現(xiàn)代焊接工程在制造業(yè)中的作用及其發(fā)展研究

薛勇

【摘要】闡述了制造業(yè)和制造技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位，并以長(zhǎng)期在焊接領(lǐng)域工作的體會(huì)，論述了新型工業(yè)化中的焊接工程和焊接產(chǎn)業(yè)，采用優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能的焊接技術(shù)改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，利用信息及計(jì)算機(jī)改造焊接傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、焊接系統(tǒng)工程等幾個(gè)重要問(wèn)題，并對(duì)之進(jìn)行了分析，提出有關(guān)建議。

【關(guān)鍵詞】制造技術(shù) 焊接工程 焊接產(chǎn)業(yè)

1 新型工業(yè)化的焊接工程和焊接產(chǎn)業(yè)

1.1 焊接已由單一的加工工藝發(fā)展成為有科學(xué)基礎(chǔ)、應(yīng)用范圍廣泛和有前景的焊接工程和焊接產(chǎn)業(yè)。它是決定產(chǎn)品使用安全的關(guān)鍵。有些直接生產(chǎn)焊接產(chǎn)品或在現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接后投入使用，有些作成主體結(jié)構(gòu)再在其上安裝動(dòng)力和機(jī)電設(shè)備后應(yīng)用，有些是作為機(jī)械的組成部分使用。無(wú)論什么廠(chǎng)生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)，在質(zhì)量保證中都是以設(shè)計(jì)為龍頭、焊接為核心，選用合理的焊接材料、焊接方法、焊接工藝和焊接設(shè)備是保證焊接優(yōu)質(zhì)高效的關(guān)鍵。備料組裝及前后處理是保證焊接質(zhì)量的必要條件。焊接科學(xué)技術(shù)的發(fā)展決定于使用者對(duì)焊接結(jié)構(gòu)性能的要求，焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者對(duì)焊接方法、材料及設(shè)備的要求，以及焊接材料及設(shè)備企業(yè)的供應(yīng)情況。

1.2 在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代，焊接結(jié)構(gòu)、焊接材料和焊接設(shè)備企業(yè)分屬不同部門(mén)，部門(mén)之間互不通氣。而國(guó)外冶金企業(yè)有專(zhuān)門(mén)研究焊接性能和焊接強(qiáng)度的部門(mén)，為用戶(hù)提供全套資料，給用戶(hù)的使用創(chuàng)造了良好條件。國(guó)外的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)生產(chǎn)各種焊接結(jié)構(gòu)，焊接設(shè)備和材料多是在一個(gè)公司生產(chǎn)，如英國(guó)焊接合金有限公司和美國(guó)林肯焊接設(shè)備公司就同時(shí)提供多功能組合式自動(dòng)焊機(jī)和相應(yīng)的藥芯焊絲。目前國(guó)內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)也有綜合化的趨勢(shì)，如橋梁廠(chǎng)造龍門(mén)起重機(jī)、造船廠(chǎng)和橋機(jī)廠(chǎng)也造橋，但焊接設(shè)備和材料的產(chǎn)業(yè)還沒(méi)有綜合化的趨勢(shì)。如何將焊接結(jié)構(gòu)、焊接材料和焊接設(shè)備形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，相互依存、協(xié)調(diào)合作，是一個(gè)急待解決的問(wèn)題。用優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能的焊接技術(shù)改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)。如目前的半自動(dòng)氣保護(hù)焊機(jī)配上氣割機(jī)或?qū)Ｓ幂p便小車(chē)加上一個(gè)簡(jiǎn)易控制箱可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊，其目的不只是提高效率，更重要的是保證優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量和節(jié)約能源，同時(shí)還能降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和改善工作環(huán)境。采用優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能的焊接技術(shù)改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的效果十分明顯。同時(shí)，細(xì)絲焊接還可降低裂紋傾向和改善接頭焊接性能；如果使用細(xì)絲雙絲焊，其效果還要明顯。

2 計(jì)算機(jī)及信息科學(xué)技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及工程科學(xué)技術(shù)

焊接科學(xué)和焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)在高新技術(shù)和計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)方面的應(yīng)用。焊接技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真是利用物理或數(shù)學(xué)模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，使焊接技術(shù)研究變?yōu)椤袄碚撘挥?jì)算機(jī)模擬生產(chǎn)應(yīng)用”循環(huán)，使其分析逐步由定性到定量。計(jì)算機(jī)仿真是對(duì)實(shí)際生產(chǎn)或工作系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型和仿真模型進(jìn)行計(jì)算及試驗(yàn)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)的目的，因此計(jì)算機(jī)模擬及仿真是焊接科學(xué)與工程研究和創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)。焊接結(jié)構(gòu)分析包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)材料及施工方案的優(yōu)選、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布及應(yīng)力集中的有限元分析和預(yù)防斷裂及安全評(píng)定的有限元及斷裂力學(xué)分析，這是提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量水平和提高安全度的基礎(chǔ)。最優(yōu)化技術(shù)是用計(jì)算機(jī)在一切可能的方案中尋求最優(yōu)方案的科學(xué)方法，實(shí)際上是根據(jù)一定數(shù)學(xué)模型和目標(biāo)函數(shù)在一定約束條件下求極值，可廣泛用于焊接工程以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能用計(jì)算機(jī)及信息科學(xué)技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和管理，因此必須產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，盡快于以推進(jìn)。必須將焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝、焊接設(shè)備工裝和材料優(yōu)化作為一個(gè)系統(tǒng)，焊接科學(xué)技術(shù)、焊接結(jié)構(gòu)工程和焊接結(jié)構(gòu)及焊接設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)系統(tǒng)，用系統(tǒng)工程的理念綜合考慮、分析和協(xié)調(diào)。焊接專(zhuān)家系統(tǒng)則是利用已有專(zhuān)家的知識(shí)庫(kù)，通過(guò)開(kāi)發(fā)機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)工程師人機(jī)對(duì)話(huà)來(lái)解決工程問(wèn)題?？上壳斑€沒(méi)有能作到這一點(diǎn)。焊接專(zhuān)家系統(tǒng)則是利用已有專(zhuān)家的知識(shí)庫(kù)，通過(guò)開(kāi)發(fā)機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)工程師人機(jī)對(duì)話(huà)來(lái)解決工程問(wèn)題。最優(yōu)化技術(shù)和專(zhuān)家系統(tǒng)是尋求最佳工程方案的最好手段。焊接自動(dòng)化是直接應(yīng)用最廣泛、投資最大的領(lǐng)域，是焊接科學(xué)與工程、焊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析和焊接新技術(shù)采用的總和，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理一體化的綜合生產(chǎn)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。但是，目前中國(guó)的大多數(shù)企業(yè)還必需采用適用新技術(shù)進(jìn)行低成本自動(dòng)化，即在關(guān)鍵工序采用單機(jī)自動(dòng)化和專(zhuān)機(jī)自動(dòng)化甚至焊接機(jī)器人，在非關(guān)鍵工序采用人力機(jī)械組成生產(chǎn)線(xiàn)，同時(shí)盡可能地采用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和機(jī)電液一體化技術(shù)。

3 焊接系統(tǒng)工程

系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能用計(jì)算機(jī)及信息科學(xué)技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和管理，因此必須產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，盡快于以推進(jìn)。必須將焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝、焊接設(shè)備工裝和材料優(yōu)化作為一個(gè)系統(tǒng)，焊接科學(xué)技術(shù)、焊接結(jié)構(gòu)工程和焊接結(jié)構(gòu)及焊接設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)系統(tǒng)，用系統(tǒng)工程的理念綜合考慮、分析和協(xié)調(diào)?？上壳斑€沒(méi)有能作到這一點(diǎn)。建議由省市焊接學(xué)會(huì)協(xié)會(huì)、教學(xué)和科研單位、典型的焊接結(jié)構(gòu)企業(yè)和焊接設(shè)備和材料企業(yè)自愿結(jié)合組成虛擬焊接工程集團(tuán)，主要從事系統(tǒng)工程的理念綜合考慮、分析和協(xié)調(diào)相關(guān)行業(yè)的銜接、咨詢(xún)服務(wù)、技術(shù)合作的組織，技術(shù)交流、研究、創(chuàng)新、推廣和人員培訓(xùn)，達(dá)到共同受益和共同提高，促使科技進(jìn)步，加速新型工業(yè)化。

4 結(jié)論

制造業(yè)是拉動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)快速增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。焊接已由一個(gè)單一的加工工藝發(fā)展成為有科學(xué)基礎(chǔ)、有廣泛的應(yīng)用范圍和前景的焊接工程和焊接產(chǎn)業(yè)，在很多行業(yè)中占有重要地位，是產(chǎn)品使用安全的關(guān)鍵。必須推廣使用一些先進(jìn)適用的新技術(shù)，才能達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能的目的，使企業(yè)立于不敗之地。必須利用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)學(xué)科和產(chǎn)業(yè)，才能進(jìn)入世界群強(qiáng)之林。焊接是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須用系統(tǒng)工程的理念綜合考慮、分析和協(xié)調(diào)，促使科技進(jìn)步，加速新型工業(yè)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]王元良，論焊接科學(xué)與工程電焊機(jī)，2015.

[2]陳序.低合金高強(qiáng)度鋼的開(kāi)發(fā)及焊接工作者面臨的任務(wù).第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2016.

[3]唐伯鋼.我國(guó)焊接材料的”世紀(jì)之交”的發(fā)展前景與結(jié)構(gòu)調(diào)整.第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2014.

[4]馬紅，于慶勝，王小寶.我國(guó)電焊機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析.電焊機(jī)，2014.

[5]王元良.藥芯焊絲雙絲焊工藝及設(shè)備的研究.焊接技術(shù)（增刊），2015.

[6]王元良.高效節(jié)能的細(xì)絲雙絲自動(dòng)焊接工藝及設(shè)備研究.電焊機(jī)，2015.

[7]王元良.藥芯焊絲自動(dòng)雙絲焊工藝研究.焊管，2014.

[8]王元良.焊接工業(yè)工程.中國(guó)機(jī)械工程，2016.