我國焊接工藝的現(xiàn)狀及其發(fā)展

宋顯中

（牡丹江市鑫龍電器機(jī)械有限責(zé)任公司，黑龍江 牡丹江 157000）

焊接工藝是一種熱加工方法，其利用電能或其他形式能量轉(zhuǎn)化成熱能實(shí)現(xiàn)材料的焊接。近年來，焊接工藝與能源、自動化技術(shù)、電子技術(shù)聯(lián)系密切，廣泛的應(yīng)用在各個行業(yè)中。

1 我國焊接工藝的現(xiàn)狀

就目前我國焊接工藝現(xiàn)狀來說，其設(shè)備和技術(shù)力量經(jīng)過不斷地發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展成為一個設(shè)備較為齊全、技術(shù)力量較為完善的工藝體系。我國的焊接工藝在焊接設(shè)備和材料及技術(shù)上有了很大發(fā)展，部分產(chǎn)品以接近國際先進(jìn)水平。尤其是我國的焊接技術(shù)，已經(jīng)將材料學(xué)、力學(xué)、熱處理學(xué)、自動控制學(xué)、電子學(xué)、檢驗學(xué)等學(xué)科整合起來，形成一門綜合性的學(xué)科。焊接技術(shù)作為現(xiàn)代的主導(dǎo)制造工藝技術(shù)已逐漸參與到產(chǎn)品的主壽命過程中，也就是說，焊接技術(shù)參與到設(shè)計開發(fā)、工藝制定、制造生產(chǎn)、運(yùn)行分析、維護(hù)循環(huán)等各個層次中。焊接技術(shù)集合原材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接工藝、焊機(jī)設(shè)備及工藝裝備、焊接過程中的環(huán)節(jié)處理與監(jiān)督等技術(shù)過程，由單一的加工工藝逐漸發(fā)展為綜合性的工程技術(shù)。下面進(jìn)行具體分析。

1.1 全國范圍內(nèi)逆變式焊機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用

逆變式焊機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，其不僅節(jié)約能源、節(jié)省材料，還具有自動智能化、多功能等特點(diǎn)。大功率逆變技術(shù)受到關(guān)注，其中1000A 埋弧和630A 手工弧焊應(yīng)用廣泛，離子切割工藝已經(jīng)得到成熟應(yīng)用。逆變式二氧化碳焊機(jī)技術(shù)逐漸走向成熟，其中的脈沖、交流方波焊接設(shè)備為實(shí)現(xiàn)高檔焊接的結(jié)構(gòu)要求，引入波形控制、一元化調(diào)節(jié)等技術(shù)的同時，增加了功率（不得超過630A），使其焊接效果更好。

1.2 波控、智能、自動及半自動焊接技術(shù)初步發(fā)展

焊接電流在傳感器、數(shù)據(jù)庫、數(shù)字化控制的調(diào)節(jié)下可使其精細(xì)化、智能化，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制能將焊接技術(shù)精密化、科學(xué)化。目前，我國科學(xué)研究領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到或接近國際的先進(jìn)水平，但是，在實(shí)際的推廣應(yīng)用上，還沒有實(shí)現(xiàn)同步，與國際的應(yīng)用水平還存在較大差距。

1.3 焊接設(shè)備的制造能力及水平整體提高

目前，我國成套、專用的焊接設(shè)備的制造能力及水平隨著用戶要求的提高而得到迅速發(fā)展。其中專用設(shè)備的基礎(chǔ)件和配套件的選擇上要求嚴(yán)格，通用產(chǎn)品基本上到達(dá)或接近國際水平。

2 我國焊接工藝中存在問題分析

2.1 焊接材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理

隨著焊接工藝的發(fā)展進(jìn)步，我國焊接材料的生產(chǎn)發(fā)展趨勢應(yīng)該是焊條產(chǎn)量不斷減少，氣體保護(hù)焊絲逐漸增多，而由于我國焊接材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，其焊條產(chǎn)量與氣體保護(hù)焊絲的產(chǎn)量比例約為8：1，說明我國手工電弧焊的比重很大。焊接材料中的氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲、埋弧焊絲的種類較少，中合金鋼、高合金鋼、鎳基合金以及其他合金焊絲的種類缺乏，不能滿足一些企業(yè)的特殊需求。新型焊接材料的研發(fā)速度較慢，國內(nèi)不能提供壓力容器及電站鍋爐所需要的新型材料，主要材料來源依賴進(jìn)口。

2.2 焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理

我國的逆變式二氧化碳焊機(jī)技術(shù)雖然已經(jīng)推廣使用，但其實(shí)際應(yīng)用還不廣泛，交流弧焊機(jī)和耗能較高的旋轉(zhuǎn)式直流焊機(jī)仍占較大應(yīng)用比例，逆變式二氧化碳焊機(jī)技術(shù)的推廣使用還有待提高。我國的智能化自動、半自動焊接設(shè)備的發(fā)展還處于初級階段，電弧焊機(jī)中的比例較小。當(dāng)前我國的數(shù)控切割機(jī)的應(yīng)用得到廣泛推廣，其設(shè)備的制造也具有一定的體系和規(guī)模。但是部分的等離子切割材料不能實(shí)現(xiàn)自給自足，需要大量進(jìn)口，而且專用的數(shù)控切割設(shè)備種類匱乏。我國成套、專用焊接設(shè)備整體的制造水平雖然具有很大提高，但是特種焊接設(shè)備及重大裝備的生產(chǎn)上發(fā)展緩慢，不能滿足國內(nèi)用戶的生產(chǎn)需要，需要大量進(jìn)口。此外，一些國產(chǎn)新型焊接設(shè)備及焊接機(jī)器人大多是仿造或組裝的，缺少自行研制的成果。

3 我國焊接工藝未來發(fā)展方向

3.1 合理配置焊接材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、拓寬焊接應(yīng)用領(lǐng)域

我國焊接工藝還處于手工電弧焊比重較大階段，調(diào)整焊接材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的前提是廣泛推廣逆變式二氧化碳焊機(jī)技術(shù)。推廣逆變式二氧化碳焊機(jī)技術(shù)能提高能源利用率，節(jié)省焊接材料，是焊接技術(shù)向自動化、智能化方向發(fā)展。推廣逆變式二氧化碳焊機(jī)技術(shù)的同時，還要規(guī)范氣體保護(hù)焊絲的品種規(guī)格，滿足質(zhì)量要求，實(shí)現(xiàn)其順利發(fā)展。

隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用也深入到各個領(lǐng)域當(dāng)中，未來會有更多的領(lǐng)域?qū)?yīng)用到焊接工藝。一方面，機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域中的大型或中大型結(jié)構(gòu)將采用“以焊代鉚”、“以焊代鍛”的焊接工藝。焊接工藝也將為適應(yīng)航天環(huán)境、海洋環(huán)境、低溫及高溫環(huán)境而研發(fā)設(shè)計特殊裝備、技術(shù)及材料。其中，離子焊接及固態(tài)焊接工藝中的激光焊、電子束焊等特殊焊接工藝技術(shù)及設(shè)備將有廣闊的發(fā)展空間。另一方面，小型或微型的主要應(yīng)用與維修工作的精密焊接機(jī)的發(fā)展前景也很廣闊，其價格低廉、實(shí)用性強(qiáng)，將隨著汽車工業(yè)中對通用電阻焊設(shè)備及專業(yè)電阻焊設(shè)備的需求的增加而得到快速發(fā)展。

3.2 焊接工藝自動化、智能化、科技化全面發(fā)展

我國焊接工藝自動化、智能化應(yīng)用水平還不是很高，近十幾年來沒有取得較大突破，與國際先進(jìn)的焊接工藝相比還存在較大差距。為實(shí)現(xiàn)焊接工藝的科技全面發(fā)展，使之成為融合各個知識學(xué)科為一體的綜合學(xué)科，保證焊接工藝質(zhì)量的同時提高勞動率，改善勞動環(huán)境，將焊接工藝從依靠人工技術(shù)轉(zhuǎn)化到依靠設(shè)備技術(shù)上，適應(yīng)時代的發(fā)展。首先，開發(fā)先進(jìn)設(shè)備，完善焊機(jī)功能。焊接技術(shù)的發(fā)展需要建立在焊接設(shè)備的研發(fā)上，焊接設(shè)備應(yīng)綜合電氣、機(jī)械、電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)、數(shù)字化控制技術(shù)等多門技術(shù)知識，將具有焊接參數(shù)自動檢測、焊接工藝自動調(diào)整和操作、焊后檢查等功能的焊接設(shè)備引入到當(dāng)今市場中。將焊接設(shè)備從電磁控制時代轉(zhuǎn)化到電子控制時代。其次，將電子逆變技術(shù)廣泛推廣，實(shí)現(xiàn)徹底取代傳統(tǒng)焊接技術(shù)的新局面。逆變技術(shù)在手工焊及電阻焊設(shè)備中具有應(yīng)用價值，其具有效率高、節(jié)約能源與材料、易于實(shí)現(xiàn)焊接自動化等優(yōu)點(diǎn)。而且逆變技術(shù)能通過提高焊接電源的動態(tài)響應(yīng)來大大提高焊接設(shè)備的性能。針對目前電力電子技術(shù)和大功率半導(dǎo)體的發(fā)展應(yīng)用，逆變技術(shù)將在未來市場占據(jù)主導(dǎo)地位，逐漸替代傳統(tǒng)焊接工藝。最后，高效、自動化、智能化電焊設(shè)備廣泛應(yīng)用。我國當(dāng)前的成套、專用焊接設(shè)備生產(chǎn)應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，高效、半自動化的電焊設(shè)備逐漸受到人們的關(guān)注。氣體保護(hù)焊、次級整流電阻焊、電子束/激光焊接技術(shù)、電阻焊質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)、焊接傳感及檢測技術(shù)以及相應(yīng)的設(shè)備都取得了較大的發(fā)展。以前的焊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要追求簡單實(shí)用、安全可靠，其設(shè)計目的均為減少重量、降低成本。未來的焊機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計除考慮上述因素外，還要考慮其自動跟蹤、檢測調(diào)整、分析焊接質(zhì)量和質(zhì)量監(jiān)督系統(tǒng)。除此之外，隨著單片機(jī)、弧焊機(jī)、成套焊接設(shè)備的群控技術(shù)的發(fā)展，電子計算機(jī)和焊接機(jī)器人將在焊接工藝中得到廣泛應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)焊接工藝智能化、科技化的全面發(fā)展。

4 結(jié)語

我國焊接工藝隨著科技的進(jìn)步、時代的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但是與國際先進(jìn)的焊接工藝相比，仍存在許多問題。自動化、智能化、節(jié)能高效的焊接工藝的開發(fā)和推廣應(yīng)用仍需不斷加強(qiáng)。

［1］呂高尚，史春元，董春林，柴國明，陳俐.激光-電弧復(fù)合熱源焊接研究及應(yīng)現(xiàn)狀[J].航空制造技術(shù)，2005(05).

［2］張穎云.3.0 毫米鈦合金A-TIG 焊接工藝的應(yīng)用研究[J].西安航空技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2009(03).

［3］何立.焊接與切割設(shè)備的使用和維修(五十六)：埋弧焊機(jī)的安裝、使用與維修[J].電焊機(jī)，2006(08).