業(yè)為代表的長(zhǎng)三角工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)群。近幾年，三一、玉柴、柳工等企業(yè)先后到長(zhǎng)三角落戶辦廠或兼并企業(yè)，使長(zhǎng)三角地區(qū)成為中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)重要的集群和產(chǎn)品集散地；另外，四川成都、新津、瀘州產(chǎn)業(yè)集群；廣西柳州、玉林產(chǎn)業(yè)集群；廈門、晉江、泉州產(chǎn)業(yè)集群；京津冀豫產(chǎn)業(yè)集群；沈陽(yáng)、撫順產(chǎn)業(yè)集群基地等也是中國(guó)工程機(jī)械很有發(fā)展活力的地區(qū)。
民營(yíng)經(jīng)濟(jì)、中小企業(yè)獲得長(zhǎng)足發(fā)展。在“十一五”期間，以三一重工、龍工、山河智能、南方路機(jī)和改制后的杭叉集團(tuán)、北方交通、南陽(yáng)路德、撫順永茂等為代表的一批民營(yíng)企業(yè)，充分發(fā)揮其機(jī)制靈活、社會(huì)負(fù)擔(dān)小、自主決策能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，善于抓住發(fā)展機(jī)遇，充分利用社會(huì)資源，已發(fā)展成為行業(yè)的骨干力量。在零部件行業(yè)，以江蘇恒力、方圓支撐、賽克斯等為代表的民營(yíng)企業(yè)異軍突起，正在擔(dān)當(dāng)著部分關(guān)鍵零部件的攻關(guān)任務(wù)，并且已經(jīng)初見(jiàn)成效。
三、焊接在工程機(jī)械中的現(xiàn)狀
作為四大工藝技術(shù)之一的焊接工藝為人類社會(huì)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用,尤其對(duì)以鋼材為絕對(duì)主材的工程機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō),更是不可或缺的力量。目前,工程機(jī)械正朝著大型化、專業(yè)化、智能化發(fā)展,焊接結(jié)構(gòu)件實(shí)物及外觀品質(zhì)日益成為工程機(jī)械最為重要的工藝技術(shù)水平的標(biāo)志。
1、工程機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)件及其特點(diǎn)
工程機(jī)械產(chǎn)品中焊接結(jié)構(gòu)件占據(jù)主要位置， 一般約占整個(gè)機(jī)械設(shè)備重量的 50% 到 70% ， 機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量 、 性能和穩(wěn)定性 。 工程機(jī)械的焊接結(jié)構(gòu)件主要包括車架類結(jié)構(gòu)件 、 轉(zhuǎn)臺(tái)類結(jié)構(gòu)件以及壁架類結(jié)構(gòu)件三種 。 焊接結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和制造能力已經(jīng)成為工程機(jī)械制造企業(yè)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容， 這也是提高焊接質(zhì)量和水平的重要組成 。隨著工程機(jī)械加工行業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)的加劇， 專業(yè)化 、 智能化 、 自動(dòng)化已經(jīng)成為目前工程機(jī)械加工生產(chǎn)的主要發(fā)展方向 ， 這也對(duì)工程機(jī)械焊接結(jié)構(gòu)件有了更高的要求。工程機(jī)械焊接件主要有以下特點(diǎn)：
①尺寸大、厚板焊接焊縫多，為了提高大型工程機(jī)械設(shè)備的使用性能，工程機(jī)械行中應(yīng)用大尺寸和厚板焊接焊縫較多(如起重機(jī)單件板長(zhǎng)已達(dá)15m、最大板厚達(dá)80～lOOm m )，這就對(duì)焊接焊縫形成的質(zhì)量要求更高;
②高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)件和薄板的增加， 高強(qiáng)度鋼材的使用對(duì)減輕工程機(jī)械設(shè)備重量 、 提高工程機(jī)械設(shè)備性能幫助很大，但是這些材料焊接性能較差，這對(duì)焊接工藝和焊接設(shè)備的穩(wěn)定性、 可靠性提出了更高要求(如起重機(jī)上應(yīng)用的板材屈服強(qiáng)度已達(dá)1300M P a，未來(lái)還會(huì)用到14 0 0 M P a甚至更高強(qiáng)度要求的材料 )
③ 由于工程機(jī)械設(shè)備逐漸應(yīng)用 于更多的行業(yè)和領(lǐng)域且多為重載設(shè)備，對(duì)焊縫的強(qiáng)度要求較高 ，如平面 I型對(duì)接焊縫 、 對(duì)稱雙邊坡1：3焊縫 、T形焊縫及單邊坡口焊縫等 。
④ 雙邊焊接需要工件變位為提高焊縫的焊接強(qiáng)度 ， 多數(shù)關(guān)鍵焊縫采用雙邊焊接形式提 高焊縫的強(qiáng)度。為確保焊縫品質(zhì)、控制焊接變形，焊接工藝過(guò)程要求工件頻繁翻轉(zhuǎn)變位 。
⑤桁架類焊縫焊接復(fù)雜 桁架結(jié)構(gòu)是工程機(jī)械行業(yè)一種重要的臂架類結(jié)構(gòu)，焊縫多 、位置和形狀復(fù)雜 。這類焊縫的焊接是目前行業(yè)需要解決的自動(dòng)化焊接難題 。
2. 焊接工藝
①目前，工程機(jī)械行業(yè)所需的焊接設(shè)備主要是直流手工弧焊機(jī)、CO2焊機(jī)和埋弧焊機(jī)。我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)普遍采用自動(dòng)和半自動(dòng)CO2+Ar混合氣體保護(hù)焊。薄板件主要采用細(xì)絲氣體保護(hù)焊，焊絲φ0.8～φ1.0mm，主要焊絲牌號(hào)為H08Mn2SiA，應(yīng)用的領(lǐng)域是駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等覆蓋件；中厚板的焊接，富氬混合氣體保護(hù)焊占90%以上，焊絲一般采用φ 1.2mm，φ 1.6mm的焊絲由于剛度大、使用不方便，有逐漸減少的趨勢(shì)；個(gè)別壁厚40mm以上的結(jié)構(gòu)件采用埋弧焊，如壓路機(jī)鋼輪、裝載機(jī)輪輞等。
②低能耗的IGBT逆變焊機(jī)已經(jīng)形成普遍推廣的勢(shì)頭，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，逆變焊機(jī)比非逆變焊機(jī)節(jié)能6～8kW?h/盤。非逆變焊機(jī)在工程機(jī)械行業(yè)保有量還很多如果在行業(yè)上推廣應(yīng)用，每年可以為國(guó)家節(jié)能6000萬(wàn)kW?h。
③國(guó)內(nèi)數(shù)字化焊接電源剛開(kāi)始推廣，所占比例不到5%，而國(guó)外使用數(shù)字化焊接電源的比例達(dá)到25%～30%。數(shù)字電源的優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)智能控制和集中控制，可固化焊接參數(shù)，提高焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。
3.我國(guó)工程機(jī)械焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
①數(shù)字化焊接機(jī)控制
全數(shù)字化控制技術(shù)大大提高了焊機(jī)的控制精度。
② 智能化焊接控制
將激光、視覺(jué)、傳感、檢測(cè)、圖像處理及計(jì)算機(jī)等智能控制技術(shù)應(yīng)用于焊接自 動(dòng)化裝備中，使其能在各種復(fù)雜、變化的焊接工況下，自動(dòng)調(diào)整焊接軌跡和工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的焊接智能控制。其配備的焊接專家系統(tǒng)，允許操作者輸入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工藝條件，自動(dòng)生成焊接工藝
③ 網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成
焊接加工過(guò)程和質(zhì)量、生產(chǎn)管理等信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)字一體化管理，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、遠(yuǎn)程通信等技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)脫機(jī)編程、遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷和檢修。
④ 焊接自動(dòng)化和焊接機(jī)器人
隨著焊接自動(dòng)化水平的提高與應(yīng)用，焊接機(jī)器人、焊接變位機(jī)、焊接專機(jī)、組焊一體式變位機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它可以實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，生產(chǎn)便于控制，提高焊接效率，有效降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升焊縫質(zhì)量， 并能有效保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。
