我国焊接工艺的现状及其发展

2014-04-17宋显中

科技视界 2014年14期

宋显中

（牡丹江市鑫龙电器机械有限责任公司，黑龙江牡丹江 157000）

焊接工艺是一种热加工方法，其利用电能或其他形式能量转化成热能实现材料的焊接。近年来，焊接工艺与能源、自动化技术、电子技术联系密切，广泛的应用在各个行业中。

1 我国焊接工艺的现状

就目前我国焊接工艺现状来说，其设备和技术力量经过不断地发展，已经发展成为一个设备较为齐全、技术力量较为完善的工艺体系。我国的焊接工艺在焊接设备和材料及技术上有了很大发展，部分产品以接近国际先进水平。尤其是我国的焊接技术，已经将材料学、力学、热处理学、自动控制学、电子学、检验学等学科整合起来，形成一门综合性的学科。焊接技术作为现代的主导制造工艺技术已逐渐参与到产品的主寿命过程中，也就是说，焊接技术参与到设计开发、工艺制定、制造生产、运行分析、维护循环等各个层次中。焊接技术集合原材料、结构设计、焊接工艺、焊机设备及工艺装备、焊接过程中的环节处理与监督等技术过程，由单一的加工工艺逐渐发展为综合性的工程技术。下面进行具体分析。

1.1 全国范围内逆变式焊机技术的推广应用

逆变式焊机具有很多优点，其不仅节约能源、节省材料，还具有自动智能化、多功能等特点。大功率逆变技术受到关注，其中1000A 埋弧和630A 手工弧焊应用广泛，离子切割工艺已经得到成熟应用。逆变式二氧化碳焊机技术逐渐走向成熟，其中的脉冲、交流方波焊接设备为实现高档焊接的结构要求，引入波形控制、一元化调节等技术的同时，增加了功率（不得超过630A），使其焊接效果更好。

1.2 波控、智能、自动及半自动焊接技术初步发展

焊接电流在传感器、数据库、数字化控制的调节下可使其精细化、智能化，通过神经网络控制能将焊接技术精密化、科学化。目前，我国科学研究领域已经达到或接近国际的先进水平，但是，在实际的推广应用上，还没有实现同步，与国际的应用水平还存在较大差距。

1.3 焊接设备的制造能力及水平整体提高

目前，我国成套、专用的焊接设备的制造能力及水平随着用户要求的提高而得到迅速发展。其中专用设备的基础件和配套件的选择上要求严格，通用产品基本上到达或接近国际水平。

2 我国焊接工艺中存在问题分析

2.1 焊接材料产品结构不合理

随着焊接工艺的发展进步，我国焊接材料的生产发展趋势应该是焊条产量不断减少，气体保护焊丝逐渐增多，而由于我国焊接材料产品结构不合理，其焊条产量与气体保护焊丝的产量比例约为8：1，说明我国手工电弧焊的比重很大。焊接材料中的气体保护实芯焊丝、埋弧焊丝的种类较少，中合金钢、高合金钢、镍基合金以及其他合金焊丝的种类缺乏，不能满足一些企业的特殊需求。新型焊接材料的研发速度较慢，国内不能提供压力容器及电站锅炉所需要的新型材料，主要材料来源依赖进口。

2.2 焊接设备结构不合理

我国的逆变式二氧化碳焊机技术虽然已经推广使用，但其实际应用还不广泛，交流弧焊机和耗能较高的旋转式直流焊机仍占较大应用比例，逆变式二氧化碳焊机技术的推广使用还有待提高。我国的智能化自动、半自动焊接设备的发展还处于初级阶段，电弧焊机中的比例较小。当前我国的数控切割机的应用得到广泛推广，其设备的制造也具有一定的体系和规模。但是部分的等离子切割材料不能实现自给自足，需要大量进口，而且专用的数控切割设备种类匮乏。我国成套、专用焊接设备整体的制造水平虽然具有很大提高，但是特种焊接设备及重大装备的生产上发展缓慢，不能满足国内用户的生产需要，需要大量进口。此外，一些国产新型焊接设备及焊接机器人大多是仿造或组装的，缺少自行研制的成果。

3 我国焊接工艺未来发展方向

3.1 合理配置焊接材料产品结构、拓宽焊接应用领域

我国焊接工艺还处于手工电弧焊比重较大阶段，调整焊接材料产品结构的前提是广泛推广逆变式二氧化碳焊机技术。推广逆变式二氧化碳焊机技术能提高能源利用率，节省焊接材料，是焊接技术向自动化、智能化方向发展。推广逆变式二氧化碳焊机技术的同时，还要规范气体保护焊丝的品种规格，满足质量要求，实现其顺利发展。

随着焊接技术的发展，其应用也深入到各个领域当中，未来会有更多的领域将应用到焊接工艺。一方面，机械工业领域中的大型或中大型结构将采用“以焊代铆”、“以焊代锻”的焊接工艺。焊接工艺也将为适应航天环境、海洋环境、低温及高温环境而研发设计特殊装备、技术及材料。其中，离子焊接及固态焊接工艺中的激光焊、电子束焊等特殊焊接工艺技术及设备将有广阔的发展空间。另一方面，小型或微型的主要应用与维修工作的精密焊接机的发展前景也很广阔，其价格低廉、实用性强，将随着汽车工业中对通用电阻焊设备及专业电阻焊设备的需求的增加而得到快速发展。

3.2 焊接工艺自动化、智能化、科技化全面发展

我国焊接工艺自动化、智能化应用水平还不是很高，近十几年来没有取得较大突破，与国际先进的焊接工艺相比还存在较大差距。为实现焊接工艺的科技全面发展，使之成为融合各个知识学科为一体的综合学科，保证焊接工艺质量的同时提高劳动率，改善劳动环境，将焊接工艺从依靠人工技术转化到依靠设备技术上，适应时代的发展。首先，开发先进设备，完善焊机功能。焊接技术的发展需要建立在焊接设备的研发上，焊接设备应综合电气、机械、电力电子技术、计算机技术、自控技术、数字化控制技术等多门技术知识，将具有焊接参数自动检测、焊接工艺自动调整和操作、焊后检查等功能的焊接设备引入到当今市场中。将焊接设备从电磁控制时代转化到电子控制时代。其次，将电子逆变技术广泛推广，实现彻底取代传统焊接技术的新局面。逆变技术在手工焊及电阻焊设备中具有应用价值，其具有效率高、节约能源与材料、易于实现焊接自动化等优点。而且逆变技术能通过提高焊接电源的动态响应来大大提高焊接设备的性能。针对目前电力电子技术和大功率半导体的发展应用，逆变技术将在未来市场占据主导地位，逐渐替代传统焊接工艺。最后，高效、自动化、智能化电焊设备广泛应用。我国当前的成套、专用焊接设备生产应用已经趋于成熟，高效、半自动化的电焊设备逐渐受到人们的关注。气体保护焊、次级整流电阻焊、电子束/激光焊接技术、电阻焊质量监控技术、焊接传感及检测技术以及相应的设备都取得了较大的发展。以前的焊机的结构设计主要追求简单实用、安全可靠，其设计目的均为减少重量、降低成本。未来的焊机结构设计除考虑上述因素外，还要考虑其自动跟踪、检测调整、分析焊接质量和质量监督系统。除此之外，随着单片机、弧焊机、成套焊接设备的群控技术的发展，电子计算机和焊接机器人将在焊接工艺中得到广泛应用，以实现焊接工艺智能化、科技化的全面发展。