創(chuàng)新 智造 開創(chuàng)焊接新時(shí)代
——記第二十三屆北京·埃森焊接與切割展覽會(huì)

■ 本刊記者 張維官，王穎

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焊接作為工業(yè)制造的縫紉，在各行各業(yè)中起到舉足輕重的作用，但是，焊接又作為一種特殊工藝存在，焊接效率、焊工環(huán)保等一直是國內(nèi)外焊接供應(yīng)商就發(fā)的方向，因此，創(chuàng)新、智造成為焊接企業(yè)新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品的突破點(diǎn)。焊接新技術(shù)的應(yīng)用推廣，需要一個(gè)技術(shù)交流的平臺(tái)，而作為全球第二大的焊接與切割展覽會(huì)——北京·埃森焊接展覽會(huì)為國內(nèi)外供應(yīng)商提供了一個(gè)很好的展示企業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的交流平臺(tái)，因此，每年的展會(huì)，都會(huì)有國內(nèi)外的專業(yè)觀眾通過多渠道進(jìn)行關(guān)注和了解，那么，2018年的第二十三屆北京·埃森焊接與切割展覽會(huì)（以下簡稱北京·埃森焊接展）有何技術(shù)新動(dòng)向、發(fā)生了哪些重大事件值得我們關(guān)注和了解？《金屬加工》雜志記者將向廣大焊接同仁提供最全面周到的報(bào)道（見圖1），以饗讀者。

圖1 展會(huì)直播

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2018年5月8～11日，北京·埃森焊接展在東莞厚街鎮(zhèn)廣東現(xiàn)代國際展覽中心成功舉辦，這是北京·埃森焊接展首次移師珠三角。來自世界各國的993家展商在1、3、4、5、6、7館6個(gè)展館向來自國內(nèi)外的專業(yè)觀眾展示了他們?cè)跈C(jī)械制造、壓力容器、汽車制造、軌道交通、石油管道、船舶與海洋工程、航空航天等諸多制造業(yè)領(lǐng)域的先進(jìn)焊接與切割設(shè)備及技術(shù)，突出了本屆展會(huì)“創(chuàng)新、智造”的主題。三天半的時(shí)間，吸引了來自國內(nèi)外63個(gè)國家和地區(qū)將近20 000位專業(yè)觀眾參加。

工業(yè)機(jī)器人智能化水平不斷提升

智能化、自動(dòng)化、無人化一直是工業(yè)機(jī)器人企業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)，體現(xiàn)的是一種智能化的無人操作生產(chǎn)線或者系統(tǒng)，幫助企業(yè)最大程度的降低人工成本，提升生產(chǎn)效率。因此，智能化的控制高效生產(chǎn)線是本屆展會(huì)的一大亮點(diǎn)，各個(gè)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)都展示了企業(yè)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用案例模擬生產(chǎn)線，如首鋼安川、ABB等。

（1）智能化生產(chǎn)線亮點(diǎn)多 ABB汽車支架切割、焊接、檢測(cè)生產(chǎn)線：基于ABB機(jī)器人卓越的軟件和硬件技術(shù)，工程師可短時(shí)間內(nèi)方便、快捷的搭建功能強(qiáng)大的自動(dòng)化生產(chǎn)線。ABB機(jī)器人運(yùn)行速度快，路徑精度高，支持多樣化的通信接口，基于簡單而又強(qiáng)大的編程框架，可自定義的示教器用戶界面，程序結(jié)構(gòu)清晰，功能強(qiáng)大?？纱蠓黾悠嚵悴考S的生產(chǎn)效率，并保證質(zhì)量品質(zhì)，如圖2所示。

首鋼安川玩具迷宮生成線定制化機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線：該系統(tǒng)包含VR定制、機(jī)器人自動(dòng)配料、視覺定位、激光焊接、自動(dòng)拋光、擰螺釘裝配、自動(dòng)物流線、協(xié)作機(jī)器人等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)迷宮定制化生產(chǎn)需求，彰顯了YSR的技術(shù)集成能力和產(chǎn)品智能化。其中增設(shè)的VR技術(shù)體驗(yàn)，增加了項(xiàng)目的新穎性與娛樂性。此外，機(jī)器人柔性焊接生產(chǎn)線也是一大亮點(diǎn)，該項(xiàng)目是汽車零部件焊接的智能化柔性制造系統(tǒng)，機(jī)器人自動(dòng)上下料、自動(dòng)夾具更換、變位機(jī)搭載焊接機(jī)器人等技術(shù)的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了YSR的高水平系統(tǒng)集成能力，也代表了我國的汽車零部件機(jī)器人制造技術(shù)的領(lǐng)先水平（見圖3）。

（2）智能化工作站還是主旋律 對(duì)于智能化工作站，除了首鋼安川和A B B之外，F(xiàn)ANUC、唐山松下、OTC、KUKA、CLOOS等都展示了它們的獨(dú)特解決方案。

圖2 ABB汽車支架生產(chǎn)線

FANUC機(jī)器人在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)5套工作站中配備的M-10i就是一款公司最新研發(fā)的弧焊機(jī)器人。該機(jī)器人可搬運(yùn)質(zhì)量12kg，可達(dá)半徑1441mm，重復(fù)定位精度±0.02mm。機(jī)器人采用整體式管線，所有管線全內(nèi)置，并且與同類型機(jī)器人相比，M-10i運(yùn)動(dòng)速度更快，精度更高。此外，還有首發(fā)的CR-15iA協(xié)作機(jī)器人，該機(jī)器人是無需安全柵欄，可搬運(yùn)質(zhì)量為15kg，人與機(jī)器人可以相互協(xié)作，從事零件裝配、搬運(yùn)等各種作業(yè)。CR-15iA具有完善的安全功能，當(dāng)機(jī)器人接觸到人時(shí)，機(jī)器人會(huì)安全地停止。此外，iRVision（內(nèi)置視覺）及力覺傳感器等各種高智能化功能均可使用，能夠搭檔弧焊機(jī)器人完成基礎(chǔ)零部件的高效焊接，如圖4所示。

圖3 首鋼安川直播視頻

圖 4

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唐山松下智能融合型弧焊機(jī)器人，該機(jī)器人與焊接電源智能融合，采用全新伺服軸拉絲焊槍，達(dá)到業(yè)界最快的每秒180次，配合全新焊接工藝HBC（Heat Balance Control）工法，最大減低飛濺達(dá)到99%，適合各種薄板以及高速焊接，如圖5所示。

KUKA則展示了各種全方位的解決方案工作站系統(tǒng)，如適合FSW焊接的多功能重載機(jī)器人、“即插即用”電弧焊解決方案ready2_arc、KUKA點(diǎn)焊專利技術(shù)RoboSpin，以及KUKA C O2激光應(yīng)用機(jī)器人等。其中， RoboSpin 點(diǎn)焊專利技術(shù)通過控制機(jī)器人在焊接過程中圍繞焊點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，來提高焊接質(zhì)量以及延長電極的壽命。特別是在焊接鋁合金材料時(shí)，常見的電極和母材之間的粘著效應(yīng)被消除，有效地減少電極磨損，提高焊接質(zhì)量，縮短焊接時(shí)間，如圖6所示。

CLOOS推出新款QIROX機(jī)器人QRC-290，該款機(jī)器人為六軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人，既可選擇直立式也可采用倒掛式安裝。機(jī)器人采用經(jīng)典型實(shí)心手腕，最大可承載重4kg的MIG/MAG焊槍（見圖7）。而OTC則展示了“D—Arc”焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)是世界首創(chuàng)的焊接產(chǎn)業(yè)界革命性厚板高效焊接系統(tǒng)，使厚板焊接時(shí)間、氣體使用量最大可降低80%，大幅度提高焊接效率；使坡口加工面積，焊絲使用量最大降低70%，工件變形量最大可降低85%，如圖8所示。

圖5 智能融合型弧焊機(jī)器人

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圖6 RoboSpin 點(diǎn)焊專利技術(shù)

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圖7 QIROX機(jī)器人QRC-290

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圖8 “D—Arc”焊接系統(tǒng)

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近年來，隨著我國工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的快速發(fā)展，我國自主研發(fā)生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人也開始得到快速的發(fā)展，在本屆展會(huì)上，國內(nèi)機(jī)器人方面，北京時(shí)代、杭州凱爾達(dá)、深圳鴻柏科技、廣州數(shù)控、上海通用、上海滬工及錢江機(jī)器人等企業(yè)都展示了最新自主研發(fā)或者集成的自動(dòng)化解決方案，如讀者想深入了解，可以掃描圖1二維碼，觀看本刊記者的現(xiàn)場(chǎng)直播視頻。

焊接電源的智能化、數(shù)字化更加全面

焊接過程中，焊接電源幾乎是各種焊接中必備的硬件之一，因此，焊機(jī)的數(shù)字化、智能化水平，對(duì)高效焊接、焊接飛濺、焊接能耗等具有重要的作用，另外，焊接電源能否與各大工業(yè)機(jī)器人品牌相匹配也是重點(diǎn)，因此，國內(nèi)外的廠商都在智能化、配套機(jī)器人方面展示了企業(yè)的最新產(chǎn)品，如肯倍、福尼斯、麥格米特、伊達(dá)、奧太等，下面介紹三款典型的產(chǎn)品供大家了解。

福尼斯展示了全新研發(fā)的氬弧焊工藝ArcTIG，它通過壓縮電弧達(dá)到等離子效果，因此焊接時(shí)電弧能量非常集中，與傳統(tǒng)的等離子和TIG相比，它的焊接速度更快，可無需開坡口一次焊透10mm的鋼板，單面焊接雙面成形，非常適合PA位置的對(duì)接焊縫，對(duì)工件接頭錯(cuò)邊的容忍度也大幅度提高，焊縫外觀平滑整潔，適用于自動(dòng)化焊接（見圖9）。此外，公司還展示了主力產(chǎn)品TPS/i產(chǎn)品，該產(chǎn)品配備了JOBMASTER焊槍（見圖10），在焊槍上有相同的控制功能顯示屏，非常適用于距離電源較遠(yuǎn)工作的情況。

肯倍X8 MIG焊機(jī)與2017年正式推出，已經(jīng)在國內(nèi)外重點(diǎn)領(lǐng)域得到大批量應(yīng)用。X8 MIG 焊機(jī)引入了數(shù)字化WPS（dWPS），可以通過電腦的WeldEye界面編輯WPS文件，通過Wi-Fi發(fā)送到焊機(jī)，預(yù)先對(duì)焊機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。在焊接過程中，電流、電壓、焊絲消耗、氣體流量、熱輸入等參數(shù)被真實(shí)完整記錄，實(shí)現(xiàn)焊接數(shù)據(jù)的檢測(cè)。焊接結(jié)束后，所有參數(shù)存放在服務(wù)器中以便可追溯及數(shù)據(jù)深度分析。此外，A7 MIG 系列焊機(jī)是行業(yè)領(lǐng)先的機(jī)器人弧焊電源，適合與任何機(jī)器人品牌集成。它可以提供全面的豐富的配置，包含焊槍、送絲機(jī)、電源和水冷單元。Kemppi Wise 軟件可顯著提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，可焊接多種材質(zhì)的金屬。標(biāo)配智能化的用戶界面，能夠通過瀏覽器從電腦端輕松設(shè)置各項(xiàng)焊機(jī)參數(shù)。這將顯著減少設(shè)置時(shí)間，并有助于有質(zhì)量把控，如圖11所示。

圖9 ArcTIG工藝

圖10 JOBMASTER焊槍

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圖 11

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麥格米特全數(shù)字IGBT逆變CO2/MGA/MIG多功能焊接電源——Artsen Plus，提升了控制頻率，在送絲控制上，實(shí)現(xiàn)了精確可控的送絲速度，在焊槍及母材上加入檢測(cè)電路，同時(shí)引入了超高速電流阻斷開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了精確控制熔滴過渡的過程（見圖12）。山東奧太公司的WSM—400（HW）熱絲氬弧焊電源比人工填絲效率提高兩倍以上，適用于長焊縫焊接。對(duì)于短焊和點(diǎn)焊可以關(guān)掉送絲模式，采用普通氬弧焊手工填絲模式，一鍵控制，通過焊槍開關(guān)就可控制焊機(jī)、送絲機(jī)和熱絲電源工作，可配備專機(jī)，如圖13所示。

激光加工發(fā)展迅速

激光的寶貴特性決定了激光在加工領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)：由于激光是無接觸加工，并且激光束的能量及其速度均可調(diào)，因此可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的。同時(shí)它可以對(duì)多種金屬、非金屬進(jìn)行加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點(diǎn)的材料。最重要的是激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對(duì)非激光照射部位沒有影響或影響極小。因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工量小。因此在切割和焊接領(lǐng)域，激光的應(yīng)用越來越廣泛。

本屆展會(huì)參展的激光企業(yè)與往屆相比相對(duì)較少，但是激光器、激光切割與焊接工作站仍然是參展觀眾關(guān)注的焦點(diǎn)之一。為了更全面直觀地展示產(chǎn)品，參展商大多在一天的不同時(shí)間段安排多次激光切割演示，以實(shí)際效果展示設(shè)備的性能特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。大族、IPG、邦德等國內(nèi)外的激光企業(yè)均展出了各自的特色產(chǎn)品。

激光器作為激光加工設(shè)備的關(guān)鍵部件備受關(guān)注，IPG、通快等國際知名廠商仍然占據(jù)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。IPG展出了YLS—10000/20000摻鐿連續(xù)光纖激光器（見圖14）、YLS—6000—ECO摻鐿連續(xù)激光器及YLS—5000—BR 三光點(diǎn)光纖釬焊激光器等產(chǎn)品。YLS—5000—BR具有三束光纖輸出，兩束低功率，一束高功率光，預(yù)熱作用，解決焊接車門車身上鍍鋅板時(shí)產(chǎn)生的飛濺導(dǎo)致焊接不良的問題，無飛濺，外觀均勻美觀，提高加工速度、最7大限度減小對(duì)部件的熱影響，并降低對(duì)部件手動(dòng)清潔的依賴程度，大量使用在汽車行李箱蓋、車頂、側(cè)圍、后擋板焊接工藝上。大族展出的機(jī)器人三維激光焊接系統(tǒng)、HFW30激光焊接工作站吸引了不少觀眾駐足觀看（見圖15）。激光焊接工作站工作過程高效、穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高、兼容性好單件加工成本低，適用于各種批量生產(chǎn)。還可選配旋轉(zhuǎn)臺(tái)、變位機(jī)等，實(shí)現(xiàn)不同工件加工切換。

激光切割以其在薄板切割中高速、高質(zhì)、高精度以及熱影響區(qū)小的優(yōu)勢(shì)，受到眾多關(guān)注，但激光切割設(shè)備較高的價(jià)格和使用成本，在一定程度上限制了它的使用范圍。在本屆展會(huì)上，推出的產(chǎn)品集中體現(xiàn)出激光切割向厚板、高效、低成本方向發(fā)展，這也順應(yīng)了市場(chǎng)發(fā)展對(duì)切割設(shè)備的要求。金鳳焊割、上海滬工（見圖16）、奧凌激光紛紛展出了激光切割設(shè)備。

智能、精細(xì)等離子切割迅速占領(lǐng)市場(chǎng)

圖12 Artsen Plus電源

圖13 WSM—400

圖14 IPG YLS—20000

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精細(xì)等離子系統(tǒng)目前已經(jīng)成為金屬切割領(lǐng)域可以與激光相競(jìng)爭的先進(jìn)等離子產(chǎn)品。該設(shè)備可廣泛應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、軌道交通等行業(yè)，零件切割后幾乎不需要后續(xù)加工，大幅度縮短了加工周期，提高了生產(chǎn)效率，與激光切割相比，具有更強(qiáng)的切割能力，并且購置成本低。目前國外各等離子電源生產(chǎn)廠商都已具有成熟穩(wěn)定的精細(xì)等離子切割系統(tǒng)。本屆展會(huì)上，國外企業(yè)依然引領(lǐng)等離子切割技術(shù)的發(fā)展，智能化、精細(xì)化的等離子切割切割技術(shù)正在迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。

飛馬特推出的機(jī)器人自動(dòng)化切割3DPro技術(shù)，引領(lǐng)精密切割智能變革。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以與ULTRA—CUT高精度等離子切割系統(tǒng)無縫集成；DRAGSTER機(jī)用高度控制器配有專利的牽引易損件；采用市面上最短的割炬燒噴嘴（僅長236mm）；易損件帶斜面，易于觸及；專用于自動(dòng)化的輕質(zhì)、柔性引線；割炬安裝指示器確保定位連續(xù)一致；精確定位編程工具，如圖17所示。

德國凱爾貝則推出了一款附加的坡口切割數(shù)據(jù)庫，可以用于眾多工業(yè)領(lǐng)域中5~30mm的板材準(zhǔn)備，便于下一步工序的進(jìn)行，凱爾貝百維坡口切割數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)用戶的需求輕松擴(kuò)展，包含有全面的測(cè)試和培訓(xùn)課程包，使數(shù)據(jù)庫變得簡單易懂，從而確保工作的高效率。百維坡口切割數(shù)據(jù)庫中的推薦值來源于凱爾貝類激光等離子切割系統(tǒng)HiFocus及SmartFocus的PerCut 451與PerCut 4000等離子割炬（見圖18）。該數(shù)據(jù)庫優(yōu)點(diǎn)包括：適用于碳鋼、不銹鋼和鋁合金坡口輪廓的精密切割；高精度和可再現(xiàn)，低易損件消耗；適用于各種坡口切割設(shè)備，如切割專機(jī)和切割機(jī)器人；安裝時(shí)間減少、生產(chǎn)效率提高；交互與重復(fù)性工作最小化，容易實(shí)施。

Hypertherm海寶在本屆展會(huì)上展出了XPR300機(jī)用切割系統(tǒng)、EDGE Connect 控制器及SureCut全數(shù)字化智能切割解決方案、易損件等一系列先進(jìn)的技術(shù)與產(chǎn)品。EDGE Connect 作為海寶最新的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，可靠性極高，可提供強(qiáng)大的內(nèi)嵌功能以及充足的定制空間。這些系統(tǒng)基于業(yè)界領(lǐng)先的 Phoenix CNC控制器平臺(tái)，該系統(tǒng)提供先進(jìn)的新軟件功能以及增強(qiáng)的硬件，如圖19所示。

與國外相比，我國等離子技術(shù)還存在一定差距。等離子切割電源首先要提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，并加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用之間的結(jié)合，同時(shí)還需要加大力度增強(qiáng)軟件系統(tǒng)的開拓與研發(fā)。

提高焊接工效的輔機(jī)具受寵

焊接輔機(jī)具雖然沒有機(jī)器人、激光技術(shù)那樣受關(guān)注，但它們的作用不可小覷。例如：焊接工裝的設(shè)計(jì)直接決定了焊接效率的高低，坡口的質(zhì)量、精度和效率成為影響焊接質(zhì)量和成本的關(guān)鍵要素之一。目前在我國制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級(jí)的攻堅(jiān)階段，高效輔機(jī)具的成功應(yīng)用將成為眾多企業(yè)降本增效的利器。

現(xiàn)在很多生產(chǎn)企業(yè)為了滿足焊接精度的要求，制作了很多專用的夾具。盡管專用工裝在某種程度上提高了焊接精度，卻也造成了生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低等多種問題。而柔性焊接工裝的重復(fù)利用性，工廠只需要一套或者幾套柔性焊接平臺(tái)就可以滿足多種產(chǎn)品的焊接要求。焊工只需要重新調(diào)整夾具的位置便可拼裝一套新的焊接工裝，不僅降低了生產(chǎn)成本，也大大提高了生產(chǎn)效率。本屆展會(huì)上，很多焊接工裝夾具企業(yè)都推出了他們的柔性焊接工裝平臺(tái)。美國強(qiáng)手的柔性焊接固持工具（見圖20）、鼎盛天三維柔性焊接工裝（見圖21）都吸引了眾多觀眾。

圖15 大族HFW30激光焊接工作站

圖16 上海滬工激光切割機(jī)

圖17 飛馬特3DPro技術(shù)應(yīng)用

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圖18 凱爾貝SmartFocus

未來切割產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品的發(fā)展方向不僅是機(jī)器換人，更重要的是“軟件替人”。即將焊接工藝寫入切割的編程套料軟件，采用自動(dòng)化的切割設(shè)備，一次完成焊接坡口、相貫線，圓孔等切割，從而免去手工或者機(jī)械打磨等二次加工，為焊接機(jī)器人或者自動(dòng)化焊接設(shè)備的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本屆展會(huì)上自動(dòng)、半自動(dòng)的坡口切割機(jī)不在少數(shù)。除了坡口切割機(jī)，華威、博大展出的數(shù)控相貫線切割機(jī)無論從自動(dòng)化程度還是坡口質(zhì)量，都可以滿足工程上的需求，如圖22、圖23所示。

結(jié)語

本屆北京·埃森焊接展上，環(huán)保、綠色、高效焊接等仍然是焊材企業(yè)宣傳和展示的主旋律，像昆山京群、大西洋、金橋、大橋等企業(yè)都在這些方面取得了較為突出的進(jìn)步，如昆山京群展示的具有國際一流水準(zhǔn)的5%Ni鋼/9%Ni鋼用焊條、TP92用焊條、G115鋼用焊條及壓力容器用堿性藥芯焊絲等，如圖24所示。

圖19 EDGE Connect 控制器

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圖20 美國強(qiáng)手焊接固持工具

圖21 鼎盛天三維柔性焊接工裝

圖22 博大數(shù)控相貫線切割機(jī)

圖23 華威相貫線切割機(jī)

總體來說，雖然近幾年展會(huì)新產(chǎn)品、新技術(shù)沒有太多的進(jìn)步，但是，未來必將向激光加工、智能化焊接與切割方向發(fā)展，因此，《金屬加工》作為焊接行業(yè)的專業(yè)媒體，我們也將一如既往的關(guān)注展會(huì)以及技術(shù)的發(fā)展脈搏，為焊接技術(shù)的發(fā)展提供橋梁作用。

圖24 京群焊材

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