調(diào)查報(bào)告(電焊機(jī))

1、2004年調(diào)查報(bào)告（電焊機(jī)）1         我國(guó)焊接材料生產(chǎn)現(xiàn)狀1.1 1.1              現(xiàn)狀一個(gè)國(guó)家焊接消耗材料的生產(chǎn)情況可以反映該國(guó)焊接技術(shù)的總體水平。從圖12可以清楚地看出我國(guó)焊材的生產(chǎn)總體上是與鋼材同步增長(zhǎng)的，近7年來(lái)產(chǎn)量翻了一番。僅統(tǒng)計(jì)焊條與焊絲，1996年的產(chǎn)量為62.96萬(wàn)噸，發(fā)展到2002年已達(dá)144.9萬(wàn)噸，如果加上進(jìn)口的焊材，總耗量達(dá)到147萬(wàn)多噸

2、，成為世界最大的焊材生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)家。但是，從不同焊材的產(chǎn)量構(gòu)成看，存在的問(wèn)題就會(huì)明顯地顯現(xiàn)出來(lái)。表1為近7年焊材產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。在我國(guó)生產(chǎn)的焊材中手工焊的 圖12 我國(guó)鋼年產(chǎn)量和焊接材料年用量的發(fā)展變化對(duì)比  表1 近7年我國(guó)焊接材料產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表 （萬(wàn)噸）年 份 焊條 MAG 焊絲 藥芯 焊絲 埋弧 焊絲 年總消耗量自動(dòng)化率（%）1996 55.0(87%) 5.60.06 2.3 62.96  19.61997 72.5(89%) 5.6 0.13 3.6 81.83  18.41998 87.0(88%) 7.0 0.20 5.0 99.20  21.

3、11999 90.0(85%) 10.6 0.36 5.0 105.96  24.62000 90.0(83%) 11.7 0.70 6.0 108.40  27.22001100.0(82%) 14.0 1.20 7.0 122.20  29.22002110.0(76%) 25.0 1.90 8.0 144.90  40.1 注： 括弧中的紅色數(shù)據(jù)為該焊材所占比例焊條產(chǎn)量一直占75%以上，而機(jī)械化、自動(dòng)化焊接需要的各種焊絲的總量不足25%。按熔敷金屬計(jì)算，2002年我國(guó)焊接機(jī)械化、自動(dòng)化率僅能達(dá)到40.1%, 而世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家一般都在60%-70%

4、以上?？梢?jiàn)我國(guó)的焊接生產(chǎn)總體上說(shuō)自動(dòng)化率仍比較低。這足以說(shuō)明我國(guó)只是一個(gè)焊接的大國(guó)，還遠(yuǎn)不是一個(gè)焊接的強(qiáng)國(guó)。 從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還可以看出，近幾年來(lái)我國(guó)焊絲產(chǎn)量正在迅猛發(fā)展。例如氣體保護(hù)焊（MAG）用的實(shí)心焊絲從1996年到2002年增加近4倍，質(zhì)量也有明顯提高，目前已經(jīng)能夠滿足90%以上的國(guó)內(nèi)需求；而先進(jìn)的藥芯焊絲，由于具有獨(dú)特的工藝性能，7年來(lái)產(chǎn)量增長(zhǎng)了近31倍，成為我國(guó)發(fā)展最快的焊材。從過(guò)去主要依靠進(jìn)口，到現(xiàn)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的藥芯焊絲50%以上是自己生產(chǎn)的，并且有少量出口，如圖13所示。全國(guó)生產(chǎn)藥芯焊絲的廠家共有29個(gè)，生產(chǎn)線48條，其中進(jìn)口生產(chǎn)線21條，國(guó)產(chǎn)27條（包括我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)制造的3條）。保守

5、地估計(jì)，按每條生產(chǎn)線平均具有年產(chǎn)500噸焊絲的能力計(jì)算，我國(guó)藥芯焊絲產(chǎn)量近期內(nèi)仍會(huì)有較大增長(zhǎng)的空間。圖13 19962002年藥芯焊絲國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口數(shù)量統(tǒng)計(jì) 埋弧焊多在船舶、壓力容器、管道和鋼結(jié)構(gòu)件的制造中使用。我國(guó)埋弧焊絲的產(chǎn)量近年來(lái)也有較大增長(zhǎng)，但是只占焊材總量的5.5%左右。而工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家埋弧焊絲的比例一般在8-10%之間。2.2 存在的主要問(wèn)題（1） （1） 我國(guó)焊材生產(chǎn)中手工焊條的比重居高不下，使得我國(guó)焊材生產(chǎn)總量與鋼材生產(chǎn)總量之比偏高。以2002年為例，生產(chǎn)的焊材（僅計(jì)算焊條和焊絲）總量為144.9萬(wàn)噸，而鋼產(chǎn)量為18,500萬(wàn)噸，兩者之比為0.78%。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的比例一般

6、在0.3-0.5%之間, 而發(fā)展中國(guó)家在0.5-0,8%之間。 根據(jù)1999年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不同國(guó)家和地區(qū)的比例如表2所列?？梢?jiàn)，美、日、歐國(guó)家手工焊條產(chǎn)量的比重低， 表2 1999年世界部分國(guó)家和地區(qū)焊材產(chǎn)量比較（萬(wàn)噸） 國(guó)家 或地區(qū) 焊條實(shí)心焊絲藥芯焊絲埋弧焊絲焊材 總量鋼總產(chǎn)量(億噸)焊材/鋼產(chǎn)量比例（%）中國(guó) 大陸90(85.5%)10(9.5%)0.3(0.3%) 5(4.7%)105.31.20.88中國(guó) 臺(tái)灣2.7(54)1.35(27)0.45(9)0.5(10)50.140.36日本5.4 (19.4)11.3 (38.4)8.5 (29.3)3.5 (12.2)28.71.0

7、40.28美國(guó)10.8 (26.9)12.4 (30.8)12.8 (31.8)4.2 (10.5)40.20.9750.41西歐16.2 (26.7)33.6 (55.5)4.2 (6.9)6.6 (10.9)60.61.340.45注： 括弧內(nèi)紅色數(shù)字為所占比例平均每1億噸鋼需要不到40萬(wàn)噸焊材，而我國(guó)由于手工焊條比例過(guò)高，造成每?jī)|噸鋼材需78萬(wàn)噸焊材，比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家高出近一倍。還必須看到，我國(guó)目前取得生產(chǎn)許可證的焊條廠就有250多家，分散在全國(guó)各地，但具有較大規(guī)模的企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)主要集中在天津、上海、自貢和株洲。全國(guó)焊條總的生產(chǎn)能力超過(guò)150萬(wàn)噸。據(jù)焊條廠反映，當(dāng)前焊條市場(chǎng)銷路仍然看好。

8、這可能是由于各地建設(shè)項(xiàng)目多，現(xiàn)場(chǎng)安裝的焊接工作量較繁重。另外，廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)仍以焊條手工焊為主，使得焊條的需求量居高不下。因此，焊條比例和焊材/鋼材比例在短期內(nèi)不大可能有明顯的下降，這將對(duì)我國(guó)的資源、人力、物力、運(yùn)力的合理應(yīng)用，以及焊接生產(chǎn)效率的迅速提高會(huì)帶來(lái)負(fù)面的影響。（2） （2）    我國(guó)焊材的產(chǎn)量雖高居世界第一，但品種卻較少，特別是缺少優(yōu)質(zhì)的不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼和高強(qiáng)鋼的焊接材料。表3、4分別列出我國(guó)生產(chǎn)的實(shí)心焊絲與藥芯焊絲的品種與國(guó)外一些著名公司的產(chǎn)品品種數(shù)量的對(duì)比?？梢?jiàn)，我們?nèi)珖?guó)生產(chǎn)的焊絲品種還不如外國(guó)  一家公司的多。而且，我國(guó)

9、生產(chǎn)的焊材，除普通碳鋼焊條外，工藝性大多不如外國(guó)的好。造成這種情況的原因比較復(fù)雜，但是有一點(diǎn)是肯定的，政府、高校、科研院所對(duì)研究開(kāi)發(fā)新型焊接材料，尤其是使用量大面廣的一般焊接材料，不夠重視。高校和科研院所大多轉(zhuǎn)向研究機(jī)器人、先進(jìn)焊接電源、新型焊接方法、過(guò)程控制等高技術(shù)領(lǐng)域，而仍然堅(jiān)持從事焊接材料研究的單位，數(shù)量在迅速減少。如不能集中一定的科研力量，僅僅靠焊材廠自身的力量來(lái)開(kāi)發(fā)是不夠的。這不僅會(huì)使我國(guó)焊接材料的品種和質(zhì)量滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，而且在基礎(chǔ)理論、焊材新成果數(shù)量以及測(cè)試技術(shù)、生產(chǎn)裝備、可以利用的原輔材料等各個(gè)方面與外國(guó)的差距還將繼續(xù)加大。2.3 可借鑒的經(jīng)驗(yàn)從日本在二戰(zhàn)之后焊接材料生產(chǎn)

10、發(fā)展的經(jīng)歷中，可以借鑒一些有益的經(jīng)驗(yàn)。戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期，焊接發(fā)揮著重要的作用，特別是隨著鋼鐵行業(yè)和造船行業(yè)的發(fā)展，焊接材料的產(chǎn)量也迅速增加。到1972-1973年，日本焊材產(chǎn)量達(dá)到歷史最高水平，接近60萬(wàn)噸，如圖14所示。但是，1972年世界發(fā)生第一次石油危機(jī)，對(duì)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大的沖擊，造船行業(yè)首當(dāng)其沖, 焊材產(chǎn)量直線下滑。在這艱難時(shí)期， 圖14 日本焊接材料總產(chǎn)量和各種材料比例統(tǒng)計(jì)圖 日本焊接工作者提出大力推廣高效率的CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊取代焊條手工焊，以降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。這一具有戰(zhàn)略性意義的措施發(fā)揮了重大作用。從此實(shí)心焊絲的產(chǎn)量迅速增加。但是在實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)

11、實(shí)心焊絲CO2氣體保護(hù)焊在造船的全位置焊接中工藝性不夠滿意；接著，又推動(dòng)了日本焊接界重視吸收美國(guó)的技術(shù)，大力開(kāi)展藥芯焊絲的研究。從上世紀(jì)80年代開(kāi)始日本的藥芯焊絲產(chǎn)量加速發(fā)展，并在造船行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。進(jìn)入90年代后，日本經(jīng)濟(jì)逐步衰退，焊材的總產(chǎn)量也隨之減少，從1990年的40.25萬(wàn)噸減少到1999年的28.69萬(wàn)噸。從圖15中可以看出在這10年里，各種焊材相對(duì)比例的變化，有比較大變化的部分主要是實(shí)心焊絲和藥芯焊絲這兩種材料。也就是說(shuō)，在日本經(jīng)濟(jì)衰退的10年里，藥芯焊絲的 圖15日本近10年各種焊接材料產(chǎn)量比例統(tǒng)計(jì) 比例仍繼續(xù)增長(zhǎng)，并于1993年超過(guò)焊條的產(chǎn)量，反映藥芯焊絲具有很

12、好的發(fā)展前景。同時(shí)也能看到，日本的焊條比例從1980年約占58%，降低到1999年的不足20%?；仡櫲毡竞覆漠a(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，我國(guó)應(yīng)該從中吸取有益的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)應(yīng)看到，日本的焊接技術(shù)改造往往是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展受阻時(shí)期或國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)激烈的困難階段，而這些改造確實(shí)起到煥發(fā)活力的作用。這點(diǎn)我們更應(yīng)該特別注意借鑒。 3 我國(guó)焊接設(shè)備生產(chǎn)與應(yīng)用情況3.1 電焊機(jī)的生產(chǎn)與應(yīng)用 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)電焊機(jī)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)整，從原先的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制，改變成為現(xiàn)在的適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的體制。電焊機(jī)的生產(chǎn)從過(guò)去主要由國(guó)營(yíng)企業(yè)唱主角，轉(zhuǎn)變到如今以合資企業(yè)、股份制企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)為主體。2000年及2001年全國(guó)焊接設(shè)備產(chǎn)量如表

13、5所列。從表中可以看出，手工焊接用的交流和直流弧焊機(jī)的產(chǎn)量占總產(chǎn)量（臺(tái)數(shù)）的77%-80%，這與焊接材料中焊條的比例相當(dāng)。然而，在我們統(tǒng)計(jì)的100家主要與焊接生產(chǎn)相關(guān)的企業(yè)中，電焊機(jī)的平均配置情況為手工焊的直流、交流焊機(jī)和氣體保護(hù)焊機(jī)三者各約占1/3左右（見(jiàn)圖16）。近幾年來(lái)，由于CO2氣體保護(hù)焊的效率高，焊機(jī)和 表5 2000-2001年度全國(guó)40家主要焊接設(shè)備生產(chǎn)廠的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì) （臺(tái)） 產(chǎn) 品 2000年 2001年交流弧焊機(jī) 106,085 129,222直流弧焊機(jī) 32,054 21,384電阻焊機(jī) 6,936 5,196全、半自動(dòng)焊機(jī) 32,541 43,535特種焊機(jī)和其它

14、焊機(jī) 2,198 4,803備件及輔機(jī)具  208,951 焊絲供應(yīng)充足、質(zhì)量穩(wěn)定，普及的速度明顯加快，平均每年以2030的速度增長(zhǎng)。但是電焊機(jī)的產(chǎn)量和企業(yè)焊機(jī)的比例，不足以說(shuō)明企業(yè)焊接的現(xiàn)狀，因?yàn)楹笝C(jī)的數(shù)目不反映利用率。企業(yè)年消耗焊接材料的比例才能表明焊接技術(shù)的實(shí)際現(xiàn)狀。盡管我國(guó)總體焊接機(jī)械化、自動(dòng)化率還比較低，但是從抽查的100家特大、大和中型企業(yè)的焊絲與焊條消耗比例來(lái)看，可以說(shuō)明這些企業(yè)已經(jīng)把提高焊接效率擺在重要地位。   從圖17可以看出，中型企業(yè)用氣體保護(hù)焊焊絲的比例最高，達(dá)到72%，焊條使用量較少（11%）；而大型企業(yè)的焊條用 圖16 全國(guó)1

15、00家焊接相關(guān)企業(yè)電弧焊機(jī)比例圖17 100家企業(yè)中特大型（左）大型（中）和中型（右）企業(yè)焊材消耗比例 量相對(duì)比較高，約38%；特大型企業(yè)（包括大造船廠）藥芯焊絲用量相對(duì)較高，約占17%。這個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可反映我國(guó)主要企業(yè)的焊接現(xiàn)狀。 全面推進(jìn)用CO2或Ar+CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊取代焊條手工焊是當(dāng)前我國(guó)企業(yè)焊接技術(shù)改造的主要方向，這也是焊接生產(chǎn)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化的基礎(chǔ)。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，在這方面不同行業(yè)的情況不盡相同，如圖18所示。從圖中可明顯分出三個(gè)梯隊(duì)，以汽車(chē)零部件、集裝箱和工程機(jī)械行業(yè)為最好，基本上全部采用氣體保護(hù)焊；而一般機(jī)械、鐵路車(chē)輛和重型機(jī)械行業(yè)的比例都超過(guò)50%；在造船、

16、鍋爐和金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)由于藥芯焊絲和/或埋弧自動(dòng)焊的用量較大，實(shí)心焊絲CO2氣體保護(hù)焊的比例相對(duì)較低。 圖18 不同行業(yè)中以氣體保護(hù)焊取代焊條手工焊的比例  在面上繼續(xù)大力推廣CO2氣體保護(hù)焊是我國(guó)焊接行業(yè)今后一段時(shí)間的重要任務(wù)，只有CO2氣體保護(hù)焊的用量在全國(guó)范圍大幅度增加，才能全面提高我國(guó)焊接效率、降低生產(chǎn)成本；才能減少焊條的產(chǎn)量、降低焊材與鋼材的比例；才能為實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化與自動(dòng)化奠定必要的基礎(chǔ)。這正是對(duì)電焊機(jī)行業(yè)今后發(fā)展提出的新要求。然而，盡管我國(guó)每年生產(chǎn)的焊機(jī)達(dá)20多萬(wàn)臺(tái)套，但大部分是普通型的，對(duì)新型高性能的焊接電源的開(kāi)發(fā)速度相對(duì)較慢。每年我國(guó)仍需從境外進(jìn)口較多的先進(jìn)焊

17、接設(shè)備，進(jìn)口總值和國(guó)內(nèi)焊機(jī)的生產(chǎn)總值大致相當(dāng)。這主要是我國(guó)的電焊機(jī)廠數(shù)量多，但規(guī)模較小，還沒(méi)有形成大規(guī)模的企業(yè)集團(tuán)。這點(diǎn)與焊材企業(yè)不盡相同。表只是列出我國(guó)40家主要電焊機(jī)廠的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，而全國(guó)焊接設(shè)備廠多達(dá)近千家。除了一些較大的國(guó)內(nèi)廠家具有一定的開(kāi)發(fā)能力和幾家合資或獨(dú)資企業(yè)主要依靠外國(guó)母公司的技術(shù)以外，大部分焊接設(shè)備廠缺乏強(qiáng)勁的開(kāi)發(fā)高性能新產(chǎn)品的實(shí)力。目前領(lǐng)導(dǎo)我國(guó)電焊機(jī)行業(yè)的，主要是少數(shù)幾家合資企業(yè)，外國(guó)技術(shù)占有主導(dǎo)地位。這種現(xiàn)況與我國(guó)是一個(gè)世界最大的焊接大國(guó)，并正向焊接強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的地位極不相稱。為盡快加強(qiáng)我國(guó)電焊機(jī)的自主開(kāi)發(fā)能力，政府的規(guī)劃、引導(dǎo)和資助是必不可少的。今后一段時(shí)間我國(guó)主要應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)

18、功能更多、性能更好、效率更高的焊機(jī)，特別是氣體保護(hù)焊的焊機(jī)。 3.2 焊接機(jī)器人的應(yīng)用我國(guó)制造業(yè)中焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要是在20世紀(jì)90年代以后（個(gè)別企業(yè)在80年代中期），經(jīng)歷了摸索階段，近5年來(lái)焊接機(jī)器人的數(shù)量增加很快，特別是在汽車(chē)制造業(yè)。根據(jù)到2001年的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有各類焊接機(jī)器人1040臺(tái)，其中弧焊機(jī)器人多于點(diǎn)焊機(jī)器人，如圖19所示。汽車(chē)制造和汽車(chē)零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的76%，是我國(guó)焊接機(jī)器人最主要的用戶。汽車(chē)制造廠的點(diǎn)焊機(jī)器人（圖中帶有斜杠的部分）多，弧焊機(jī)器人較少；而零部件廠弧焊機(jī)器人多，點(diǎn)焊機(jī)器人較少（斜杠部分）。該行業(yè)中點(diǎn)焊與弧焊總的比例約為3:

19、2。其他行業(yè)大都是以弧焊機(jī)器人為主，主要分布在工程機(jī)械（10%）、摩托車(chē)（6%）、鐵路車(chē)輛（4%）、鍋爐（1%）等行業(yè)。焊接機(jī)器人分布在全國(guó)各個(gè)經(jīng)濟(jì)地區(qū)，但主要集中在東部 圖19 全國(guó)焊接機(jī)器人的行業(yè)分布（2001年底） 沿海和東北地區(qū)。東部的上海和東北的長(zhǎng)春這兩個(gè)汽車(chē)城是我國(guó)擁有焊接機(jī)器人最多的城市。從圖19中還能看出，我國(guó)焊接機(jī)器人的行業(yè)分布不均衡，也不夠廣泛。今后應(yīng)重點(diǎn)放在擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，使更多行業(yè)用上焊接機(jī)器人。我國(guó)從上世紀(jì)80年代開(kāi)始在高校和科研單位全面開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人的研究，近20年來(lái)取得不少的成果。但是由于沒(méi)有和企業(yè)聯(lián)合，長(zhǎng)期沒(méi)能形成有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國(guó)內(nèi)除了一家以組裝為主

20、的中日合資的機(jī)器人公司外，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人主要由高?；蚩蒲袉挝唤M織生產(chǎn)，還沒(méi)能形成批量。因此，我國(guó)企業(yè)裝備的焊接機(jī)器人90%以上是從世界各知名機(jī)器人廠家進(jìn)口的。近10年來(lái)，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，從每臺(tái)7-8萬(wàn)美元降低到2-3萬(wàn)美元，使我國(guó)自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上很難與之競(jìng)爭(zhēng)。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期，沒(méi)有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，使得所生產(chǎn)的機(jī)器人需要配套進(jìn)口的零部件，使價(jià)格難以降低。日本從上世紀(jì)70年代中后期開(kāi)始開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)器人，15年后就成為產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的世界工業(yè)機(jī)器人“王國(guó)”。日本的工業(yè)機(jī)器人是在幾家原本就具備機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的企業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，例如

21、FANUC原本是生產(chǎn)數(shù)控設(shè)備的，YASKAWA原本是制造伺服電機(jī)的，PANASONIC原先就是著名的電器廠商。他們與高校結(jié)合，很快就能形成工業(yè)機(jī)器人的規(guī)模生產(chǎn)能力，加上政府用政策與資金支持企業(yè)擴(kuò)大應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，促進(jìn)了日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。我們應(yīng)從中吸取日本發(fā)展機(jī)器人整個(gè)過(guò)程的各方面成功經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前世界各國(guó)在發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)方面有三條不同的道路：（1）機(jī)器人制造廠商以開(kāi)發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，而各行業(yè)需要的機(jī)器人成套系統(tǒng)，一般由其子公司或社會(huì)上的工程公司來(lái)設(shè)計(jì)制造，并完成交鑰匙工程（暫稱為“日本模式”）；（2）機(jī)器人制造廠商自己既生產(chǎn)機(jī)器人又設(shè)計(jì)制造用戶所需要的系統(tǒng)，完成

22、交鑰匙工程（暫稱為“歐洲模式”）；（3）本國(guó)基本不生產(chǎn)一般工業(yè)機(jī)器人，企業(yè)需要的機(jī)器人系統(tǒng)由工程公司用進(jìn)口的機(jī)器人自行設(shè)計(jì)制造外圍設(shè)備并成套，完成交鑰匙工程（暫稱為“美國(guó)模式”）。目前我國(guó)需要研究我們的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)走什么道路的問(wèn)題。我們認(rèn)為應(yīng)從“美國(guó)模式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”靠近。可喜的是，我國(guó)已經(jīng)形成一批焊接自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程公司，可以完成焊接機(jī)器人工作站的設(shè)計(jì)、設(shè)備集成與技術(shù)咨詢工作?，F(xiàn)在我國(guó)使用的焊接機(jī)器人工作站有近20%是在國(guó)內(nèi)由中國(guó)的工程師采用進(jìn)口的機(jī)器人，配合自行設(shè)計(jì)的外圍設(shè)備而集成的。但是比較復(fù)雜的焊接機(jī)器人生產(chǎn)線或焊接FMS大多還需要全套從國(guó)外進(jìn)口。今后，應(yīng)促使

23、這些工程公司做大做強(qiáng)，政府應(yīng)以政策鼓勵(lì)企業(yè)采用我國(guó)自行成套的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，而我國(guó)的工程師應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)和國(guó)外的機(jī)器人廠家和集成公司的合作與技術(shù)交流，使國(guó)內(nèi)應(yīng)用的焊接機(jī)器人系統(tǒng)中自行成套的焊接機(jī)器人工作站迅速增多，促進(jìn)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)。在制造業(yè)中推廣應(yīng)用焊接機(jī)器人是企業(yè)今后技術(shù)改造的主要方向。然而，焊接機(jī)器人的應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，牽涉前后工序和部門(mén)上下之間的協(xié)調(diào)。在1995年進(jìn)行的第一次全國(guó)焊接機(jī)器人調(diào)查中，就發(fā)現(xiàn)約有1/4的焊接機(jī)器人工作站不能正常應(yīng)用，一般需要半年到一年的適應(yīng)期。原因就是前后上下沒(méi)有配合好，例如存在前序提供的零部件尺寸精度或一致性不穩(wěn)定，裝配胎夾具精度達(dá)不到機(jī)器人焊接的要

24、求，機(jī)器人的操作、維修人員的素質(zhì)和隊(duì)伍的穩(wěn)定不理想，生產(chǎn)計(jì)劃和設(shè)備利用率不匹配，工件圖紙不能及時(shí)修改以適應(yīng)機(jī)器人焊接，操作人員的獎(jiǎng)金和工資分配不合理，企業(yè)及車(chē)間管理層對(duì)使用機(jī)器人的認(rèn)識(shí)不全面、不一致，對(duì)解決出現(xiàn)的問(wèn)題缺乏信心等問(wèn)題。目前情況已大有改善，除了少部分焊接機(jī)器人還沒(méi)有正常使用外，大部分都已經(jīng)在生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，特別是在汽車(chē)制造和汽車(chē)零部件行業(yè)。今后繼續(xù)推廣使用焊接機(jī)器人必須避免上述現(xiàn)象的重復(fù)出現(xiàn)。這需要通過(guò)宣傳、交流、專題研討會(huì)來(lái)提高企業(yè)決策層和技術(shù)人員的認(rèn)識(shí)，普及已經(jīng)取得的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前企業(yè)使用的焊接機(jī)器人工作站大多是用示教-再現(xiàn)型的機(jī)器人，不具備自適應(yīng)能力，因此要求工件的裝配尺寸必

25、須穩(wěn)定。近期我國(guó)有一些鐵路車(chē)輛廠開(kāi)始引進(jìn)帶有激光視覺(jué)傳感器的焊接機(jī)器人，不僅能自動(dòng)尋找和跟蹤接縫，有的還能對(duì)坡口（間隙）寬度的變化自動(dòng)進(jìn)行一定的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。今后帶有視覺(jué)傳感器的焊接機(jī)器人將會(huì)不斷增多，這是一個(gè)重要的發(fā)展方向，特別是對(duì)大型工件的焊接。大型工件的焊接自動(dòng)化是比較困難的，由于工件的尺寸大、重量重，難以精確裝配，過(guò)去一直采用手工焊或氣體保護(hù)半自動(dòng)焊。隨著我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展，重、大、厚件的焊接必然會(huì)繼續(xù)增多。例如圖1 所示的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化勢(shì)在必行，而采用視覺(jué)傳感器是一種高技術(shù)的發(fā)展方向。遺憾的是，到目前我國(guó)還沒(méi)有一家生產(chǎn)焊接用的視覺(jué)傳感器廠家，企業(yè)應(yīng)用的視覺(jué)傳感器全部是進(jìn)口

26、的，價(jià)格也相當(dāng)昂貴，影響大面積推廣。3.3 專機(jī)的應(yīng)用專機(jī)是一種剛性或半剛性的自動(dòng)化焊接設(shè)備，不同于柔性自動(dòng)化的焊接機(jī)器人。在選擇上必須根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)情況和產(chǎn)品要求來(lái)選擇是用專機(jī)還是用機(jī)器人。不能籠統(tǒng)認(rèn)為機(jī)器人是高水平的自動(dòng)化，而專機(jī)是較低水平的自動(dòng)化。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇的原則如表6所列。 內(nèi) 容 焊 接 機(jī) 器 人 焊 接 專 機(jī)1對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)批量的要求 可以小批甚至單件 要求大批量2對(duì)產(chǎn)品改型周期的要求 可以短 要求長(zhǎng)3設(shè)備適應(yīng)改型的能力容易 （柔性自動(dòng)化） 困難 （剛性自動(dòng)化）4焊件上焊縫的數(shù)量 可以較多 希望較少5每條焊縫長(zhǎng)度 可以很短 希望較長(zhǎng)6每條焊縫形狀最適合復(fù)雜的空間曲線 適合直線

27、或圓形焊縫7對(duì)工件尺寸及裝配精度 的要求 較嚴(yán) （可用跟蹤尋位技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)） 嚴(yán) （一般不配備跟蹤系統(tǒng)）8焊接效率主要取決于焊槍移位的次數(shù)（即焊縫數(shù)），移位越多效率越高主要取決于一條焊縫的長(zhǎng)度，焊縫越長(zhǎng)效率越高9投資額與回收期 一般較高、稍長(zhǎng) 一般較低、較短                 表6 焊接機(jī)器人和焊接專機(jī)的特點(diǎn)對(duì)比與選擇原則 我國(guó)的焊接專機(jī)大多在大批量生產(chǎn)的企業(yè)，如在冰箱與空調(diào)壓縮機(jī)的焊接生產(chǎn)線、汽車(chē)裝焊生產(chǎn)線、管子

28、生產(chǎn)線、汽車(chē)零部件生產(chǎn)線、摩托車(chē)零部件生產(chǎn)線等場(chǎng)合。圖20和21為冷藏集裝箱鋁合金T型底板焊接專用生產(chǎn)線和汽車(chē)消音器焊接專用設(shè)備。從統(tǒng)計(jì)的115家各類企業(yè)的情況看，弧焊專機(jī)共有1,742臺(tái)，80%是國(guó)產(chǎn)的；而電阻焊專機(jī)只有250臺(tái)，進(jìn)口的占75%，主要在汽車(chē)  圖20 集裝箱鋁合金T型底板焊接生產(chǎn)線 圖21 汽車(chē)消音器焊接專機(jī)  行業(yè)。總的看來(lái)，我國(guó)企業(yè)采用焊接專機(jī)的數(shù)量還不多，說(shuō)明焊接生產(chǎn)的自動(dòng)化水平還比較低，今后應(yīng)加強(qiáng)焊接專機(jī)應(yīng)用的推廣力度，迅速提高焊接生產(chǎn)的機(jī)械化自動(dòng)化率。3.4 變位機(jī)的應(yīng)用變位機(jī)可以使工件上的接縫處于理想的船形位置或平焊位置進(jìn)行焊接，是提

29、高焊接效率和質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的有效廉價(jià)工具。企業(yè)在沒(méi)有進(jìn)入自動(dòng)化焊接階段，就應(yīng)大力推廣應(yīng)用變位機(jī)。一般變位機(jī)有兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸，有電動(dòng)的也有手動(dòng)的，如圖22和23所示。圖23的手動(dòng)變位機(jī)，要求盡量使其旋轉(zhuǎn)軸和傾斜軸都通過(guò)工件的重心，這樣即使是很重的工件也能用手輕松搬動(dòng)進(jìn)行變位。但是，從調(diào)查的115家各類企業(yè)的情況看，總共只有焊接變位機(jī)750臺(tái)，84%是國(guó)產(chǎn)的?？梢?jiàn)，變位機(jī)在我國(guó)企業(yè)中的應(yīng)用還不普遍，許多工廠沒(méi)有變位 圖22 電動(dòng)旋轉(zhuǎn)/傾斜變位機(jī) 圖23 手動(dòng)變位機(jī)（平衡式） 機(jī)，工件仍是放在地上焊接。然而，我們?cè)谏钊牍S的訪問(wèn)中也發(fā)現(xiàn)一些應(yīng)用變位機(jī)好的典型，如廈門(mén)的林德叉車(chē)廠。

30、這個(gè)工廠的焊接車(chē)間自動(dòng)化水平并不高，沒(méi)有焊接機(jī)器人，也幾乎沒(méi)有什么焊接專機(jī)，但是每個(gè)焊接工位都配備一臺(tái)變位機(jī)、一臺(tái)小電葫蘆吊車(chē)和一臺(tái)CO2氣體保護(hù)焊機(jī)。這個(gè)工廠的焊接車(chē)間可以作為非自動(dòng)化焊接車(chē)間的典范，應(yīng)大力宣傳和推廣他們的經(jīng)驗(yàn)。該企業(yè)充分利用了我國(guó)勞動(dòng)力成本低的優(yōu)勢(shì)條件，同時(shí)用比較低廉的設(shè)備（變位機(jī)）解決生產(chǎn)效率、焊接質(zhì)量和勞動(dòng)強(qiáng)度的問(wèn)題。 4 焊接結(jié)構(gòu)用鋼量狀況4.1 焊接結(jié)構(gòu)用鋼量焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量是衡量一個(gè)國(guó)家焊接技術(shù)總體水平的重要指標(biāo)。我國(guó)長(zhǎng)期缺乏這方面的可靠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，一直對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量采取估計(jì)方法，沒(méi)有可靠依據(jù)。這次調(diào)查我們?cè)噲D統(tǒng)計(jì)全國(guó)各企業(yè)焊接結(jié)構(gòu)的實(shí)際用鋼量，但是

31、由于回收數(shù)據(jù)太少，直接統(tǒng)計(jì)用鋼量有困難。因此，提出通過(guò)計(jì)算已寄回調(diào)查表的115家企業(yè)年總焊接材料消耗量和總用鋼量的比值，得出每噸鋼材平均需要耗用焊材的數(shù)量，再用全國(guó)焊材的總產(chǎn)量來(lái)推算每年焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量。根據(jù)115家企業(yè)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算，我國(guó)企業(yè)當(dāng)前焊材與鋼材的比例為1.82%。但考慮到所統(tǒng)計(jì)的企業(yè)小型的少，大多是中型以上的企業(yè)，而眾多的小型企業(yè)焊條用量比中型以上企業(yè)多得多，因此將這個(gè)比例數(shù)比較保守地調(diào)整為2%。我國(guó)2002年消耗的焊接材料總量（包括進(jìn)口）按147萬(wàn)噸計(jì)算，可焊接的鋼總量約為7,350萬(wàn)噸，而2002年鋼產(chǎn)量為1.85億，因此焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量約占鋼產(chǎn)量的40%?？梢?jiàn)，我國(guó)焊接加工

32、的鋼材總量大于其他冷、熱加工方法。即使是這樣，我們還是落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。將收集到的日本和原蘇聯(lián)在上世紀(jì)80年代經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)期年焊接結(jié)構(gòu)用鋼量的數(shù)據(jù)匯集成圖，如圖24所示。原蘇聯(lián)焊接用鋼量達(dá)到60%，而日本超過(guò)70%，其他發(fā)達(dá)國(guó)家大多在這個(gè)范圍之內(nèi)。我國(guó)鋼產(chǎn)量還將繼續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)今年將會(huì)提高到2億噸以上。同時(shí)焊接結(jié)構(gòu)的用鋼比例也將逐步趨向60%的目標(biāo)，國(guó)民經(jīng)濟(jì) 圖24 原蘇聯(lián)和日本20世紀(jì)80年代焊接結(jié)構(gòu)用鋼量 建設(shè)中焊接的工作量將成倍地增加。焊接技術(shù)將迎來(lái)一個(gè)發(fā)展的新高潮。這點(diǎn)應(yīng)該引起各級(jí)政府和焊接學(xué)會(huì)、焊接協(xié)會(huì)以及高校、科研單位和有關(guān)企業(yè)的高度重視，提前做好準(zhǔn)備。4.2 鋼材的主要用戶我國(guó)焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量2002年達(dá)到7,350萬(wàn)噸，但需要進(jìn)一步搞清楚哪些行業(yè)是用鋼大戶。根據(jù)最近冶金部門(mén)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，1998年到2002年全國(guó)8大行業(yè)鋼材需求量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表7所列，但是必須指出，表7的數(shù)據(jù)并不全部都用于焊接結(jié)構(gòu)。從表中可以大致看出我國(guó)主要行業(yè)的用鋼情況，其中金屬結(jié)構(gòu)（包括橋梁、鋼結(jié)構(gòu)建筑等）、管道、汽車(chē)行業(yè)是用鋼大戶，每個(gè)行業(yè)年用鋼量都在300萬(wàn)噸以上，其次是造船、電站設(shè)備、石油化工機(jī)械和集裝箱行業(yè)，各用鋼超過(guò)100萬(wàn)噸。金屬結(jié)構(gòu)和管道行業(yè)是近7-8年才壯大起來(lái)的，并迅速成為我國(guó)的用鋼大戶?？?/p>