一、工程機械概況

1、工程機械是一個國家的戰(zhàn)略支柱型產(chǎn)業(yè)。

隨著我國進入經(jīng)濟高速發(fā)展、城市化快速推進的過程，工程機械也進入了大發(fā)展階段，在我國的現(xiàn)代化建設中占據(jù)重要地位。隨著近些年我國的發(fā)展，我國的工程機械行業(yè)已經(jīng)成為全球最大的工程機械加工和制造大國。我國的工程機械加工制造企業(yè)也從最初的技術(shù)含量較低、粗放式發(fā)展進入到發(fā)展核心技術(shù)、健康持續(xù)發(fā)展的階段。工程機械加工中機械焊接工藝是重要的核心技術(shù)，工程機械加工制造企業(yè)為提高自身的核心競爭力，開始注重其機械焊接工藝的發(fā)展。工程機械焊接工藝的進步能夠提高機械焊接的生產(chǎn)效率，提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)勢。

2、工程機械是用于工程建設的施工機械的總稱。

在世界各國，對這個行業(yè)的稱謂基本雷同，其中美國和英國稱為建筑機械與設備，德國稱為建筑機械與裝置，俄羅斯稱為建筑與筑路機械，日本稱為建設機械。在中國部分產(chǎn)品也稱為建設機械，而在機械系統(tǒng)根據(jù)國務院組建該行業(yè)批文時統(tǒng)稱為工程機械，一直延續(xù)到現(xiàn)在。

3、工程機械分類

各國對該行業(yè)劃定產(chǎn)品范圍大致相同，中國工程機械與其他各國比較還增加了鐵路線路工程機械、叉車與工業(yè)搬運車輛、裝修機械、電梯、風動工具等行業(yè)。廣泛用于建筑、水利、電力、道路、礦山、港口和國防等工程領(lǐng)域，種類繁多。它主要用于國防建設工程、交通運輸建設，能源工業(yè)建設和生產(chǎn)、礦山等原材料工業(yè)建設和生產(chǎn)、農(nóng)林水利建設、工業(yè)與民用建筑、城市建設、環(huán)境保護等領(lǐng)域。 

中國工程機械行業(yè)產(chǎn)品范圍主要從通用設備制造專業(yè)和專用設備制造業(yè)大類中分列出來。1979年由國家計委和第一機械工業(yè)部對中國工程機械行業(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械大行業(yè)18大類產(chǎn)品，包括： 

（1）挖掘機械  如單斗挖掘機（又可分為履帶式挖掘機和輪胎式挖掘機）、多斗挖掘機（又可分為輪斗式挖掘機和鏈斗式挖掘機）、多斗挖溝機（又可分輪斗式挖溝機和鏈斗式挖溝機）、滾動挖掘機、銑切挖掘機、隧洞掘進機（包括盾構(gòu)機械）等 

（2）鏟土運輸機械 如推土機（又可分為輪胎式推土機和履帶式推土機）、鏟運機（又可分為履帶自行式鏟運機、輪胎自行式鏟運機和拖式鏟運機）、裝載機（又可分為輪胎式裝載機和履帶式裝載機、平地機（又可分為自行式平地機和拖式平地機）、運輸車（又可分為單軸運輸車和雙軸牽引運輸車）、平板車和自卸汽車等。

       （3）工程起重機械  如塔式起重機、自行式起重機、桅桿起重機、抓斗起重機等。

       （4）工業(yè)車輛    

       （5）壓實機械  如輪胎壓路機、光面輪壓路機、單足式壓路機、振動壓路機、夯實機、搗固機等。

       （6）樁工機械  如鉆孔機、柴油打樁機、振動打樁機、破碎錘等。

       （7）混凝土機械  如混凝土攪拌機、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、混凝土振動器、鋼筋加工機械等。

       （8）鋼筋和預應力機械  

       （9）裝修機械

      （10）鑿巖機械  如鑿巖臺車、風動鑿巖機、電動鑿巖機、內(nèi)燃鑿巖機和潛孔鑿巖機等

      （11）路面機械  如平整機、道碴清篩機等。

      （12）鐵路線路機械

      （13）掘進機械

      （14）市政工程與環(huán)衛(wèi)機械

      （15）軍用工程機械

      （16）電梯與扶梯

      （17）工程機械專用零部件

      （18）其它專用工程機械  如架橋機、氣動工具（風動工具）等。 

二、我國工程機械產(chǎn)業(yè)分布情況：

中國工程機械產(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：以徐工集團為核心的徐州地區(qū)工程機械產(chǎn)業(yè)群；以中聯(lián)重科、三一集團、山河智能等企業(yè)為龍頭的湖南長沙市工程機械產(chǎn)業(yè)群；以山推、臨工、方圓、小松、大宇等濟寧、臨沂、青州為集聚中心的山東工程機械產(chǎn)業(yè)群；以安徽合力、日立建機（中國）、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)為代表的長三角工程機械產(chǎn)業(yè)群。近幾年，三一、玉柴、柳工等企業(yè)先后到長三角落戶辦廠或兼并企業(yè)，使長三角地區(qū)成為中國工程機械行業(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、撫順產(chǎn)業(yè)集群基地等也是中國工程機械很有發(fā)展活力的地區(qū)。

民營經(jīng)濟、中小企業(yè)獲得長足發(fā)展。在“十一五”期間，以三一重工、龍工、山河智能、南方路機和改制后的杭叉集團、北方交通、南陽路德、撫順永茂等為代表的一批民營企業(yè)，充分發(fā)揮其機制靈活、社會負擔小、自主決策能力強的優(yōu)勢，善于抓住發(fā)展機遇，充分利用社會資源，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企業(yè)異軍突起，正在擔當著部分關(guān)鍵零部件的攻關(guān)任務，并且已經(jīng)初見成效。

三、焊接在工程機械中的現(xiàn)狀

作為四大工藝技術(shù)之一的焊接工藝為人類社會的發(fā)展起著越來越重要的作用,尤其對以鋼材為絕對主材的工程機械行業(yè)來說,更是不可或缺的力量。目前,工程機械正朝著大型化、專業(yè)化、智能化發(fā)展,焊接結(jié)構(gòu)件實物及外觀品質(zhì)日益成為工程機械最為重要的工藝技術(shù)水平的標志。

    1、工程機械焊接結(jié)構(gòu)件及其特點

    工程機械產(chǎn)品中焊接結(jié)構(gòu)件占據(jù)主要位置， 一般約占整個機械設備重量的 50% 到 70% ， 機械焊接結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量直接關(guān)系到整個機械設備的質(zhì)量 、 性能和穩(wěn)定性 。 工程機械的焊接結(jié)構(gòu)件主要包括車架類結(jié)構(gòu)件 、 轉(zhuǎn)臺類結(jié)構(gòu)件以及壁架類結(jié)構(gòu)件三種 。 焊接結(jié)構(gòu)件的設計和制造能力已經(jīng)成為工程機械制造企業(yè)的重點研究內(nèi)容， 這也是提高焊接質(zhì)量和水平的重要組成 。隨著工程機械加工行業(yè)間的競爭的加劇， 專業(yè)化 、 智能化 、 自動化已經(jīng)成為目前工程機械加工生產(chǎn)的主要發(fā)展方向 ， 這也對工程機械焊接結(jié)構(gòu)件有了更高的要求。工程機械焊接件主要有以下特點：

         ①尺寸大、厚板焊接焊縫多，為了提高大型工程機械設備的使用性能，工程機械行中應用大尺寸和厚板焊接焊縫較多(如起重機單件板長已達15m、最大板厚達80～lOOm m )，這就對焊接焊縫形成的質(zhì)量要求更高;

         ②高強度焊接結(jié)構(gòu)件和薄板的增加， 高強度鋼材的使用對減輕工程機械設備重量 、 提高工程機械設備性能幫助很大，但是這些材料焊接性能較差，這對焊接工藝和焊接設備的穩(wěn)定性、 可靠性提出了更高要求(如起重機上應用的板材屈服強度已達1300M P a，未來還會用到14 0 0 M P a甚至更高強度要求的材料 ) 

         ③ 由于工程機械設備逐漸應用 于更多的行業(yè)和領(lǐng)域且多為重載設備，對焊縫的強度要求較高 ，如平面 I型對接焊縫 、 對稱雙邊坡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度 ， 多數(shù)關(guān)鍵焊縫采用雙邊焊接形式提 高焊縫的強度。為確保焊縫品質(zhì)、控制焊接變形，焊接工藝過程要求工件頻繁翻轉(zhuǎn)變位 。

         ⑤桁架類焊縫焊接復雜 桁架結(jié)構(gòu)是工程機械行業(yè)一種重要的臂架類結(jié)構(gòu)，焊縫多 、位置和形狀復雜 。這類焊縫的焊接是目前行業(yè)需要解決的自動化焊接難題 。

    2. 焊接工藝

         ①目前，工程機械行業(yè)所需的焊接設備主要是直流手工弧焊機、CO2焊機和埋弧焊機。我國工程機械行業(yè)普遍采用自動和半自動CO2+Ar混合氣體保護焊。薄板件主要采用細絲氣體保護焊，焊絲φ0.8～φ1.0mm，主要焊絲牌號為H08Mn2SiA，應用的領(lǐng)域是駕駛室、發(fā)動機罩等覆蓋件；中厚板的焊接，富氬混合氣體保護焊占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；個別壁厚40mm以上的結(jié)構(gòu)件采用埋弧焊，如壓路機鋼輪、裝載機輪輞等。

         ②低能耗的IGBT逆變焊機已經(jīng)形成普遍推廣的勢頭，經(jīng)過實際測試，逆變焊機比非逆變焊機節(jié)能6～8kW?h/盤。非逆變焊機在工程機械行業(yè)保有量還很多如果在行業(yè)上推廣應用，每年可以為國家節(jié)能6000萬kW?h。

         ③國內(nèi)數(shù)字化焊接電源剛開始推廣，所占比例不到5%，而國外使用數(shù)字化焊接電源的比例達到25%～30%。數(shù)字電源的優(yōu)勢在于可實現(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.我國工程機械焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢

         ①數(shù)字化焊接機控制  

         全數(shù)字化控制技術(shù)大大提高了焊機的控制精度。

         ② 智能化焊接控制   

         將激光、視覺、傳感、檢測、圖像處理及計算機等智能控制技術(shù)應用于焊接自 動化裝備中，使其能在各種復雜、變化的焊接工況下，自動調(diào)整焊接軌跡和工藝參數(shù)，實現(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，自動生成焊接工藝

         ③ 網(wǎng)絡化系統(tǒng)集成  

          焊接加工過程和質(zhì)量、生產(chǎn)管理等信息通過網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)字一體化管理，利用計算機技術(shù)、遠程通信等技術(shù)， 實現(xiàn)脫機編程、遠程監(jiān)控、診斷和檢修。

         ④ 焊接自動化和焊接機器人    

          隨著焊接自動化水平的提高與應用，焊接機器人、焊接變位機、焊接專機、組焊一體式變位機的應用越來越廣泛，它可以實現(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強度，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。