淺談我國焊接行業(yè)的現(xiàn)狀與未來

1、 淺談我國焊接行業(yè)的現(xiàn)狀與未來摘 要近些年來我國焊接技術(shù)的整體發(fā)展水平比較好，然而，我國焊接行業(yè)與發(fā)達國家的差距還很大，尤其在高新技術(shù)的應(yīng)用上差距更大，焊接技術(shù)應(yīng)用方面：焊接技術(shù)應(yīng)用不廣、數(shù)量不多、焊接生產(chǎn)機械化、自動化水平低。逆變式焊機技術(shù)已成熟，正在全國推廣應(yīng)用、波控、智能及自動、半自動焊接技術(shù)快速發(fā)展 、成套、專用焊接設(shè)備整體制造能力與水平較大提高，發(fā)展出現(xiàn)較好的勢頭、焊接材料生產(chǎn)水平迅速增長，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化大，數(shù)控切割機的制造已形成一定的規(guī)模，但配套的等離子切割電源還要大量進口，焊接設(shè)備的自動、半自動化程度不高專用的數(shù)控切割設(shè)備品種不多。擴大焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，大力推廣優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能的焊接技術(shù)

2、、提高焊接機械化、自動化水平，實現(xiàn)焊接工藝及裝備的現(xiàn)代化、提高焊接質(zhì)量，降低成本。關(guān)鍵字焊接技術(shù) 焊接材料 焊接設(shè)備 焊接質(zhì)量 雙絲埋弧焊焊接是一種低成本、高科技連接材料的可靠工藝方法。到目前為止，還沒有另外一種工藝比焊接更為廣泛地應(yīng)用于材料間的連接，并對所焊產(chǎn)品產(chǎn)生更大的附加值。在國內(nèi)，無論是從目前焊接設(shè)備和材料產(chǎn)量構(gòu)成比的發(fā)展趨勢，還是從焊接設(shè)備和材料的制造技術(shù)和發(fā)展方向上看，我國現(xiàn)化焊接技術(shù)已有很大發(fā)展,部分產(chǎn)品技術(shù)已達到或接近國外先進水平，特別是逆變式焊機技術(shù)。因此無論現(xiàn)在和將來，焊接都是成功地將各種材料加工成可投入市場產(chǎn)品的首選工藝。焊接技術(shù)已發(fā)展成為融材料學(xué)、力學(xué)、熱處理學(xué)、冶金學(xué)

3、、自動控制學(xué)、電子學(xué)、檢驗學(xué)等學(xué)科為一體的綜合性學(xué)科。焊接作為一種現(xiàn)代的先進主導(dǎo)制造工藝技術(shù)，正逐步集成到產(chǎn)品的主壽命過程，即從設(shè)計開發(fā)、工藝制定、制造生產(chǎn)，到運行服役、失效分析、維護、再循環(huán)等產(chǎn)品的各個階段。焊接技術(shù)從單一的加工工藝發(fā)展成新興的綜合性工程技術(shù)，已涉及到原材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接工藝方法、焊接設(shè)備及工藝裝備、焊接材料、焊接預(yù)熱處理、切割下料、坡口加工、焊接工藝制定及相關(guān)標準、焊接生產(chǎn)、焊接過程監(jiān)控和管理、焊后處理和涂裝、檢驗、焊接環(huán)境保護、焊接接頭運行等眾多技術(shù)過程。焊接作為一種廣泛的系統(tǒng)工程，其應(yīng)用范圍不僅應(yīng)用于重型機械、電力設(shè)備、石油化工、交通運輸、建筑工程、航天航空等行業(yè)，還

4、擴大到電子器件、家用電器、醫(yī)療器械、通訊工程等領(lǐng)域。近些年來我國焊接技術(shù)的整體發(fā)展水平比較好，表現(xiàn)在：(一)逆變式焊機技術(shù)已成熟，正在全國推廣應(yīng)用逆變式焊機節(jié)能20%30%、省材80%90%，易實現(xiàn)多功能、自動化和智能化等突出的優(yōu)點，而且我國研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)已成熟，產(chǎn)量和品種發(fā)展很快，國家已經(jīng)把它列入高科技產(chǎn)品目錄，根據(jù)不完全統(tǒng)計，連續(xù)兩年以43%45%的速度增長，占各門類焊機總數(shù)的7%9%，即接近1/10。逆變式焊接技術(shù)與發(fā)展的大體水平，可歸納如下幾點：l、大功率逆變技術(shù)增大至1000a埋弧以及630a的手工弧焊/tig，電弧氣刨以及250a級的空氣等離子切割等工藝已成熟應(yīng)用。2、逆變式co2

5、焊機技術(shù)推廣打開了一個新局面：逆變式co2/mag/mig直流、脈沖、交流方波焊接設(shè)備，通過增大功率(最大630a)、波形控制、一元化調(diào)節(jié)，引弧收弧控制等技術(shù)的引入，減少了飛濺，改善了成型，可以部分滿足高檔焊接結(jié)構(gòu)的需要。3、以dsp為代表的數(shù)字化控制技術(shù)：已有報道，少數(shù)廠家有展出和進入市場。這標志著我國逆變式高性能焊機技術(shù)正逐步與國際水平接軌，但技術(shù)水平和性能有差距。(二)波控、智能及自動、半自動焊接技術(shù)快速發(fā)展自動、半自動氣體保護焊機、埋弧焊機、電阻焊機等產(chǎn)品，是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效焊接工藝的必備條件，20002002年co2/mig/mag焊機產(chǎn)量，占總產(chǎn)量11%13%，比上年增長26%63%

6、，埋弧焊產(chǎn)量增長107%150%。2000年我國點弧焊機器人已達到980臺。 通過模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、傳感器、數(shù)據(jù)庫(專家系統(tǒng))、ic卡、數(shù)字化控制對焊接電流進行精細和智能調(diào)節(jié)，把焊接粗活做細、做精、做快等等，科研水平達到或接近國外先進水平，但在實際應(yīng)用上，與國外的差距較大。(三)成套、專用焊接設(shè)備整體制造能力與水平較大提高，發(fā)展出現(xiàn)較好的勢頭近年來，由于用戶更高的要求，我國成套、專用焊接設(shè)備不僅整體制造能力與水平較大提高，還在基礎(chǔ)件、配套件的選用方面下了功夫，并有許多新突破，通用產(chǎn)品部分已接近或達到國外水的水平，但是特種焊接設(shè)備和重大裝備的生產(chǎn)水平不能滿足國內(nèi)用戶的需求，進口額度有增無減，達

7、近3億美元，與我國焊機年產(chǎn)總值相當(dāng)。(四)焊接材料生產(chǎn)水平迅速增長，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化大我國焊絲產(chǎn)量從19952000年的63萬噸增至109萬噸，其中，實芯焊絲從6萬噸增至11萬噸；埋弧焊絲從2.3萬噸增至6萬噸。可見，焊絲生產(chǎn)與焊條比有較大幅度的增長，從而推動了半自動、自動焊方法的推廣。尤其是大型或特大焊接結(jié)構(gòu)廠，焊絲和自動化使用已達78%。2000年我國焊絲用量為 109萬噸，完成的焊接結(jié)構(gòu)4590萬噸，占鋼材產(chǎn)量的35%，焊材產(chǎn)量與鋼材產(chǎn)量之比為0.83%，大于世界發(fā)展中國家的比例(0.65%0.8%)。然而我國焊接行業(yè)與發(fā)達國家的差距還很大，尤其在高新技術(shù)的應(yīng)用上差距更大，表現(xiàn)在：1、焊接材

8、料焊接材料生產(chǎn)的發(fā)展趨勢應(yīng)為：焊條產(chǎn)量逐年減少，氣體保護焊絲產(chǎn)量逐年增加。而我國焊接材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，2000年焊條產(chǎn)量約占77 %，氣體保護焊絲約占10%。說明我國使用手工電弧焊的比重仍然很大。氣體保護實芯焊絲、埋弧焊絲品種較少，碳鋼、低合金鋼焊絲的數(shù)量和質(zhì)量基本能滿足國內(nèi)應(yīng)用企業(yè)的要求，但中合金鋼、高合金鋼、鎳基合金以及其他合金焊絲的品種很少。新型焊接材料開發(fā)緩慢，壓力容器和電站鍋爐使用的新材料國內(nèi)沒有匹配的焊接材料，只能通過從國外進口。2、焊接裝備焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理在電弧焊機中交流弧焊機所占比例仍較大，高耗能的旋轉(zhuǎn)式直流焊機仍占有一定的比例，co2焊機所占比例還有待提高。焊接設(shè)備的自動

9、、半自動化程度不高以電弧焊機為例，自動、半自動焊機所占比例較小，19962000年統(tǒng)計結(jié)果，自動、半自動焊機僅占電弧焊機的1025%。數(shù)控切割機的制造已形成一定的規(guī)模，但配套的等離子切割電源還要大量進口，專用的數(shù)控切割設(shè)備品種不多。焊接機器人制造能力、制造水平和推廣應(yīng)用有待進一步提高。國內(nèi)投產(chǎn)使用的焊接機器人絕大部分從國外進口，國內(nèi)一些科研院所和制造廠家具有一定的焊接機器人設(shè)計和制造能力，但是沒有形成產(chǎn)品的商品化。與日本、美國、西歐等工業(yè)發(fā)達國家相比較，焊接機器人的數(shù)量極少，據(jù)統(tǒng)計2000年全國焊接機器人的數(shù)量不到1000臺，焊接機器人的正常運行率不理想。(5)焊接裝備水平相對落后我國在特種焊

10、機、成套設(shè)備及其他焊接裝備方面發(fā)展較慢，滿足不了焊接生產(chǎn)的需要。很多國產(chǎn)新型焊接設(shè)備自行研制開發(fā)的少，仿制、組裝的多。(6)焊接設(shè)備、tig、co2焊槍和配件制造的自動化程度不高，手工作業(yè)較多，產(chǎn)品性能穩(wěn)定性和一次合格率有待提高。3、焊接技術(shù)應(yīng)用方面焊接技術(shù)應(yīng)用不廣、數(shù)量不多在世界工程技術(shù)界已公認將焊接結(jié)構(gòu)用鋼量作為衡量一個國家工業(yè)發(fā)達及焊接技術(shù)先進的主要指標。全世界平均45的鋼材要經(jīng)過焊接才能成為投入市場的產(chǎn)品。據(jù)資料介紹世界工業(yè)發(fā)達國家焊接結(jié)構(gòu)用鋼量占本國鋼產(chǎn)量的60以上。19962000年隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化的高速發(fā)展，許多重型結(jié)構(gòu)如電站鍋爐、壓力容器、船舶、建筑工程、冶金裝備、重型機械等

11、都趨于大型化、規(guī)模化、高效化，焊接結(jié)構(gòu)用鋼量將大幅度上升。據(jù)不完全統(tǒng)計2000年我國焊接結(jié)構(gòu)用鋼在6000萬噸左右，約占我國鋼材消耗量的45以上，正接近、超過世界的平均水平。 在大型機床、閥門制造中，以焊代鑄、以鍛焊代鑄的技術(shù)應(yīng)加快開發(fā)并逐步推廣使用，在大型建筑鋼架、鐵路及公路橋梁和城市交通建設(shè)中應(yīng)該進一步擴大焊接技術(shù)的應(yīng)用。焊接生產(chǎn)機械化、自動化水平低為提高生產(chǎn)率、降低工人勞動強度，國外焊接生產(chǎn)機械化、自動化已達到很高程度，而我國手工焊所占比例卻很大。按焊絲與焊接材料的比來計算機械化、自動化的比例，1999年日本為80.6%，西歐為74%，美國為71%，2000年我國為23%。從生產(chǎn)工藝裝備

12、看，近年來我國生產(chǎn)了一些成套的焊接工藝裝備和焊接生產(chǎn)線，也有的廠家從國外引進了一些設(shè)備，數(shù)量遠不能滿足國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的需要。計算機在焊接生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用，國外較普遍，可用于焊接過程規(guī)范參數(shù)的控制，還可用于整條生產(chǎn)線、焊機的群控，還可根據(jù)材料厚度自動選擇、預(yù)置焊接規(guī)范，對焊接過程實現(xiàn)自適應(yīng)控制、最佳控制和智能控制。日本生產(chǎn)的微處理控制的焊機，具有電流、電壓、弧坑處理、焊絲直徑選擇等90多種規(guī)范參數(shù)的存儲和再現(xiàn)功能，美、德、法等國家生產(chǎn)了許多由計算機控制的焊機和生產(chǎn)線，并建立了焊接專家系統(tǒng)。我國計算機在焊接中的應(yīng)用工作起步較晚，經(jīng)九五期間的研制，取得了很好的進展，但很多沒有達到生產(chǎn)實用的水平，與國外

13、相比，相差甚遠，這也是今后提高焊接技術(shù)水平、實現(xiàn)機械化、自動化的課題之一。例如：雙絲埋弧焊具有高效、節(jié)能、價廉、可見性好、便于使用等優(yōu)點，所以80年代中期，在國際上已成為主要焊接方法。而且在先進工業(yè)國 家的應(yīng)用比例越來越大，如日本已達80%，歐美已達50%60%的比例， 然而在我國因為雙絲焊工藝較為復(fù)雜，所以國內(nèi)許多廠家都從國外購買了設(shè)備，并用于生產(chǎn)。但是關(guān)于其理論研究尚處于空白。關(guān)于設(shè)備研制，由于它不是一臺簡單的焊機，往往是以焊接機器人為平臺的一整套系統(tǒng)，這種配套生產(chǎn)方式，目前我國只有少數(shù)廠家有適應(yīng)能力。而且由于缺乏必要的技術(shù)支持，至今國內(nèi)還沒有廠家生產(chǎn)。這就需要國家給予必要的支持，加強研究

14、力度。目前，北京工業(yè)大學(xué)焊接設(shè)備研究與開發(fā)中心正在這方面開展研究工作。雙絲焊的特點如下：(1)焊接速度高。體現(xiàn)在焊接薄板時，可以提高焊接速度達到36m/min，比常規(guī)單絲焊法提 高510倍。(2)對于厚板可以提高焊絲熔敷率，因為雙絲焊大多采用1.2mm的細焊絲，由于使用較大的焊接電流，提高了焊絲干伸長部分的電阻熱，提高了焊接電流的利用率，也就是提高了焊絲的熔化系數(shù)。(3)焊接質(zhì)量好。焊接鋁合金時，可減少氣孔量。(4)焊縫成形美觀、平坦。(5)可用于低碳鋼、普低鋼、不銹鋼和鋁等金屬材料。目前雙絲焊主要有兩種方式：一種是twin arc法，另一種為tandem法，其工作原理如圖所示 ：由圖可以看出

15、twin arc法中，兩根焊絲共用一個的導(dǎo)電嘴和共用一個氣體噴嘴。焊接設(shè)備的基本組成類似，都是由兩個焊接電源、兩個送絲機和一個共用的送雙絲的電纜。為了防止同相位的兩個電弧的相互干擾，常采用脈沖mig/脈沖mag焊法，并保持兩個電弧輪流交替燃燒。這樣一來，就要求一個協(xié)同控制器保證兩個電源的輸出電流波形相位 相差180。為了保證送絲系統(tǒng)暢通，要求送絲機的性能良好和焊絲直徑均勻、盤繞更規(guī)整(最好采用筒裝焊絲)。特種工程條件下的特種材料焊接應(yīng)用較少我國在特種工程條件下（高溫、低溫、石化、海洋、核能、航空航天、酸堿腐蝕等）特種工程材料的焊接領(lǐng)域，不論是工藝水平，還是實際應(yīng)用范圍均滿足不了目前工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展

16、的需要。在充分發(fā)揮焊接結(jié)構(gòu)使用性能、節(jié)約材料、降低成本的異種鋼材料焊接應(yīng)用和工藝水平方面，近年來雖有很大進展，但總體仍落后于美、日、德等國家。 信息技術(shù)在焊接生產(chǎn)管理和技術(shù)管理的應(yīng)用上滯后在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，它在各個行業(yè)應(yīng)用得越來越廣，發(fā)達國家在焊接行業(yè)也越來越多地使用了信息技術(shù)來管理生產(chǎn)，而我國起步較晚，只有少數(shù)企業(yè)得以應(yīng)用。4、我國焊接行業(yè)的發(fā)展趨勢經(jīng)過十五，特別是加入wto以后，我國各行業(yè)將有不同程度的發(fā)展，焊接行業(yè)也會有更大的發(fā)展。總的發(fā)展趨勢是：擴大焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，大力推廣優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能的焊接技術(shù)擴大焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是焊接技術(shù)發(fā)展的趨勢，重點是在機床、冶金機械、動力機械等行業(yè)。 焊

17、接材料正在向著適應(yīng)焊接生產(chǎn)向高效率、高質(zhì)量、低成本及自動化方向發(fā)展。增加焊絲特別是藥芯焊絲產(chǎn)品比重，開發(fā)氣體保護焊絲、埋弧焊絲、藥芯焊絲、焊劑的新品種。 焊接設(shè)備要提高高效節(jié)能、自動、半自動焊機產(chǎn)品的比例，研制、開發(fā)和生產(chǎn)專用、特種、成套和生產(chǎn)線焊接設(shè)備。 焊接輔機具產(chǎn)品的制造要形成一批骨干企業(yè)，組織專業(yè)化定點生產(chǎn)，開發(fā)多種焊接輔助裝置，逐步實現(xiàn)標準化、系列化。 熱切割設(shè)備要提高自動及半自動切割機的品種和產(chǎn)品性能，從安全保護用品、專用器具及附件、到環(huán)保防護產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，而且有一整套與生產(chǎn)和檢測相關(guān)的標準。提高焊接機械化、自動化水平，實現(xiàn)焊接工藝及裝備的現(xiàn)代化沒有焊接技術(shù)現(xiàn)代化，就沒有當(dāng)代

18、工業(yè)的現(xiàn)代化。焊接工藝及裝備的現(xiàn)代化，是焊接技術(shù)現(xiàn)代化的重要標志，是焊接產(chǎn)品高質(zhì)量的重要保證。高新技術(shù)帶動焊接技術(shù)的發(fā)展，焊接技術(shù)的發(fā)展又推動科學(xué)技術(shù)的進步。在高新技術(shù)高速發(fā)展的今天，我們要把現(xiàn)代高新技術(shù)引入到焊接技術(shù)中來，加快實現(xiàn)焊接工藝及裝備的現(xiàn)代化。要建立各種鋼材、焊接材料、焊接工藝數(shù)據(jù)庫和焊接專家系統(tǒng)，實現(xiàn)焊接生產(chǎn)的現(xiàn)代化管理和焊接過程的自適應(yīng)控制、智能控制。使我國的焊接工藝和裝備水平、焊接生產(chǎn)機械化和自動化水平、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率都得到大幅度提高。提高焊接質(zhì)量，降低成本提高焊接質(zhì)量，降低成本是我們焊接行業(yè)各個領(lǐng)域應(yīng)該重視的問題。通過開發(fā)和采用更先進、高質(zhì)量、高效率的焊接技術(shù)，加強產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)代化管理，研制和使用先進的快速檢測技術(shù)確保焊接產(chǎn)品的整體質(zhì)量。在保證焊接質(zhì)量的前提下，通過先進技術(shù)和現(xiàn)代化管理降低成本，提高企業(yè)競爭力，保持持續(xù)發(fā)展。近20年來，我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，為我國焊接產(chǎn)業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機遇。九五期間，我國gdp的年平均增長率為8.3，到2000年國內(nèi)鋼材的消耗量已經(jīng)達到1.41億噸，繼續(xù)保持世界