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摘要：焊接监测技术是基于以上特定需求所开发的一种对焊接设备作业过程进行显示、记录和处理的监测技术，它能够对焊接工艺参数范围进行限定，以实现焊接规范作业，能够对焊接作业的过程数据进行连续记录形成作业过程数据，以对焊接作业过程进行监控，能够对焊接过程中出现的设备故障进行记录和分析，确定故障类型以便于快速确定故障性质和解决故障问题。通过后期的人工处理，还能发挥焊接质量控制、成本控制、焊接生产节拍控制等多种潜力。
关键词：焊接监测技术;轨道客车;应用
1焊接监测技术的基本功能及应用
虽然各种类型焊接监测系统的功能不尽相同，但是一般都具备焊接过程监测、焊接信息管理、焊接数据记录和统计分析等基本功能。中车唐山机车车辆有限公司通过引入应用德国HKS焊接监测系统，并进行了使用功能延伸，在焊接质量控制、焊接生产管理、焊接定额管理等管理中发挥了较好的作用，收到了较好的效果。
1.1焊接信息管理功能及应用
通过在焊接设备上安装焊接监测系统，系统将记录下所有的焊接过程参数（焊接电流、电弧电压、送丝速度及焊接时间），以及相关的产品信息（产品、批次、操作者、焊缝编号、焊接的日期及时间等）。所有的数据都存储在数据库里，便于日后对感兴趣的数据进行提取，在二次开发时提供有效的数据。这些基础数据结合生产信息，能够获取大量关于焊接生产和焊接质量控制的重要信息。
首先，利用焊接监测系统的焊接信息检索功能，能够通过输入相关的信息在大量数据中快速筛选出所需信息。如：输入操作者名称就会把该操作者所有的焊接信息检索出来并集中显示，用以查看操作者的作业记录;输入焊接作业日期能够将1台焊接设备在一段时间内的作业情况进行统计分析，有利于掌握焊接设备应用程度;输入某一工件的编号，能够统计出焊接这一工件所需的焊接时间。
另外，利用焊接监测系统能够准确地统计焊接工时定额。以往只是对产品生产过程中，材料及工时消耗的情况进行粗略地评估，通过系统对生产过程中的材料消耗及工时作精确统计可以帮助管理人员真实、准确地对产品成本进行核算（产品消耗焊丝数量、消耗电能以及工时情况等），并帮助管理人员在物流安排及生产安排上更加实际，实现精益生产。还可以通过系统的统计功能，可以对生产的产品情况、操作者生产的情况以及产品的质量进行有效的统计，便于了解一段时间内某种产品的生产情况、质量情况及操作者的生产情况。
从焊接质量控制的角度，焊接监测系统能够对所有的焊接生产信息及焊接数据进行记录，包括操作者的姓名或工号、产品名称及相关信息、焊接作业时间、焊接过程中的真实焊接工艺参数等作业数据信息进行记录、统计，实现完整的产品可追溯性功能
1.2焊接过程监测功能及应用
通过对影响焊接质量的焊接电流、电弧电压等参数进行实际测试，并确定焊接工艺参数的允许公差范围，对每个焊缝都可以有针对性地建立工艺专家库。例如，在多层多道焊的过程中对打底、填充及盖面焊的工艺要求是不一样的，在焊接过程监测时，可以调用焊缝对应的工艺要求对焊接过程进行监测焊接，监测系统可以在规定的采样频率（10Hz或25Hz）下，对焊接作业的过程进行实时监测，并结合前期对该焊缝的设定参数范围对焊接过程进行整体评价，给出质量系数，如系数小于3为合格。这对于验证焊接工艺制订的合理性、保证焊接工艺规范（WPS）的有效落实，都具有重要的数据参考价值。
如果焊接过程中产生异常问題，如焊丝管堵塞、焊丝送丝机出现故障、焊接坡口和组对间隙发生明显变化，都会影响送丝速度而影响焊缝表面成形，焊接监测系统都会以报警灯亮起、报警声响起等方式进行实时报警并记录，提示焊接人员及时处理，从而避免过多焊接缺陷的产生，保证焊缝的质量。
还可根据前期对焊缝的定义进行分析、评定，并给质量分数，对有问题或有问题趋势的焊接及时报警。通过运用焊接过程监测功能，能够掌握整个焊接过程焊接工艺参数的稳定情况，以协助分析焊接过程中可能出现坡口异常以及焊接缺陷问题。
通过网络连接，能够对车间现场主机、现场监控室服务器和办公室PC进行联网，办公室人员可以随时通过办公室电脑对焊接生产的情况、质量的情况及过程参数进行查看，并对感兴趣的数据进行打印，这样，更方便管理者及技术人员对焊接生产更有效地监督、管理。通过操作办公室电脑，能够操控焊接车间的监控设备，无须再进入焊接现场监控室进行操作。
2焊接监测技术应用实例
现以某型客车转向架横梁为例，运用焊接监测系统对焊接过程进行了监测，筛选了一条横梁的焊接数据。通过分析统计信息，得出了表1中的焊接数据。
从焊接质量评估角度分析，并通过分析焊接参数，发现对应焊缝的焊接工艺参数均偏小。从表1可见，从对焊接工艺参数的监测上看，该横梁总共焊接6道焊缝，平均焊接电流为241.39A，而焊接工艺文件中规定的焊接电流范围是250～280A，表明焊接工艺文件规定的电流范围偏高。因此将文件中规定的焊接电流范围调整为230～260A。平均电弧电压为27.96V，工艺文件中规定的电弧电压范围是27～31V，表明工艺文件规定的电弧电压范围内合理。送丝速度的实际监测值为8.88m/min，工艺文件规定送丝速度范围是8～10m/min，规定合理。从而通过焊接监测系统记录统计的参数验证了焊接工艺文件的合理性，并有效指导了工艺文件的完善修改。
从焊丝统计信息来看，焊接1条横梁实际消耗焊丝自身质量为2.51kg，考虑到焊丝损耗情况，1条横梁给出3kg的消耗定额即能满足生产需求，而之前给出的焊丝定额为每条横梁3.5kg，表明之前给出的焊丝定额过高，通过修改焊丝定额至每条横梁3kg，每条横梁焊丝定额减少0.5kg，以生产100辆车转向架计算，能够节省焊丝定额200kg。
从对焊接作业时间的统计来看，1条横梁的纯焊（6道焊缝的焊接起停弧时间差累加）时间为31.34min，而拟订的生产节拍为60min，焊接时间占比仅53%，表明焊接辅助时间过长。通过实地分析，发现工件装卡和调用程序的时间达到15min，操作者对于横梁焊接前的操作步骤不够紧凑，通过细化焊接作业指导书进一步明确了焊接操作步骤，缩短了焊接作业时间，将生产节拍缩短至50min，提高了焊接生产的效率。
结束语：
通过大量的试验统计结果得出：工艺参数和焊接顺序是影响焊接质量的主要因素，影响程度占85.35%。因此，焊接工艺过程的监控是控制好转向架焊接质量的重中之重。
参考文献：
[1]姚宗湘，张伟杰，蒋德平.焊接材料数据库管理系统的开发[J].电焊机，2012，42（4）：49-50.
关键词：焊接监测技术;轨道客车;应用
1焊接监测技术的基本功能及应用
虽然各种类型焊接监测系统的功能不尽相同，但是一般都具备焊接过程监测、焊接信息管理、焊接数据记录和统计分析等基本功能。中车唐山机车车辆有限公司通过引入应用德国HKS焊接监测系统，并进行了使用功能延伸，在焊接质量控制、焊接生产管理、焊接定额管理等管理中发挥了较好的作用，收到了较好的效果。
1.1焊接信息管理功能及应用
通过在焊接设备上安装焊接监测系统，系统将记录下所有的焊接过程参数（焊接电流、电弧电压、送丝速度及焊接时间），以及相关的产品信息（产品、批次、操作者、焊缝编号、焊接的日期及时间等）。所有的数据都存储在数据库里，便于日后对感兴趣的数据进行提取，在二次开发时提供有效的数据。这些基础数据结合生产信息，能够获取大量关于焊接生产和焊接质量控制的重要信息。
首先，利用焊接监测系统的焊接信息检索功能，能够通过输入相关的信息在大量数据中快速筛选出所需信息。如：输入操作者名称就会把该操作者所有的焊接信息检索出来并集中显示，用以查看操作者的作业记录;输入焊接作业日期能够将1台焊接设备在一段时间内的作业情况进行统计分析，有利于掌握焊接设备应用程度;输入某一工件的编号，能够统计出焊接这一工件所需的焊接时间。
另外，利用焊接监测系统能够准确地统计焊接工时定额。以往只是对产品生产过程中，材料及工时消耗的情况进行粗略地评估，通过系统对生产过程中的材料消耗及工时作精确统计可以帮助管理人员真实、准确地对产品成本进行核算（产品消耗焊丝数量、消耗电能以及工时情况等），并帮助管理人员在物流安排及生产安排上更加实际，实现精益生产。还可以通过系统的统计功能，可以对生产的产品情况、操作者生产的情况以及产品的质量进行有效的统计，便于了解一段时间内某种产品的生产情况、质量情况及操作者的生产情况。
从焊接质量控制的角度，焊接监测系统能够对所有的焊接生产信息及焊接数据进行记录，包括操作者的姓名或工号、产品名称及相关信息、焊接作业时间、焊接过程中的真实焊接工艺参数等作业数据信息进行记录、统计，实现完整的产品可追溯性功能
1.2焊接过程监测功能及应用
通过对影响焊接质量的焊接电流、电弧电压等参数进行实际测试，并确定焊接工艺参数的允许公差范围，对每个焊缝都可以有针对性地建立工艺专家库。例如，在多层多道焊的过程中对打底、填充及盖面焊的工艺要求是不一样的，在焊接过程监测时，可以调用焊缝对应的工艺要求对焊接过程进行监测焊接，监测系统可以在规定的采样频率（10Hz或25Hz）下，对焊接作业的过程进行实时监测，并结合前期对该焊缝的设定参数范围对焊接过程进行整体评价，给出质量系数，如系数小于3为合格。这对于验证焊接工艺制订的合理性、保证焊接工艺规范（WPS）的有效落实，都具有重要的数据参考价值。
如果焊接过程中产生异常问題，如焊丝管堵塞、焊丝送丝机出现故障、焊接坡口和组对间隙发生明显变化，都会影响送丝速度而影响焊缝表面成形，焊接监测系统都会以报警灯亮起、报警声响起等方式进行实时报警并记录，提示焊接人员及时处理，从而避免过多焊接缺陷的产生，保证焊缝的质量。
还可根据前期对焊缝的定义进行分析、评定，并给质量分数，对有问题或有问题趋势的焊接及时报警。通过运用焊接过程监测功能，能够掌握整个焊接过程焊接工艺参数的稳定情况，以协助分析焊接过程中可能出现坡口异常以及焊接缺陷问题。
通过网络连接，能够对车间现场主机、现场监控室服务器和办公室PC进行联网，办公室人员可以随时通过办公室电脑对焊接生产的情况、质量的情况及过程参数进行查看，并对感兴趣的数据进行打印，这样，更方便管理者及技术人员对焊接生产更有效地监督、管理。通过操作办公室电脑，能够操控焊接车间的监控设备，无须再进入焊接现场监控室进行操作。
2焊接监测技术应用实例
现以某型客车转向架横梁为例，运用焊接监测系统对焊接过程进行了监测，筛选了一条横梁的焊接数据。通过分析统计信息，得出了表1中的焊接数据。
从焊接质量评估角度分析，并通过分析焊接参数，发现对应焊缝的焊接工艺参数均偏小。从表1可见，从对焊接工艺参数的监测上看，该横梁总共焊接6道焊缝，平均焊接电流为241.39A，而焊接工艺文件中规定的焊接电流范围是250～280A，表明焊接工艺文件规定的电流范围偏高。因此将文件中规定的焊接电流范围调整为230～260A。平均电弧电压为27.96V，工艺文件中规定的电弧电压范围是27～31V，表明工艺文件规定的电弧电压范围内合理。送丝速度的实际监测值为8.88m/min，工艺文件规定送丝速度范围是8～10m/min，规定合理。从而通过焊接监测系统记录统计的参数验证了焊接工艺文件的合理性，并有效指导了工艺文件的完善修改。
从焊丝统计信息来看，焊接1条横梁实际消耗焊丝自身质量为2.51kg，考虑到焊丝损耗情况，1条横梁给出3kg的消耗定额即能满足生产需求，而之前给出的焊丝定额为每条横梁3.5kg，表明之前给出的焊丝定额过高，通过修改焊丝定额至每条横梁3kg，每条横梁焊丝定额减少0.5kg，以生产100辆车转向架计算，能够节省焊丝定额200kg。
从对焊接作业时间的统计来看，1条横梁的纯焊（6道焊缝的焊接起停弧时间差累加）时间为31.34min，而拟订的生产节拍为60min，焊接时间占比仅53%，表明焊接辅助时间过长。通过实地分析，发现工件装卡和调用程序的时间达到15min，操作者对于横梁焊接前的操作步骤不够紧凑，通过细化焊接作业指导书进一步明确了焊接操作步骤，缩短了焊接作业时间，将生产节拍缩短至50min，提高了焊接生产的效率。
结束语：
通过大量的试验统计结果得出：工艺参数和焊接顺序是影响焊接质量的主要因素，影响程度占85.35%。因此，焊接工艺过程的监控是控制好转向架焊接质量的重中之重。
参考文献：
[1]姚宗湘，张伟杰，蒋德平.焊接材料数据库管理系统的开发[J].电焊机，2012，42（4）：49-50.