焊接工艺数据如何提高焊接质量和效率

焊接通常被称为“工业工艺”，这个术语是合理的，因为通过电、热、熔化、混合和凝固的复杂相互作用结合金属所涉及的详细过程。在大多数情况下，进行焊接是为了获得既可靠又美观的光滑金属接头。从桥梁和飞机到管道、医疗设备等等，焊接仍然是一种无处不在的技术，在各个行业中取得了显着的成果。尽管焊接被用于连接世界上一些设计最精确的基础设施，但其技术和实践仍然多变且不一致。尽管大规模焊接应用的自动化程度越来越高，但手动焊接在许多应用中仍然占主导地位，具体取决于焊工的专业知识和技能。无论哪种方式，该过程都取决于多年前验证的焊接参数。

无论对其方法和实践进行了多少研究，焊接仍然达不到预期。这种短缺是因为缺乏创建框架所需的数据集，该框架可以帮助焊接提升为一门科学，而不仅仅是一门手艺。收集工艺数据是增强焊接最佳实践并最终建立标准化协议的唯一方法。

图 1：来自 Xiris 的 WeldStudio 的屏幕截图，显示了熔池 （Xiris） 的 blob 数据

了解焊接工艺数据

焊接金属接头涉及将填充材料熔化到间隙中，以创建结构合理的组件。随着时间的推移，焊接行业引入了许多经过仔细评估的变量，所有这些变量都旨在提高焊接结果。这些因素是可变的，可能会在焊前、焊接期间和焊后发生变化。工艺数据有助于维护有关焊接材料和焊接工艺的特定设置，并有助于促进进行比较和持续改进。

由于传感器技术的进步，在焊接等具有挑战性的环境中，数据收集变得更加容易和有吸引力，在这些环境中，烟雾、气体、辐射、火花、噪音和火灾等环境危害的安全性至关重要。对于焊接过程，有许多传感器，例如热传感器或摄像头来记录焊缝中的热量分布;热像仪检测熔池及其周围区域的温度，气体传感器可以分析所用保护气体的成分，电压和电流传感器可以提供电源的实时电气数据，测速仪可以测量填充焊丝的进给速度。然后可以收集和分析所有这些数据，以提供有关许多焊接参数的反馈。

焊接工艺数据会对焊缝的质量和形成产生重大影响。在自动化过程中，传感器数据可以轻松快速地优化焊接参数，从而在生产速度和质量等因素之间取得平衡。在轨道或其他精密焊接过程中，详细的数据分析有助于确保高质量的焊接，并将缺陷的可能性降至最低。 

除了有助于提高焊接质量外，焊接工艺数据还有助于促进焊接技术的进步。技术人员、研究人员、学生和行业专家都可以深入了解超出直接生产目标的焊接工艺信息。 

图 2：使用温度测量工具 （Xiris） 的 GTAW 过程的热图像

分析焊接数据的意义

分析不同类型焊接和材料的焊接过程数据有助于消除对焊接过程的关键见解，例如焊接零件如何按预期运行、需要更改和改进以及还可以采取哪些措施来提高质量。所有这些讨论都导致了焊缝数据记录和分析的彻底性。

焊接工艺数据的许多好处不仅能提高质量，还能增强： 

• 安全性：焊接数据的持续记录有助于 验证焊接参数，以指示是否遵循安全最佳实践的流程，例如特定应用的电压和电流 限值 S、气体流速、空气质量标准、环境因素、温度指导、最佳使用模式等。  
  
• 维护：设备校准和结果的焊接过程数据记录可以通过 跟踪数字和数据来帮助检测设备故障 。定期和定期维护最终将带来更一致的焊接结果。  
  
• 生产力： Weld data 收集最终导致对正在进行的过程进行更改，以改变和检查 生产和制造中可能的限制。 其结果是提高最终产品的质量、设定标准和提高生产率的快速且行之有效的方法 。它支持正确使用资源和时间。 

对于单个焊接工艺或小规模生产，收集焊接工艺数据最初似乎是不必要的或过于困难。然而，考虑到数据收集对整体年产量的影响，对于实现运营效率和增长至关重要。 上述优势适用于每种焊接工艺，无论最终产品的价值和工艺的规模如何。数据驱动的结果有助于选择合适的材料和遵循适当的焊接协议，也可用于教育目的，以培训或教育新焊工。 

由于该过程的物理方面，很难找到高技能的焊工，但是，遵循数字模式来获得特定结果相对容易，并且对当前的劳动力更具吸引力。随着人工智能、机器学习、自动化和机器人技术的进步，出现了许多显着推进焊接工艺的新机会。 

使用 Xiris Vision Systems 进行 Weld Data 分析的便利性

Xiris 为我们的 vision 系统感到自豪，通过先进的技术生产有助于改进整体焊接工艺的产品。 方法如下： 

• 高质量成像：我们的高分辨率、高动态范围相机专为在明弧焊工艺产生的烟雾、高温和强光的恶劣焊接环境中工作而设计。 我们的焊接摄像头可以无缝捕捉 实时焊接过程。请参见： Xiris 焊缝监控摄像机 
• 自动检测系统：除了使用摄像头持续监控焊缝外，机器视觉处理还可用于提取有关过程的信息，以自动确定正在进行的焊接过程。 自动检测某些焊接缺陷和工艺异常成为可能，当反馈到自动焊接设备时，可以加快工艺调整以纠正问题。请参阅 Xiris Machine Vision Systems。 
• 数据收集： Xilinx 的相机实用程序 WeldStudio™ 无缝连接到所有 Xiris 产品，作为直观的界面 它提供摄像头控制、视频录制和回放、机器视觉算法以及各种数据收集功能。可以收集的数据包括各种焊接特征的形状、大小、 位置和温度数据 ，例如熔池、焊缝位置、填充丝、焊枪尖端和焊道，以生成自定义数据任何焊接工艺的焊接质量指标。 有关更多信息，请参阅 WeldStudio™。  
• 分析和报告：统计过程控制 （SPC） 等数据分析工具将统计方法应用于 WeldStudio™ 报告的检测数据，以监测和控制焊接过程的特性。 这有助于确保焊接过程高效运行，生产出更多符合规格的产品，减少浪费。 
  

图 3： 使用各种机器视觉工具收集过程数据的 GTAW 过程 （Xiris）

总结 

焊接工艺的新进展取决于质量控制的改进，这在一定程度上是由数据收集和分析驱动的。新的传感器技术使自动数据收集在焊接行业中变得更加容易，因为手动数据收集几乎是不可能的。为了使行业继续进步，质量控制是重中之重，其中数据收集是关键组成部分。Xiris 提供一系列实时焊接监控和检测系统，具有经过验证的数据收集记录，可以提高运营效率并支持焊接领域的持续改进。