（中国电子科技集团公司第四十九研究所 黑龙江哈尔滨 150001）
摘要：数字化作为信息化技术的核心，是两化融合的关键，是发展最为迅速的信息化技术，数字化焊接技术是数字化技术与焊接工艺技术相结合而产生的一类数字化应用技术，主要包括焊接装备数字化、焊接工艺数字化、焊接模拟仿真数字化、车间级焊接数字化技术等几个方面。数字化焊接技术应具有如下特征，“焊接装备单元智能化、工艺设计专家化、焊接过程控制数字化、生产过程可视化、技术管理网络化、接头质量透明化”等，主要应用于现代制造业的焊接车间，可显著提升产品焊接品质、稳制造定性、可靠性和生产效率，减少焊接材料、能量的消耗以及制造焊接工时，降低生产成本，提升整体效能。基于此，文章对数字化焊接技术相关内容及其发展趋势，旨在为焊接工艺的发展提供一定借鉴价值。
关键词：数字化；焊接技术；发展趋势
1数字化焊接技术分析
1.1制造焊接数据库
目前，数据库技术在装备制造领域应用已经较为成熟，制造如热处理加工数据库、压力成型数据库等，通过建立相应的数据库，可以对相关领域的数据信息进行科学的分类管理并提供高效的查询。早在制造20制造世纪，日欧等国就已经开始注意收集汇总焊接数据并建立焊接数据库。与其他数据库类似，制造焊接数据库也具有数据库本身的一些特征，从组成上可以分成前台人机界面、后台数据库、后台管理系统三大组成部分；制造从涵盖数据种类上又可以大致分为焊接工艺、焊接平台应用数据库、焊接材料数据库，个别公司甚至建立焊接设备管理数据库、焊接生产技术数据库以及焊接操作工档案管理数据库等。总的来说，现有通用的焊接数据库可以分为焊接基础数据库和焊接制造CAPP制造系统。焊接基础数据库包含焊接过程的基本数据及焊接的通用标准和规范，如焊接母材、焊接设备、焊接工艺参数等；而焊接CAPP制造系统主要管理焊前工艺文件。通过焊接数据库，方便使用者快速地查阅焊接相关数据进而对焊接工艺进行设计，能够极大地提升工作效率和焊接质量，制造为焊接专家系统提供基础，进而实现焊接生产过程的数字化管理。图制造1制造为焊接数据库构成图。
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图制造1制造焊接数据库构成
1.2制造焊接专家系统
所谓专家系统通过汇总某一领域内众多专家的经验和理制造论，进而模仿专家的推理判断方法，针对该领域的复杂问题制造进行分析解决的计算机软件系统。专家系统的应用，能够有制造效减少决策时间，同时提高决策的准确性。焊接专家系统在制造焊接数据库的基础上，收集众多焊接规范及实践成功经验，制造如焊接方法、焊接参数（电流、电压及板厚）、坡口形状、制造制造送丝速度等。通过焊接专家系统，普通操作者只需要输入其中几项参数就能获取到最佳的焊接参数设计，进而将参数自动下达到焊接控制器进行焊接操作。目前，制造行业常用的几种焊接专家系统主要有焊接工艺专家系统、焊接缺陷诊断专家系统、焊接过程控制专家系统、焊接机器人专家系统。
1.3制造数字化焊接仿真
数字化工厂技术即通过计算机仿真技术、虚拟现实技术以及信息化技术等，以实际生产状态为基础，在计算机中对生产过程进行虚拟设计，进而评估和优化整个生产过程。数字化焊接仿真是数字化工厂技术的重要一环，一方面，通过对基本物理特征量的描述，依据数值模拟技术对焊接过程进行模拟和求解，包括熔池形态、传热特性、变形预测等，从而可以对焊接过程（焊接接头的组织性能、力学性能等）制造进行全面的定量分析处理，制造预测可能产生的成产缺陷并最终优化工艺方案和和焊接过程，保障工件品质；另一方面，通过仿真分析，可以离线进行焊接生产过程可行性分析，完成生产线布局规划动态仿真，优化焊接路径并消除干涉，缩短在线调试时间，进而加速汽车开发周期。图制造2制造为焊接过程仿真图。
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图制造2制造焊接过程仿真
2焊接工艺数字化技术
2.1焊接工艺自动化设计系统
焊接工艺自动化设计系统的应用中，哈工大、锅炉厂针对制造锅炉和压力容器焊接数据库进行了详细设计和分析，建立了完制造整的数据库，包括钢材、焊接材料的性能分析等内容。焊接性制造实验结果包括CCT制造图等内容。魏艳红等人结合JB4708制造标准对面向对象设计法进行了阐述，提出UML制造模型、三层结构等理论，制造在进行焊接工艺评定处理中具有较高实用性。南理工大学王制造克鸿对车辆进行了焊接工艺辅助设计、品质评价体系方面的分制造析，提出焊接接头信息数据、工艺自动处理等功能，切实达到了制造多参数、多规则性的求解。
2.2焊接模拟仿真技术
焊接数值模拟技术主要是借助基本物理特征量的描述来机械能焊接过程的模拟和求解，数值方法计算后可对焊接过程制造进行全面的定量分析处理。数值模拟、仿真处理、人工智能的制造结合对工艺参数的制定和优化起到了保障性功效，对工艺方案制造制造的制定、加工过程的预测、缺陷问题的防止等起到了积极影响，制造对保障工件品质起到了促进作用。借助该技术还可进行当下制造实验室内无法解决问题的分析和研究。新时期，数值模拟技术制造制造已经逐渐渗透到各个方面，包括熔池形态、传热特性、变形预测制造等。同时焊接接头的组织性能、力学性能等也有了较大进步，制造尤其是组织模拟方面逐步引入了新技术，包括蒙特卡洛法，模制造拟效果良好。
3车间级焊接数字化技术
3.1焊接物联网、工艺参数传感系统
车间级焊接数字化技术主要包括：装备智能化、生产管理网络化、接头质量透明化等。唐山松下借助焊机群组化管理与制造数字化信息技术进行了结合，建立了焊机网络监控体系，借助制造该网络体系可快速实现焊接信息、焊机数据和品质方面的管制造理，还可及时进行电流电压、时间、焊丝消耗量等方面的管理。时代科技企业借助CAN制造总线实现了设备和上位机的交互处理，制造建立了集中化控制系统。山东奥太系统将数字化焊机作为最制造小单元，建立了自动焊接系统，通过局域网逐渐实现了信息互制造通和控制处理。上海交大还进行了船舶系统监测体系的开发，制造包括无线Zigbee制造技术等，初步实现了船舶焊接无线通信技术的监测处理。天津大学相关人员将以太网、局域网等融入焊接处制造制造理，逐渐实现了焊接监测的控制、诊断、测试和配置处理。
3.2焊接过程和焊缝质量的数字化评价技术
焊接过程属于一项高度复杂的变化过程，其稳定性、性能等一般会借助电流电压等进行展示。经由传感器设备等进行电流电压、熔池图像信号的采集，并针对相关数据进行实时动态分析。
4趋势
目前，数字化焊接技术已经取得了一系列发展和成果，但是更多的是以相对独立的焊接设备系统存在，需要更多的智能化、数字化技术的融入结合，以使数字化焊接技术为数字化制造乃至制造全生命周期服务。可以预见，未来数字化焊接的发展趋势：（1）网络化。将独立的数字化焊接设备组成网络，制造实现工艺调试、质量监控网络化。（2）智能化。随着人工神经网络、模糊控制以及专家系统等人工智能技术在控制领域的应用，人工智能已经越来越为人熟知，如将模糊控制应用于焊缝跟踪，BP制造神经网络应用于焊接质量监控等，人工智能的应用必将有利于焊接工艺的优化及焊接缺陷的预测。（3）制造柔性化。数字化焊接技术需要将多种工艺集于一身，以其为基础组成的焊接加工系统具备一定的柔性，可以一定程度上满足不同材质、不同工件对焊接工艺的不同需要。
5结语
数字化焊接技术包括焊接工艺、质量控制、生产管理等几大方面，主要应用技术包括传感技术、建模技术、控制技术等；可实现装配单元的智能化、仿真化、模拟化控制，对焊接工艺自动化处理、车间焊接网络化、工艺信息数字化、焊接管理无纸化等起到了积极影响，是未来焊接数字化发展的主要模式。
参考文献：
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