焊接工艺的现状及发展趋势

闫飞宇

摘   要：改革开放以来，随着经济的迅速发展和科学技术水平的不断提升，人们对于生活质量的追求越来越高，我国社会中各行各业也都呈现出大繁荣、大发展的局面。在这种背景下对于工程机械的应用也越来越广泛，在生活中，其也是现代化国家的发展以及建设进程中的战略支柱性产业。在整个机械加工过程当中，焊接技术的优劣将会直接影响到产品的使用质量和工作性能。

关键词：焊接工艺;现状;发展与趋势

1    焊接的基本内涵

焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料的制造工艺及技术。在当今几乎所有的机械组装过程中，工作人员都会应用高温或者加压的方式将对应材料铸成的零部件连接在一起，这个过程使用的便是工程机械焊接工艺。

2    焊接工艺的现状

2.1  焊接方法及其工艺的发展现状

焊接技术最早出现在距今千年以前，各地工匠将金属连接进行锻焊。而现代所使用的焊接技術出现于19世纪末，先是利用氧乙炔火焰和电孤集中热量对金属进行焊接，稍后出现了电阻焊及铝热剂，焊接技术得到进一步的提升。随着人类科学技术的进步及对于高质量焊接产品的需求，各种新的焊接技术被开发出来，推动了工程机械焊接行业的兴起。目前，普遍使用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧自动焊以及气体保护焊，并且焊接技术正在向着自动智能化方向迈进。

在上述3种焊接方法中，焊条电弧焊操作最为灵活，但其生产效率低、焊缝质量保障依赖人工。埋弧焊生产效率高、成本低，制造出的产品质量高也更美观，却对焊件装配质量要求很高，并且不宜焊接薄板及短焊缝，所以在环焊及中等长度的板长直焊中的运用较多。气体保护焊可进行全方位焊接、焊接质量好，根据所使用的保护气体的差异分为两类：氩弧焊及CO2气体保护焊，其中氩弧焊电弧热量集中、焊后变形小，但Ar成本高，所以一般用于焊接易氧化的有色金属、合金钢及不锈钢;采用CO2气体则成本低、效率高，但飞溅大，设备的使用维修不便。

在现代焊接工艺的不断改善和提升过程中，将力学、材料学、热处理学等学科进行融合，形成了一项综合性很强的技术并且广泛地应用到各个领域中，小到小型居家用品，大到金属结构建筑及航空航天都缺少不了这项技术的支撑。焊接已然成为促进国家与社会经济快速发展的支柱型行业。

2.2  焊接方法的应用及焊接设备的使用现状

在焊接实践中，不难得出这样一个结论：焊接内容、要求不同，其焊接方法的选择就会存在差异。因此，多样性是在选择焊接方法进行应用时的主要特点。从事机械加工的生产人员会对机械产品的加工要求、零件性能及焊接条件等进行评估，确保所选择的焊接方式是合理的、适宜的。如果在实践过程中设备的焊接要求较高并且有较为严格的生产效率要求，就应当采用互换法进行施工，而如果还要求精确把控经济精度，则应当选用调整法。只有生产人员在具体焊接要求的基础上，熟悉并审查施工图纸，了解技术要求并对材料进行工艺分析，制定相应的整个焊接结构生产工艺流程，做到焊接方法的最佳选择，才能实现机械设备焊接质量的有效提升，进而促进工程生产效率和质量的不断发展。

改革开放前我国的工业生产相对比较落后，所以很多机械结构焊接的过程都是通过手工来完成的，不仅焊缝美观度不足而且生产效率低下。随着我国工程机械制造技术的不断进步，现在已经形成了较为完善的多种焊接工艺设备的生产体系。目前，逆变式焊机技术已经形成了普遍推广的趋势，尤其是逆变式CO2焊机已经得到了较为广泛的应用;节能高效的CO2焊机、埋弧焊机的应用率迅速提高;而随着数字化、计算机技术、机械设计技术等的发展及对焊接质量越来越高的要求，自动焊接设备发展迅猛，在汽车、通信设备、家电等行业获得了普遍应用，逐渐占据了主体地位，以焊接机器人为代表的焊接自动化设备的使用率也在逐年大幅提升。

3    焊接工艺的发展趋势

3.1  焊机控制数字化

随着科学技术水平的不断提升，数字化、信息化已经在各行各业都得到了程度不同的应用。全数字化控制技术可以确保相关工艺技术严格按照规定执行，这大大提升了焊机的控制精度以及产品的可靠性和一致性，简化了控制技术的升级，并且工艺技术人员可以很方便地采集现场作业的信息参数，为工艺过程的优化提供重要的参考依据。而现在我国主要应用的是模拟控制技术，并不能很好地满足生产需求。这与我国现今的机械工程发展是不吻合、不匹配的，而全数字化焊接设备具有在大规模、有害生产环境中使用的优点，所以全数字化控制技术的应用必将成为趋势。

3.2  焊接系统集成网络化

我国的自动化焊接系统广泛处于继电器开关量编组控制的程度，各个自动化焊接元件之间信息的相互交换非常有限，难以实现复杂的焊接工艺协调控制。如今是网络的时代，互联网不仅给人们的生活带来了方便，也推动了各行业、领域的发展。而采用计算机网络技术不仅可以提高自动化系统的集成水平，以代替传统的人工手动操作、实现工人远程自动化控制焊机进行生产、方便技术人员的操作，也减少了对人体健康的危害，而且可以随时便利地对系统进行自我诊断和检查，及时地发现出现的问题或故障，并进行修正。焊接系统网络化还能将各个自动化焊接部件的信息量很好地传递，甚至可以将各个系统联系起来，实现数据库之间的共享。这既可以更好地实现复杂的焊接工艺协调控制，也方便解决各系统遇到的问题及根据以往数据生成焊接工艺参数。

3.3  焊接工艺控制智能化

在现代化焊接工艺发展进程中，焊接工作遇到的实际情况是建筑工程、特殊结构越来越多，各种功能要求越来越繁杂，准确度、规范程度的要求也越来越高。在高端技术领域的精细作业中，传统的人工焊接难以完成其所要求的细小焊接处理;而在大规模机械工程的工程焊接中，庞大的经济化复杂任务对人工处理也是一个巨大的挑战。在有些人工焊接过程中，甚至人员的存在也会对其工作环境产生影响。所以需要实现焊接工艺智能化，即利用机械模拟及实现人的智能行为来进行焊接工艺制造。目前，已经有传感技术、智能控制技术等被运用到自动化焊接工艺中，但在这方面的研究和积累工作还不够，无法提供成熟可靠的设备及技术。实现不了只需操作者输入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工艺条件就可自动选择焊接工艺并进行智能化生产，焊机专家系统也不够成熟。

3.4  焊接的自动化和机器人焊接

在我国，汽车、航空航天、军工、电力、钢构等行业产品的生产线上的焊接部分已经开始使用自动化和机器人焊接装备。2014年中国制造业机器人密度为35台/万人，远低于制造业发达的国家的水平。但在2016年增长到了68台/万人，是全球工业机器人增速最快的国家。确实，机器人具有人工不可能拥有的优势，其通用性强、稳定可靠、工作效率高、速度快并且可以工作10～15年。自动焊接机與焊接机器人应用到焊接行业中，可以代替人工进行一些复杂或危险性相对较高的工艺。所以这不仅可以提高生产效率，使制造企业获得更好的经济效益，也能降低人工的劳动强度及减少对工作人员健康的损害，还保证了产品的质量。在批量化、大规模和有害作业环境或特种环境中，自动化焊机及焊接机器人的作用就更加能够凸显出来，在大力开发海上资源的今天，海下的工程作业使用焊接工艺是必然趋势。

4    结语

工程机械加工生产是推动国经济生产的重要支柱之一，而焊接工艺是机械制造中最关键的一部分，为了确保焊接产品的性能和品质使其安全、稳定运转，同时提高生产效率、降低成本，对焊接工艺进行研究是十分必要的。焊接工艺要提升，一方面要不断开发新的方法与新型焊接设备。另一方面需要加快焊接系统的数字化、网络化、智能化与自动化水平。这样才能最大化地在提高生产、经济效益的同时保证焊接精度、质量、效率、规模。因此，相关人员要锐意进取，借鉴国内外先进的技术以及经验，并且取其精华、去其糟粕，使焊接技术发展到更高的层次，从而为我国的发展做出更大的贡献。

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