焊接技术的发展（共12篇）
焊接技术的发展 篇1
焊接技术是在高温或高压条件下, 使用焊接材料 (焊条或焊丝) 将两块或两块以上的母材 (待焊接的工件) 连接成一个整体的操作方法。焊接技术作为制造业中传统的基础工艺和技术, 虽然应用到工业中的历史并不长, 但是发展却非常迅速。短短几十年间, 焊接已被广泛应用于航空航天、汽车、桥梁、高层建筑、造船以及海洋钻探等许多重要的工业领域, 并且为促进工业的经济发展做出了重要的贡献, 使得焊接已经成为一个重要的制造技术和材料科学的重要专业学科。焊接技术随着工业以及科学技术的不断发展和进步, 其发展的趋势呈现出以下几个特点:
1 提高焊接生产率是推动焊接技术发展的重要驱动力
连接简单的构件以及制造毛坯是最初的焊接方式, 随着技术的不断更新, 焊接已经成为制造行业中一项不可代替的基础工艺以及生产精确尺寸制成品的生产手段。目前, 焊接技术最需要的就是有效的保证焊接产品质量的稳定性以及提高劳动生产效率。提高生产率的途径有二:第一提高焊接熔敷率, 焊条电弧焊中的铁粉焊条、重力焊条、躺焊条等工艺以及埋弧焊中的多丝焊、热丝焊均属此类, 其效果显著。第二减少坡口断面及熔敷金属量, 其中窄间隙焊接效果最显著。窄间隙焊接采用气体保护焊为基础, 利用单丝、双丝或三丝进行焊接。无论接头厚度如何, 均可采用对接型式, 所需熔敷金属量会数倍、数十倍地降低, 从而大大提高生产率。窄间隙焊接的关键是保证两侧熔透和电弧中心自动跟踪处于坡口中心线上。为解决这两个问题, 世界各国开发出多种不同方案, 因而出现了种类多样的窄间隙焊接法。如果能够在以下方面取得进展, 焊接方法的先进性会得到更高的评价:提高熔敷速度、减少生产周期、提高过程控制水平、减少返修率、减少接头准备时间、避免焊工在有害区域工作、减小焊缝尺寸、减少焊后操作、改进操作系数、降低潜在的安全风险、简化设备设置。高效快速优质焊接方法将成为主力军。
2 焊接过程自动化, 智能化
国外焊接技术发展速度快, 国内焊接技术发展存在较大差距。工业发达国家焊接机械化、自动化率水平, 由1996年的19.6%增加到2008年的70-80%以上, 目前焊接技术与现代制造技术、焊接科学与工程、焊接自动化与焊接机器人不断融合, 焊接技术已经向自动化, 智能化方向发展。焊接过程自动化, 智能化以提高焊接质量稳定性, 推进焊接自动化进程, 学习、吸收、借鉴、提高是十分重要的环节, 应加强现有工艺的学习和提高。但是我国目前的工艺大多数都为手工操作, 存在一定的局限性。目前我国焊接的自动化率还不到30%, 相对而言, 焊接生产的机械化以及自动化水平非常低, 但是如果能够在学习的基础上利用现代的自动化技术进行嫁接改造, 往往可以实现一定的突破。20世纪90年代以来, 我国逐渐在各个行业推广气体保护焊来取代传统的手工电弧焊, 现在已经取得了一定的效果。目前我国在焊接生产自动化、过程控制智能化、研究和开发焊接生产线以及柔性制造技术、发展应用计算机辅助设计以及制造技术等方面取得了很大的进步。计算机技术、控制理论、人工智能、电子技术及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础, 并已渗透到焊接各领域中, 取得了很多成果, 焊接过程自动化已成为焊接技术的生长点之一。焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一, 也是我们未来开展研究的重要方向。
3 热源的研究和开发
热源是可提供热能以实现基本的焊接过程的能源, 热源是运动的。在焊接过程中, 热源以点、线、面等的传热方式来传导热能。焊接热源具有如下特点:能量密度高度集中、快速实现焊接过程、保证高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。当前, 焊接热源已十分丰厚, 如电弧焊、化学热、电阻热、高频感应热、摩擦热、电子束、等离子焰、激光束等。焊接热源的研讨与开拓始终在延续, 焊接新热源的开发将推动焊接工艺的发展, 促进新的焊接方法的产生。每出现一种新热源, 就伴随一批新的焊接方法出现。焊接工艺已成功地利用各种热源形成相应的焊接方法。今后的发展将从改善现有热源使它更为有用、便利、经济合用和开发新的更有效的热源两方面着手。改善现有热源, 提高效率方面, 如扩大激光器的能量、有效利用电子束能量、改善焊机性能、提高能量利用率都取得了较好成绩。开拓更好、更有用的热源, 采用两种热源叠加以求取得更强的能量密度, 例如在电子束焊中参加激光束等。
4 节能技术
随着社会的发展, 节约能源已经成为各行各业首要考虑的问题, 焊接行业也不例外。焊接产业发展节能、环保的焊接已成为必然的趋势;同时, 高效焊接工艺的应用, 对提高焊接效率, 节约能源消耗意义很大。为了顺应节约环保的要求, 手弧焊机以及普通的晶闸管焊机正在逐步被高效节能并能够自动调节参数的智能型的逆变焊接取代, 同时为了适应当今淡化操作技能的趋势, 焊接的操作也逐渐趋向智能化、简单化。像这样节能环保高效技术在焊接生产中的应用越来越广泛。
5 新材料, 新技术发展
材料作为21世纪的支柱已显示出几个方面的变化趋势, 即从黑色金属向有色金属变化;从金属材料向非金属材料变化, 从结构材料向功能材料变化, 从多维材料向低维材料变化;从单一材料向复合材料变化, 新材料连接必然要对焊接技术提出更高的要求。新材料的出现成为焊接技术发展的重要推动力, 许多新材料, 如耐热合金, 钛合金, 陶瓷等的连接都提出了新的课题。特别是异种材料之间的连接, 采用通常的焊接方法, 已经无法完成, 固态连接的优越性日益显现, 扩散焊与磨擦焊已成为焊接界的热点, 比如金属与陶瓷已经能够进行扩散连接, 这在以前是不可想象的, 所以固态连接是21世纪将有重大发展的连接技术。新兴工业的发展迫使焊接技术不断前进, 焊接新技术更迅速地投入使用可以提高产品质量和性能。任何一个重要的新技术、新方法 (如STT、CMT、Cold Arc等) , 无不与焊接工艺相关。这说明逆变焊机产品的技术竞争焦点已经开始从电源技术、控制技术转移到焊接工艺性能方面。熔化极气体保护焊逐渐取代手工电弧焊将成为焊接的主流、逆变焊机、智能机器人、振动焊接技术、激光复合焊和低应力无变形焊接新技术———LSND焊接法等, 这些节能环保高效技术广泛应用于焊接中。
6 机械化, 自动化水平提高
想要很好的完成焊接工作, 得充分做好准备工作, 包括焊工个人业务熟悉、工件准备和焊接设备的准备等。因此人们也逐渐重视起了焊接设备 (电焊机) 的放置车间即准备车间的改造。提高准备车间的机械化, 自动化水平是当前世界先进工业国家的重点发展方向。如用微电子技术改造传统焊接工艺装备, 是提高焊接自动化水平的根本途径。将数控技术配以各类焊接机械设备, 以提高其柔性化水平;焊接机器人与专家系统的结合, 实现自动路径规划、自动校正轨迹、自动控制熔深等功能。简单来说就是数字化控制:把“粗活”做成“细活、快活”。
焊接技术自诞生以来, 一直受到很多学科最新发展的影响和引导, 在新材料以及信息科学技术的影响下, 出现了数十种焊接的新工艺, 并且使得焊接工艺正从手工焊向自动焊以及智能化过渡。焊接技术进步的需求是在经济和社会等多方面因素影响下形成的, 这显著地促进了高效材料和设备的开发以及自动化技术的应用, 规模生产和专业化生产开创新局面, 高效快速优质焊接方法成为主力军, 一个明显的趋势是在传统焊接过程中使用更先进的控制和监测技术。焊接新方法和先进材料技术的引入, 提高了焊接技术的水平, 同时也提出了新的挑战。国外专家认为, 焊接作为一种精确、可靠、低成本并且采用高科技连接材料的方法, 到2020年仍旧是制造业的重要加工工艺。我们广大焊接工作者任重而道远, 务必树立知难而上的决心。抓住机遇, 为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。
参考文献
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焊接技术的发展 篇2
【摘要】随着制造业的高速发展，传统的手工焊已不能满足现代高科技产品制造的质量、数量要求、现代焊接加工正在向着机械化、自动化的方向发展。电子技术、计算机技术以及机器人技术的发展，为焊接自动化提供了十分有利的基础。近年来，焊接自动化在实际工程中的应用取得了迅速发展，已成为先进制造技术的重要组成部分。本文主要介绍自动化焊接技术及其发展的概况与前景。
【关键词】自动化焊接技术发展现状应用前景
Automated welding technology and its development
【Abstract】With the rapid development of the manufacturing sector, the traditional manual welding can not meet the modern high-tech product manufacturing quality, quantity requirements, modern welding is toward mechanization and automation direction.Electronic technology, computer technology and robot technology for automated welding provides a very favorable basis.In recent years, welding automation in practical engineering applications has made rapid development, advanced manufacturing technology has become an important part.This paper describes the automated welding technology and its development in general and the future.【Keyword】AutomationWelding TechnologyDevelopment StatusProspect
1.自动化焊接技术
1.1自动化焊接的概念
自动化焊接主要指焊接生产过程的自动化。它是一个综合性的焊接与工艺问题，其主要任务是：在采用先进的焊接、检验和装配工艺过程的基础上，建立不需要人直接参与焊接过程的焊接加工方法和工艺法案，以及焊接机械设备和焊接系统的结构与配置。焊接自动化的核心是实现没有人直接参与的自动焊接过程。
自动化焊接有两方面的含义：一是焊接工序的自动化，二是焊接生产的自动化。焊接生产的自动化是指焊接产品的生产过程，包括从备料、切割、装配、焊接、检验等工序组成的焊接生产全过程的自动化。只有实现了焊接生产全过程的自动化，才能得到稳定的焊接质量和均衡的焊接生产节奏以及较高的焊接生产率。而单一焊接工序的自动化是焊接生产自动化的基础。
1.2自动化焊接的主要设备及特点
焊接生产过程的自动化和机械化的关键工序:第一,全部使用自动控制装置和机械装置来实现来替代焊接作业的手工操作;第二,物流、机械手及变位机械来完成将焊件的搬运和位移采用;第三,完成焊接作业将会采用较高的生产节拍和高效的焊接方法进行;第四,通过精确的自动控制和准确的机械动作,进而来确保持持续的稳定的焊接质量。按照目前世界发达国家的焊接装备水平,可将其概括为如下几个特点:
1)标准化、通用化、系列化
对于大批量生产的典型常用接头形式,如板材接缝、筒体环缝、圆筒环缝、管对接和管子管板接头等,现在已经开发出相对应的的标准型自动化焊接专机,这种焊接机械具有焊接效率高、质量稳定的优点。在经过多年产品研发积累,固得公司终于开发出了300~3000mm的纵缝焊、工件回转环形焊机、卧式单枪(双枪)环缝焊、三轴数控焊接机床和焊枪回转环形焊机等等。
2)多功能化
其为充分发挥大型自动化焊接设备的效率创造了有利条件已将其设计成适用于多种焊接方法和焊接工艺。如单丝、双丝、MIG/MAG-TIG等离子弧焊、多丝埋弧焊。
3)智能化控制和自适应
焊接过程的全自动控制比传统的金属切削加工要复杂得多。全自动控制必须考虑焊件接缝装配间隙误差,几何形状的偏差以及焊件在焊接过程中的热变形。所以我们需要采用各种自适应控制系统和传感器技术。
4)组合化和大型化
对于大型、中型焊接结构生产过程的自动化,已研制成功各种大型自动化焊接设备。如中重型厚壁容器焊接中心、机床车厢总装焊接中心、集装箱外壳整体焊接中心等等。
5)高质量、高精度、高可靠性
焊接机器人和精密焊接操作向高精度、高质量发展,行走机构的定位精度为0.1,移动速度的控制精度为0.1,与焊接机器人配套的焊接变位机的最高的重复走位精度为0.05。固得公司已经研发出来的摩托车的车架机器人工作站,以高质量的、高水平广泛应用于江门大长江、重庆建设中。
1.3自动化焊接系统
自动化焊接就是用焊接机械装置来代替人进行焊接。典型的机器人自动化焊接系统主要由如下部分构成：机器人、变位机、各种传感器、控制器、自动焊机（包括焊接电源、焊枪等）等。其基本构成单元是：机械装置、执行装置、能源、传感器、控制器和自动焊机。
1）机械装置
机械装置是能够实现某种运动的机构，配合自动焊机进行焊接加工装置，如机器人、变位机、悬臂操作机等。
2）执行装置
执行装置是驱动机械装置运动的电动机或液压、气动装置等。
3)能源
能源是驱动电动机的电源等。
4）传感器
传感器是检测机械运动、焊接参数、焊接质量的传感器。
5）控制器
控制器主要是用于机械运动控制的计算机、单片机、可编程控制器以及电子控制系统。
6）自动焊机
自动焊机包括焊接电源、送丝机、焊枪等。它是一个独立的焊接系统。
1.4 自动化焊接的关键技术
自动化焊接技术是将电子技术、计算机技术、传感技术、现代控制技术引入到焊接机械运动的控制中，也就是利用传感器检测焊接过程的焊接运动，将监测信息输入控制器，通过信号处理，得到能够实现预期运动的控制信号，由此来控制执行装置，实现焊接自动化。焊接
自动化的关键技术主要包括：机械技术、传感技术、伺服传动技术、自动控制技术和系统技术等。
1）机械技术
机械技术就是关于焊接机械的机构以及利用这些机构传递运动的技术。在焊接自动化中，焊接机械装置主要由焊接工装夹具、焊接变位机、焊接操作机、焊接工件输送装置以及焊接机器人等。焊接机械技术就是根据焊接工件结构特点、焊接工艺过程的要求应用经典的机械理论与工艺，借助于计算机辅助技术，设计并制造出先进、合理的焊接装置，实现自动焊接过程中的机构运动。
2）传感技术
传感技术是自动化系统的感受器官。传感与检测是实现闭环自动控制、自动调节的关键环节。传感器的功能越强，系统的自动化程度就越高。焊接自动化中的传感器有很多种，有关机械运动量的传感器主要有位移、位置、速度、角度等传感器。
3）伺服传动技术
执行装置的控制技术称为伺服传动技术。伺服传动技术对系统的动态性能、控制质量和功能具有决定性的影响。
4）自动控制技术
焊接自动化中的自动控制技术主要指：基本控制理论；在控制理论指导下，根据焊接工艺和质量的要求，对具体的控制装置或系统进行设计；设计后的系统仿真、现场调试；最终使研制的系统可靠地投入焊接工程应用。
5）系统技术
系统技术就是以整体的概念组织应用各种相关技术。从系统的目标出发将整个焊接自动化系统分解成若干个相互关联的功能单元。以功能单元为子系统进一步分解，生成功能更为单一的子功能单元，逐层分解，直到最基本的功能单元。以基本功能单元为基础，实现系统需要的各个功能设计。
2.自动化焊接的发展现状及前景展望2.1自动化焊接的发展现状
目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的近80%相比差距甚远。可以预计在未来的10年内，国内自动化焊接技术的水平将以前所未有的速度发展。
随着数字化技术日益成熟，代表自动化焊接技术的数字焊机、数字化控制技术业已面世并已稳步地进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程,有力地促进了先进焊接工艺特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的近80%差距甚远。从20世纪末国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式——气体保护焊，来取代传统的手工电弧焊，现已初见成效。可以预计在未来的10年，国内自动化焊接技术将以前所未有的速度发展。20世纪90年代以来，我国焊接界把实现焊接过程的机械化、自动化作为战略目标，已经在各行业的科技发展中付诸实施，在发展焊接生产自动化和过程控制智能化，研究和开发焊接生产线及柔性制造技术，发展应用计算机辅助设计与制造技术等方面，取得了长足的进步。高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐渐取代手弧焊机和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。在汽车、造船、工程机
械和航空航天等领域，适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用，大幅度提高了焊接质量和生产效率。在我国，目前汽车、船舶、管建、家电等行业焊接自动化的发展相对来说较好，到2005年，船厂的高效率焊接要达到80％以上，其中二氧化碳焊接应用率达到55％，焊接机械化率、自动化率要达到70％左右。
国外如欧美、日本等发达国家早在20世纪80年代便在石油、化工、造船、建筑、电力、汽车、机械等行业采用数字控制的小车式自动气保焊机，代替人工进行焊接生产。近年来，国内几家企业开发了几种类似的自动焊接小车，但在结构和功能上均属低端产品，在数字控制、焊接参数预置和专家系统自动调用等方面均为空白。成都焊研科技有限责任公司把开发适合和满足我国工业企业焊接生产要求的高端自动焊接设备作为己任，在吸收和借鉴国外先进、成熟技术基础之上，经过近两年的研制工作，代表自主知识产权的第一代数控小车式自动焊机样机在成都焊研科技有限责任公司问世。该焊机具有携带方便、安装简单、操控灵活、智能化程度高等特点，通过微机控制的多种焊接模式和专家程序，可在不同焊接位置满足多种焊接工艺要求焊缝的焊接。
2.2自动化焊接的前景展望
电子技术、计算机微电子信息和自动化技术的发展，推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入，促进了焊接自动化技术革命性的发展。
(1)焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一，也是我们未来开展研究的重要方向。我们应开展最佳控制方法方面的研究，包括线性和各种非线性控制。最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制，以及专家系统的研究。
(2)焊接柔性化技术也是我们着力研究的内容。在未来的研究中，我们将各种光、机、电技术与焊接技术有机结合，以实现焊接的精确化和柔性化。用微电子技术改造传统焊接工艺装备，是提高焊接自动化水平的根本途径。将数控技术配以各类焊接机械设备，以提高其柔性化水平和质量控制水平，是我们当前的一个研究方向；另外，焊接机器人与专家系统的结合，实现自动路径规划、自动校正轨迹、自动控制熔深等功能，是我们近期研究的重点。
(3)焊接控制系统的集成是人与技术的集成和焊接技术与信息技术的集成。集成系统中信息流和物质流是其重要的组成部分，促进其有机地结合，可大大降低信息量和实时控制的要求。注意发挥人在控制和临机处理的响应和判断力，建立人机对话的友好界面，使人和自动系统和谐统一，是集成系统的不可低估的因素。
(4)提高焊接电源的可靠性、质量稳定性和可控性，以及优良的动感特性，也是我们着重研究的课题。应开发研制具有调节电弧运动、送丝和焊枪姿态，能探测焊缝坡口形状、温度场、熔池状态、熔透情况，适时提供焊接规范参数的高性能焊机，并应积极开发焊接过程的计算机模拟技术。总之，使焊接技术由“技艺”向“科学”演变，是实现焊接自动化的一个重要方面。
本世纪的头二十年，将是焊接行业飞速发展的有利时期。我们广大焊接工作者任重而道远，务必树立知难而上的决心，抓住机遇，为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。
3.参考文献
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【2】陈裕川 大型自动化焊接设备的国内外现状及发展趋势【J】.电焊机，2002（10）
【3】吴林等.我国焊接行业的现状与发展趋势.第八次全国焊接会议论文集.第1册.北京：机械工业出版社，2005
浅论我国焊接技术的应用与发展 篇3
【关键词】焊接技术；应用；特点；发展趋势
随着科学技术的不断发展，焊接技术在国民经济中作用的日益显著，焊接技术的先进程度标志着一个国家工业发展的先进程度。目前，人们为建设创新型、节约型国家，在焊接领域中应用了许多先进的科学技术和科学理念，这不仅有效的加快了焊接施工的工作效率，还大幅的提高了焊接的质量，使焊接技术的应用前景也越来越广泛。
一、我国焊接技术的发展特点
焊接技术是一种新兴的综合工艺技术，它的发展依托于现代科学技术的发展。我国焊接技术在近二三十年得到空前的发展，各种新的焊接技术层出不穷，等离子物理、声学、电子束、红外线、超声、真空、微电子等现代科学技术的新成就都在焊接上获得广泛应用。新技术的应用不仅奠定了焊接技术的发展，也增强了焊接技术的能力，扩大了焊接技术应用的范围。目前，焊接技术已经成为机械制造以及其他产品的现代先进制造技术之一，并广泛应用于电站、核能、航空航天、石化、煤炭、冶金、矿山、建筑、桥梁、特种设备、船舶、汽车、机车、海洋工程、部件、轻工纺织以及家用电器等国民经济的各个领域。可以说，现代科学技术的新成就日益渗透到焊接领域，促进了现代焊接技术的快速发展。
二、焊接技术的分类
1、气体保护焊：气体保护焊是利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊。依据焊接效果的需求，分为熔化极气体保护焊和非熔化极（钨极）惰性气体保护焊。
2、埋弧焊：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行的焊接，广泛用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。
3、电阻焊：电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。广泛应用于汽车、航空航天、电子、家用电器等领域。
4、螺柱焊接：螺柱焊接分为储能式和拉弧式两种，都是一种单面焊接。由于不用穿孔，所以螺柱焊接不漏水、漏气，也无需对非焊接面进行再次加工。
5、搅拌摩擦焊：摩擦搅拌焊接以固相状态接合材料，因其材料变形极其微小，广泛应用于铁道车辆、船舶、飞机制造业中，且应用领域正在迅速地扩展。
6、高能束焊接：电子束、等离子束和激光束作为热源对试件进行焊接，其能量集中，效率较高，称为高能束焊接。当前高能束流焊接被关注的主要领域是：①高能束流设备的大型化。②新型设备的研制。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流品质的提高及诊断。⑤束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧应用领域的扩展。
7、复合热源焊接：复合热源焊接中应用较多是激光-氩弧复合焊接技术，它融合了传统激光焊工艺和MIG/MAG工艺的优点，广泛用于汽车及零部件制造业、造船业、航空航天中。
8、磁控焊接：磁控焊接是近几年发展起来的新型焊接技术。采用外加磁场控制焊接质量，具有附加装置简单、耗能少、效益高、投入成本低等特点，在国外被称为“无缺陷焊接”，引起了焊接工作者的广泛兴趣。
9、多电弧共熔池焊接：由于多个电弧共同在一个熔池上燃烧，不仅提高了总的焊接热输入，而且改变了热量分布的特点，能向熔池及其两侧面提供充足的液体金属和热量，可以大大提高焊接速度和生产效率。
三、我国焊接技术主要应用领域
1、航空航天工业中的应用：焊接技术依其可靠的性能，被广泛应用于航空航天工业，焊接的工作量占全部工时的百分之十，焊接连接的部件在航空航天领域内占百分之五十以上。由于航空航天工业中对金属材料要求的特殊性，促成了特种焊接技术的应运而生。目前主要使用的是固态焊接技术和高能束流焊接技术。其中的激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊是在我国航空航天领域中最常用的三种先进焊接技术。
2、汽车制造领域中的应用：电子束焊接主要用于发动机增压器涡轮、后桥、行星齿轮框架、离合器、汽缸、变速箱齿轮等部件的焊接；激光焊技术主要用于框架结构、零部件的焊件和车身拼焊；搅拌摩擦焊主要用于发动机引擎、汽车轮毂、汽车地方车身支架、汽车车门预成型件和液压成型管附件。
3、船舶工业中的应用：高效焊接技术在船舶制造中占有重要的地位，是一项技术性、专业性很强的系统工程，尤其是CO2气体保护半自动焊接技术应用率达到60%～65%，成为我国现代造船模式中的关键技术之一。先进的造船高效焊接技术，在提高船舶的建造效率、降低船舶建造成本、缩短造船周期，提高船舶建造质量，推动船舶建造焊接机械化、自动化发展上的作用是不可小视的，也是企业提高经济效益的有效途径。
四、我国焊接技术的发展趋势
焊接技术是一种较为可靠、低成本、精确并且采用高科技连接金属材料的方法。目前为止还没有哪一种方法比焊接技术在金属材料连接上应用更广泛，并对所焊接产品增加更大的附加值。随着世界加工基地不断的向我国转移，作为工业缝纫和线（材料）的焊割机、焊丝、焊条在数量、质量、品位以及自动化生产水平将会有很大提高。根据专家预测，在未来10年之内，焊接技术仍将是制造业重要的加工工艺。为适应市场需求，焊接设备与制造业将以市场为目标，进行传统、通用产品改造、产品结构调整、质量认证和规范管理；同时加强对现代焊接技术的研究开发，特别是发展高效、节能、优质和多丝高速焊接设备、重大装备及数字化控制技术和焊接材料，取代进口，争取出口。
五、结束语
我国焊接技术的应用与发展，在给人们生活带来便利的同时，也促进了经济的发展，但随着焊接材料的不断变化和先进制造技术的蓬勃发展，对焊接技术的发展提出了越来越高的要求。同时我们也应看到，尽管我国的焊接技术已经进入到了数字化时代，但目前的焊接自动化率仅为百分之三十，而西方发达国家早已经超过了百分之八十。基于此，我们应快速将先进的科学技术和理念应用到其中，加大研发力度，努力研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接机械化、自动化水平和安全可靠性， 从而有效的推动我国制造行业的发展。
参考文献
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焊接设备技术的发展趋势研究 篇4
我国焊接设备技术无论是应用还是发展与发达国家相比起步的时间都较晚。我国在二十世纪五十年代的初期, 建立起了一批具有一定规模的现代化的骨干企业, 自此初步开始对自动焊接装备进行研制, 进而发展到焊接自动化技术。在近年来我国经济蓬勃发展的影响下, 我国的科学技术以及工业化都取得了突飞猛进的发展, 进而在整体水平上带动了我国焊接设备技术的不断发展和提高。
(一) 我国各种焊接设备的研制水平逐渐提高。
我国各种焊接设备研发水平的提高主要体现在两个方面:一是经过研发人员对焊接设备技术的不断研发, 我国焊接方式已经逐渐从对切割机与焊机的手工操作转变为了各种焊接设备的自动化与机械化运行。在“九五计划”时期, 我国自行生产的半自动化和自动化焊接设备就占到了焊接设备总数的60%左右。二是经过了“七五计划”和“八五计划”坚持不懈的努力, 所开发和研制的一系列成套的焊接设备基本上能够满足国内的需要, 在一定程度上改变了我国焊接设备过于依赖进口的被动局面。
(二) 焊接辅助设备自动化及机械化技术、装置得以发展。
随着近年来我国辅助设备技术的发展, 对焊接具有辅助作用的各种设备, 其自动化与机械化在技术、装置两方面也取得了一定的发展。主要表现在机械手、变位器、多自由度转胎架等先进设备得以研发成功, 并且先后被运用到了焊接实际的生产过程当中。截止到“八五计划”的末期, 在重型及工程机械、船舶、锅炉、汽车等其它一些行业中, 所建造完成的规模不同的毛坯预处理和原材料生产线就已经超过了20条之多。
(三) 焊接中心技术及焊接生产线逐渐建立。
社会主义市场经济及工业化在迅速发展的同时, 应社会各方面对焊接设备技术的需求, 焊接中心技术以及焊接生产线逐渐建立。到了二十世纪八十年代后期, 我国的重型及工程机械、船舶、压力容器、锅炉、摩托车、汽车等行业中具有一定实力的中型或大型的骨干企业, 针对焊接自动化, 这些企业都在不同程度上先后对各种形式的焊接中心技术及生产线进行了开发。
(四) 焊接设备技术服务范围及生产规模逐渐扩大。
到了二十世纪九十年代的中期, 已经超过了将近四分之一的焊接工作都是由焊接自动化与机械化来完成的, 而在那些规模较大的、以焊接设备技术为主的大中型制造企业当中, 焊接自动化与机械化已经达到了45%～50%的程度。在重型、工程、化工机械以及锅炉、汽车等我国的重点企业当中, 焊接自动化、机械化技术也已经完全达到了二十世纪九十年代国际上先进水平的标准。我国在“九五计划”实行期间, 加大了攻关焊接设备自动化技术应用及发展的力度, 使焊接设备技术的自动化进程得以全面推进。与此同时, 与焊接设备技术相关的焊材及焊机的生产速度也逐渐加快, 各种半自动化和自动化焊机的生产产量近年来稳步增长, 截止到目前为止已经达到了十万台以上, 焊接设备技术的各种辅助性机械也将达到四千台以上。
二、我国焊接设备技术未来发展趋势分析
随着近几年焊接设备技术的发展, 软件信息、自动控制、计算机、电子等高新技术逐渐被引入到焊接设备技术领域当中, 使焊接类生产工作的自动化程度不断增加, 对焊接工作过程的控制也逐渐实现了智能化, 且焊接类生产工作在整个系统上也实现了集成化、柔性化, 因此我们可以将现代焊接设备技术看做是高新技术群的一种, 这就使得我国焊接设备技术在未来激烈的全球技术竞争中能够站稳脚步, 并为赢得最后的胜利做好了充足的准备。如今焊接设备自动化技术已经逐渐发展成为了现代先进制造技术重要的组成部分。要想使我国焊接设备自动化技术在未来取得良好的发展, 就需要注意做好以下几方面内容。
(一) 充分认识焊接设备技术的重要性。
在不断发展、变革的过程中, 焊接设备技术对于如今先进的制造技术来说意义重大, 前者已经成为组成后者的一个重要部分。对焊接设备技术进行大力的发展既与我国的社会主义基本原则相符, 又适应了我国工业化发展的需求。焊接设备技术的发展与我国各级政府的大力支持以及宏观调控是分不开的。对于我国的焊接设备生产来说, 国民经济的蓬勃发展对其未来的应用和发展具有较大的影响。
(二) 重视研发焊接设备新技术。
各级政府、单位、企业要高度重视对于焊接设备新型技术的研发工作, 并且研究要以减轻生产工人工作劳动强度、提高企业产品整体质量、提高生产自动化程度服务为目的。同时还要求参与人员要藏档具有广泛性, 使焊接设备技术研发工作以及应用推广工作具有充足的人员保障。推行以人为中心的人员、机器、生产环境为一体的生产研发系统, 以使焊接设备技术的最佳效益得以充分发挥。
(三) 全面实现焊接生产工序的自动化。
由于涉及的工作环节、技术较多, 因此就焊接生产来说, 它是一项较为系统化的工程。在生产过程中, 我们要想使焊接设备生产实现全盘的自动化, 首先就要使焊接生产所涉及到的任何一道工序都实现自动化, 无论是在其中起辅助作用的还是主要作用的工序都要如此。因此, 在工作过程中我们除了要重视焊接生产本身工序自动化技术的发展还要做好焊接生产各项辅助工序自动化的实现, 以提高焊接设备生产整体的自动化水平。
(四) 统筹环保和可持续发展观, 努力发展焊接设备技术。
焊接设备技术以及其自动化生产的发展, 需要以对环境保护以及可持续发展观的统筹考虑为基础。可持续发展战略不仅是发展我国焊接行业、振兴我国经济战略的根本, 同时也是焊接行业持续发展的必然选择。与此同时清洁生产也正是可持续发展实施的最基本的要求, 对于二十一世纪我国焊接业的发展来说, 实现洁净化焊接生产也是其必由之路。有害气体、弧光、噪声、高温等对环境及人体都具有极其严重的危害, 只有在充分考虑可持续发展及环保要求的基础上, 实现焊接设备生产的自动化才能很好地解决这些问题。
(五) 大力引进先进技术。
大力引进国内外先进焊接技术是促使我国焊接设备技术水平提高最为便捷的方式。发展我国焊接设备技术, 需要我们在对我国对外开发这一有利条件进行充分利用的基础上, 对国内外先进的制造技术进行大力的引进, 通过各种方式在付出代价最小的基础上最大程度的引进外部先进技术, 这其中我们要注意将引进技术工作的重点放到对外来先进技术的消化和吸收, 以及发展和创新上, 以使我国现阶段的焊接设备技术最快速度地实现焊接设备技术的自动化及制造的国产化, 进而实现整体的更新换代, 研发出具有自主知识产权的焊接设备技术。
参考文献
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[4].于庆胜, 尹显华, 李红宇.2006年度我国焊接设备行业状况分析[J].电焊机, 2007
贴片元件的焊接技术 篇5
第一部分：焊粘片元件
安装之前请不要急于动手，应先查阅相关的技术资料以及本说明，然后对照原理图，了解印刷电路板、元件清单，并分清各元件，了解各元件的特点、作用、功能，同时核对元件数量。准备好电烙铁、万用表、剪钳和镊子等必备工具，按照从低到高顺序，依次安装并焊接元件到电路板。
贴片元件的总体焊接方法是：先固定，后焊接。由于贴片元件没有固定孔，如果不先固定的话，焊接的时候容易导致元件移位，所以焊接前需要先将元件固定。
一、贴片IC1404焊接
1、先用烙铁在元件一个引脚的焊盘上镀锡，用镊子夹住元件，摆正位置，然后固定元件。（一般是在四角的其中一个引脚上镀锡，然后固定。）
2、一手拿着焊锡丝，另一只手拿着烙铁，分别固定剩余的4角的3个脚，焊接的时候注意焊接力度，千万不要让元件移位，四个角都固定后，再焊接的时候，元件就不会发生移位了。（如果担心自己摆不正元件，可以先用松香固定元件的四个角，方法是：用镊子夹住元件，放在焊盘上，确认焊盘对整齐后，用镊子夹住一小块松香，轻轻放到引脚上，用烙铁加热松香使其溶化，然后移开烙铁，让松香凝固，这样芯片就被固定住了，同样的方法固定好全部4个角，然后再次检查元件是否摆正，确认元件摆正后，用烙铁熔化焊锡重新固定元件的4个角。）
3、元件固定好后，一手拿焊锡，一手拿烙铁，烙铁尖放在元件的一角上，焊锡放在烙铁尖上，让焊锡融化，等焊锡融化成一个比较大的圆球后，向没有焊接焊锡的引脚方向慢慢移动烙铁（这时候可以使板子稍微向烙铁移动的方向倾斜一下，以便焊锡更好的流动），注意移动速度要慢，每移动到一个引脚处时要让焊锡在这个引脚处充分融化，这样才能确保该引脚不会被虚焊，移动的时候力度一定要轻，力度过大会损坏元件的引脚，这个过程需要多多练习才能够熟练操作，当烙铁拖过一边后，这一边的引脚就焊好了，通常一边焊接后，最后的几个引脚会被多余的焊锡连在一起，这时候可以甩掉烙铁头上多余的焊锡，将烙铁头在松香里面蘸一下，然后小心的用烙铁头在引脚之间划过，以去除多余焊锡，也可以将烙铁头放在连在一起的引脚处，拿起板子，待焊锡溶化后，用力把板子砸在桌子上，这样就能磕掉多余的焊锡，不过这样容易让锡渣流到板子的其他地方，注意把溅出的锡渣清理掉。
4、用同样的方法焊接所有的引脚。
二、贴片电阻、电容等两脚贴片元件的焊接
1、贴片电阻、电容等两脚贴片元件焊接前，先用烙铁在电路板上电阻等两脚元件的一个焊盘上焊一点锡（在哪一个焊盘上焊锡依据个人焊接习惯，我比较喜欢先在右边焊盘镀锡，这样比较符合焊接习惯），也可以将板子上所有的两脚贴片元件的一个焊盘镀锡，这样比较省事；
2、在一个焊盘上镀完锡后，用镊子夹住电阻等两脚元件在对应的焊盘上摆正位置，用烙铁将元件的一端焊接到焊盘的镀锡一端，然后拿着焊锡丝将另一端焊住。一种比较省时省力的方法是：先将所有两脚元件的一端固定在相应位置的镀锡焊盘上，然后在同一焊接另一端引脚；
3、焊接时候要注意时间和力度，用力过大或者焊接时间过长会让对面的焊锡也融化了，这样容易导致元件移位。
焊接技术的发展 篇6
摘 要：焊接技术的提升能够让工业生产进入更好的发展阶段，因此对焊接技术进行分析和研究能够促进我国社会事业的多项发展，并且为社会经济发展提供动力支持。我国焊接技术伴随科技的发展以及信息的进步也有了很大程度的提升，本文对焊接自动化技术的现状以及发展趋势进行研究和分析。
关键词：焊接；自动化；发展；趋势
中图分类号： U463 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-141-2
1 我国焊接自动化技术发展的现状分析
1.1 焊接自动化技术的工艺现状
伴随着科学技术以及信息科学的进步，数字化技术也日臻成熟起来，自动化焊接技术有数字焊机的使用、数控技术的发展等等，焊接技术在市场中能够让工业生产进入一个新的发展阶段。例如，我国的三峡工程以及航天航空制造中都使用了现代化的焊接自动化技术。并且在使用这些自动化工艺以后，汽车零部件的生产也进入了一个新的阶段，自动化程度逐渐提升。以此也可以看出，我国的焊接产业也正在向着高效化和自动化乃至智能化的方向拓展。我国焊接技术实现自动化的战略目标主要体现在焊接生产自动化实践的过程中，并且计算机辅助设计和工业制造等等也取得了长远的进步，具体要从以下几个方面去看：
首先，出现了CO2高效化、节能化的焊机和埋弧焊机，这两种机器在工业生产过程中发挥了重要的作用。其次，自动化调节焊接参数的智能型逆变焊机的出现，已经让手弧焊机以及普通的晶闸管焊机遭到淘汰，这种焊机的优势是操作上比较简单并且方便，智能化程度越来越高，符合当今时代焊机的发展趋势。在汽车制造业上、轮船制造业以及工程机械加工业上都使用了自动化的焊接技术，另外焊接机器人也得到了广泛的应用，很大程度上提升了焊接的质量以及多种工作效率的提升[1]。
其次，以先进技术为代表的焊接机器人的诞生代表着焊接自动化装备已经进入了发展的新局面，并且在应用上也日加广泛，这种情况下十分有利于电焊机在国际市场上的占有率，并且事实证明，我国电焊机的出口数量也在逐渐的增加和提升。但是在此过程中还需要清晰的认识到，我国的焊接自动化水平和一些欧美发达国家相对比还存在一定的差距，发展还存在不平衡的问题。具体的表现是，我国的焊机在数字自动化控制方面以及工艺智能化控制方面还有一定的发展空间，并且集成网络和机器人焊接也需要进一步优化，这些方面都直接关系到企业集团化的发展。
1.2 我国焊接自动化设备的发展现状分析
在当前的发展过程中，我国所拥有的电焊机已经超过了500000台，相对于21世纪，已经增长了将近30%，其中所包含的由手工型的交流弧焊机，数量大约在300000台，比十年前增长了将近20%，手工直流弧焊机器，有50000台，也增长了将近20%，半自动化焊机有63852台，比十年前增长了18%。这些机器的产生和使用代表着我国焊接自动化设备的完善和发展，也代表着我国焊接技术的长远发展[2]。
气体保护焊机的诞生。这种焊机主要在华北以及东北和南方等地，生产的厂家也集中在唐山松下产业机器公司、南通公司以及黑龙江省牡丹江欧弟焊接机器有限公司。另外上海通用电焊机制造有限公司和天津市的电焊总厂也生产了这类的机器。先进的生产工艺是保障电焊机检测以及生产顺利进行的前提条件，我国在此方面的生产能力正在逐步的提升了增加。
埋弧焊机的生产和制造。埋弧焊机的生产主要集中在江浙一带，例如，旱研维达焊接设备有限公司、上海电焊机厂以及其他一些生产厂家。埋弧焊机的生产和制造中心已经超越100家，生产线也超过了50个，生产能力正在进一步提升过程中[3]。
2 我国焊接自动化技术的发展趋势研究
2.1 焊接过程的智能化程度越来越高
焊接过程主要体现在系统的控制上，这是焊接自动化发展的主要问题和方向之一，更是未来研究的主要方向，因此相关科研专家应该在这方面进行多向性的研究，包含对线性以及多种非线性的控制。特别是焊接过程中对于一些模糊性的控制、相关神经网络的控制和焊接系统的研究。自动化和智能化程度的提升能够让我国的焊接进入一个新的发展空间，在汽车以及航空制造上也有突出性的进步。（图2）
2.2 焊接自动化向着柔性化方向发展
焊接自动化研究过程中，更加注重对各种光、电、机器等方面的融合和运用，只有相互之间的结合才能让焊接向着更加精确化和柔性化的方向发展，才能让焊接更好的利用在多种领域当中。由于我国微电子技术的发展以及焊接水平的不断提升，让数控焊接实现柔性化水平已经成为一项追求，更加符合自动化的规划路径，也更加有利于校正轨迹的发展，对于焊接控制自动化以及熔深功能的优化有极大的促进作用[4]。另外，发展焊接自动化技术，需要从两个角度去分析，一方面是可持续发展的观念；另一方面是环境保护的观念。焊接行业的可持续发展是形式的必然选择，更是发展焊接战略的长远打算所在。在焊接方面推广清洁化生产，一些高温的情况、噪声情况、弧光以及有害气体等等都会对环境产生危害，因此要在发展焊接自动化生产以及装备上进行分析和研究，以此实现焊接生产过程的自动化和智能化。在焊接自动化技术发展过程中，需要有效的利用外部的有利条件，引进一些先进国家的制造技术，这样才能获得最大的效益。同时技术引进的重点还要在创新上，让焊接自动化系统不断的处于更新换代之中，让焊接自动化技术有自己的产权，进而成为一项系统的工程，在辅助程序以及综合化生产方面实现自动化。
3 结束语
综上所述，本文对我国焊接技术当前的发展现状以及未来的发展趋势进行了分析和研究，焊接技术不仅仅在汽车领域进行应用，而且只要是国家工业的发展都能够使用到焊接技术，因此它的智能化和自动化程度越高，代表着我国的工业的进步性越强，那么在此基础之上，还要希望焊接控制系统能够实现集成化的发展，让焊接技术和信息技术有效的集合在一起，并且人和技术之间找到一个平衡点，在彼此影响和相互促进中不断成长。在焊接技术的未来发展中还要对温度场以及熔池的状态等等进行分析和研究，以此促进焊接技术更加完善的发展。
参 考 文 献
[1] 林尚扬.我国焊接生产现状与焊接技术的发展[J].船舶工程，2015，27（z1）：15-24.
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[3] 孟保战.镁合金焊接技术的研究发展现状[J].热加工工艺，2012，41（7）：168-170.
浅析中国焊接技术的现状与发展 篇7
近代焊接技术是从1882年出现碳弧焊开始的, 直到20世纪的30年代, 在生产上还只是采用气焊和手工电弧焊等简单的焊接方法。由于焊接具有节省金属、生产率高、产品质量好和大大改善劳动条件等优点, 所以在近半个世纪内得到了极为迅速的发展。20世纪40年代初期出现了优质电焊条, 使长期以来由于产品质量的问题让人们怀疑的焊接技术得到了一次历史性飞跃。20世纪40年代后期, 由于埋弧焊和电阻焊的应用使焊接过程的机械化和自动化成为现实。20世纪50年代的电渣焊、各种气体保护焊、超声波焊, 20世纪60年代的等离子弧焊、电子束焊、激光焊等先进焊接方法的不断涌现, 使焊接技术达到了一个新的水平, 使焊接技术进入了一个新的发展阶段。焊接技术和传统的工艺方法相比较, 目前已几乎全部取代了铆接技术, 部分代替了铸造和锻造。正是由于焊接技术的广泛应用, 所以焊接技术质量的可达性、安全性关系着国计民生的大事, 其焊接质量的好坏, 关系着社会的安定和稳定。
现代焊接诞生至今仅百余年, 充分显示出生命力, 二十世纪来, 尤其是近二三十年, 科学技术以空前速度向前发展。如等离子物理、电子束、红外线、真空、超声、声学乃至计算机技术、微电子技术、自动控制技术、材料科学与工程断裂力学、检测技术等许多观代科学技术的新成就, 都在焊接上获得应用。奠定了焊接技术发展的基础, 增强了焊接技术本身的能力, 扩大了焊接技术的内涵和外延。因而焊接作为一门科学技术, 无论在理论上还是应用上都在日新月异地发展。现代科学技术的新成就已日益渗透到焊接科学枝术领域, 促进了现代焊接技术的发展。
2 我国焊接技术现存的问题
反观我国的焊接行业, 不难发现, 在技术方面, 我们面临着几乎是完全相同的问题:
2.1 技能人才的缺乏。
反映在焊接行业则是焊接专业人才的贫瘠, 近年来, 专业人才的供需矛盾日显突出。在我国职业培训体系尚不完备的条件下, 人才问题已经初露端倪。这种情况如果持续下去, 今后几年矛盾将会更加突出。
2.2 研究开发水平的下降。
焊接研究开发的主要问题反映在两方面:一是投入严重不足;二是整体研究水平下降。此外, 我国在科研院所转企改制过程中, 有一些问题没有得到很好地解决。这些问题包括:研究院所的经营和研发的方向发生了很大变化, 一些中、长期的研究项目和公益性研究项目倍受冷落;有些研究院所由于人才流失、资金支持不力等原因, 被迫放弃一些有市场需求的研究领域, 造成研究领域逐步缩减。总之, 就整体研究水平而言我们正呈下降趋势。
2.3 焊接领域内的技术扩散。
在焊接领域内, 大多数企业 (特别是焊接材料和焊接设备制造厂) 属于中、小型企业, 自身的研究开发能力比较弱, 在很大程度上依靠大学、研究院所的研究力量。长期以来, 我国焊接行业主要依靠这种以高等院校为上游, 科研院所为中游, 企业为下游 (科技成果应用主体) 的产学研合作链从事研究开发和研究成果的转化。当合作创新链的源头和中、上游部分出现问题时, 对下游的负面影响恐怕就勿需多言了, 其结果当然可想而知了。
综上所述, 我们在技术进步的每个关键环节上几乎都存在着这样或那样的问题, 这不仅严重地妨碍着焊接领域的技术创新, 而且引发出了一系列问题, 诸如:水平低、工艺落后、自动化程度低、焊接质量差、生产效率低、焊接材料和焊接设备品种少、档次低等等。中国焊接行业面临着“从弱到强”的发展课题, 技术创新和支撑体系建设及完善是今后发展的关键。因此, 焊接行业要如何充分借鉴先进国家经验, 积极应对这一挑战, 并以此带动我国焊接材料、焊接设备、辅助机具、制造应用等行业的健康发展。
3 焊接技术的未来展望
现代焊接技术自诞生以来一直受到诸学科最新发展的直接影响与引导, 众所周知, 受材料, 信息学科新技术的影响, 不仅导致了数十种焊接新工艺的问世, 而且也使得焊接工艺操作正经历着手工焊到自动焊、自动化、智能化的过渡, 这已成为公认的发展趋势。
3.1 能源方面。
目前, 焊接热源已非常丰富, 如火焰、电弧、电阻、超声、摩擦、等离子、电子束、激光束、微波等等, 但焊接热源的研究与开发并未终止, 其新的发展可概括为三个方面:首先是对现有热源的改善, 使它更为有效、方便、经济适用, 在这方面, 电子束和激光束焊接的发展较显著;其次是开发更好、更有效的热源, 采用两种热源叠加以求获得更强的能量密度, 例如在电子束焊中加入激光束等;第三是节能技术。由于焊接所消耗的能源很大, 所以出现了不少以节能为目标的新技术, 如太阳能焊、电阻点焊、螺柱焊机中利用电子技术的发展来提高焊机的功率因数等。
3.2 计算机在焊接中的应用。
弧焊设备微机控制系统, 可对焊接电流、焊接速度、弧长等多项参数进行分析和控制, 对焊接操作程序和参数变化等作出显示和数据保留, 从而给出焊接质量的确切信息。目前以计算机为核心建立的各种控制系统包括焊接顺序控制系统、PID调节系统、最佳控制及自适应控制系统等。这些系统均在电弧焊、压焊和钎焊等不同的焊接方法中得到应用。计算机软件技术在焊接中的应用越来越得到人们的重视。目前, 计算机模拟技术已用于焊接热过程、焊接冶金过程、焊接应力和变形等的模拟;数据库技术被用于建立焊工档案管理数据库、焊接符号检索数据库、焊接工艺评定数据库、焊接材料检索数据库等;在焊接领域中, CAD/CAM的应用正处于不断开发阶段, 焊接的柔性制造系统也已出现。
3.3 焊接机器人和智能化。
焊接机器人是焊接自动化的革命性进步, 它突破了焊接刚性自动化的传统方式, 开拓了一种柔性自动化新方式, 焊接机器人的主要优点是:稳定和提高焊接质量, 保证焊接产品的均一性;提高生产率, 一天可24h连续生产;可在有害环境下长期工作, 改善了工人劳动条件;降低了对工人操作技术要求;可实现小批量产品焊接自动化;为焊接柔性生产线提供了技术基础。为提高焊接过程的自动化程度, 除了控制电弧对焊缝的自动跟踪外, 还应实时控制焊接质量, 为此需要在焊接过程中检测焊接坡口的状况, 如熔宽、熔深和背面焊道成形等, 以便能及时地调整焊接参数, 保证良好的焊接质量, 这就是智能化焊接。智能化焊接的第一个发展重点在视觉系统, 它的关键技术是传感器技术。虽然目前智能化还处在初级阶段, 但有着广阔前景, 是一个重要的发展方向。有关焊接工程的专家系统, 近年来国内外已有较深入的研究, 并已推出或准备推出某些商品化焊接专家系统。焊接专家系统是具有相当于专家的知识和经验水平, 以及具有解决焊接专门问题能力范围的计算机软件系统。在此基础上发展起来的焊接质量计算机综合管理系统在焊接中也得到了应用, 其内容包括对产品的初始试验资料和数据的分析、产品质量检验、销售监督等, 其软件包括数据库、专家系统等技术的具体应用。
3.4 提高焊接生产率。
提高焊接生产率是推动焊接技术发展的重要驱动力。提高生产率的途径有两个方面:其一是提高焊接熔敷率。手弧焊中的铁粉焊、重力焊、躺焊等工艺;埋弧焊中的多丝焊、热丝焊均属此类, 其效果显著。其二是减少坡口截面及熔敷金属量, 近10年来最突出的成就是窄间隙焊接。窄间隙焊接采用气体保护焊为基础, 利用单丝、双丝或三丝进行焊接。无论接头厚度如何, 均可采用对接形式。窄间隙焊接的主要技术关键是如何保证两侧熔透和保证电弧中心自动跟踪处于坡口中心线上。为解决这两个问题, 世界各国开发出多种不同方案, 因而出现了种类多样的窄间隙焊接法。电子束焊、激光束焊及等离子弧焊时, 可采用对接接头, 且不用开波口, 因此是理想的窄间隙焊接法, 这是它们受到广泛重视的重要原因之一。
目前, 正是焊接行业飞速发展的有利时期。广大焊接工作者任重而道远, 务必树立知难而上的决心。抓住机遇, 为我国焊接技术水平的提高努力奋斗。
责任编辑:王亚芳
摘要：焊接是一种低成本、高科技连接材料的可靠工艺方法。到目前为止, 还没有另外一种工艺比焊接更为广泛地应用于材料间的连接, 并对所焊产品产生更大的附加值。目前, 焊接已不再是一种单纯意义上的加工技艺, 它已发展成为集多种学科为一体的工程工艺科学。随着科学技术的进步与发展, 焊接在未来工业经济中的作用和地位无法取代。浅要探讨了焊接技术的发展、意义和存在的问题, 并对未来焊接技术的发展进行了展望。
焊接技术的发展 篇8
焊接技术是一门工业中的艺术, 它需要相当的操作水平, 它对作业的材料和环境都有严格的要求, 焊接作业中应该严格按照工艺流程进行[1]。
1 焊接技术的发展
焊接技术是随着金属的出现而产生的一种连接成型技术手段, 最初的焊接技术比较粗糙, 没有一个较为成熟的操作流程和条件。在我国古代的商朝和战国时期, 焊接工艺主要用于兵器和青铜器的制造中, 焊接方法十分有限主要是铸焊和煅焊等。当时的焊接技术不能够有精确的温度控制, 也没有相对集中的能量进行焊接, 所以没有办法进行较为精细的焊接, 只是用于较大范围的金属连接。
古代的焊接技术虽然不够成熟和先进, 但是却又一定的时代意义。随着时代的发展在19世纪初期, 国外科学家发现了能够集中热源焊接金属的电弧和氧乙炔火焰。随后铝热剂的发现, 铝热焊被发明并且得到广泛的应用。在这个时期, 焊接技术有了进一步的突破, 摆脱了只是用于大的截面连接的状况, 能够进行较为精细的局部焊接。并且焊接方法和焊接材料都有了很大程度的发展。
在20世纪的初期, 焊接技术有了更深层次的发展, 电弧焊和气焊都得到了广泛使用。在此期间焊条的发明和使用, 让焊接技术更为精湛, 焊接水平进一步提高。电弧焊成为当时主流焊接手段。之后不久的时间内, 焊接技术与电气技术结合, 美国的科学家发明了自动电焊机, 这标志着焊接技术由手工阶段向自动化阶段迈进。
20世纪中期, 更多的焊接技术和焊接材料被研制和开发出来, 如气体保护状态下的电弧焊, 如二氧化碳保护下的焊接[2]。促进了更多的焊接方法的出现, 如混合气体保护焊接, 自保护电弧焊接等先进的焊接方法。
电焊技术发展至今更是有了质的飞跃, 越来越多的焊接方法和焊接材料出现。并且应用于电子行业、建筑行业、航天业、军事等诸多领域。而且焊接的精细程度越来越高, 焊接技术与电子技术相互结合, 使焊接设备更加智能, 定位更加精确, 操作更加安全, 质量更加稳定。
2 操作注意要素分析
焊接技术发展至今无论是在焊接方法、焊接材料和焊接条件下都有了很大程度的进步。焊接技术在现阶段已经有了很完整的操作流程和成熟的条件保证。焊接技术在操作过程中也有着很多的要素需要注意。
2.1 焊接作业环境
焊接技术发展至今是一项非常严谨的技术手段, 对作业环境有着很高的要求。在焊接作业中由于是在高温或者高压的条件下, 所以在操作过程中会有一些金属氧化物、药皮、火星、熔物的飞溅[3]。这就要求在焊接作业过程中, 周围的环境要进行严格的控制和检查, 包括对作业现场周围的易燃易爆物品、危险气体等检查, 还有就是焊接材料和焊接气体的泄漏等问题的注意。这就需要在作业过程中, 作业范围十米内危险物品的清除, 同时检查有没有危险气体、液体的泄漏, 以保证焊接环境的绝对安全。
2.2 焊接设备的检查
焊接技术虽然发展的相对成熟和有完整的操作流程, 但是焊接还是一个比较危险的技术。因为焊接涉及到了很高的温度和压力, 也有危险气体和材料的涉入。在焊接工作开始前就要对焊接的设备和焊接的材料进行严格的检查, 如焊机、焊接材料、焊接现场、焊接所需燃料、压力调节等。对所有设备和材料进行严谨的检查后, 保证作业安全了才能进行焊接工作。
2.3 焊接工艺的条件要求
焊接不是随时随地都能进行的, 它的作业需要非常严格的条件。如对风速的要求, 焊条电弧焊当现场风速超过8 m/s的时候不能展开作业, 气体保护条件下的电弧焊风速在2 m/s以上不能展开作业;在空气湿度方面也有严格要求, 因为湿度过大会影响到焊接的质量, 所以规定当相对湿度大于90%的时候不许进行作业;而且在焊接过程中, 不同的钢材或者材料应该在不同的温度下进行, 以免达不到良好的焊接效果。
2.4 焊接应严格按照规范进行
焊接作业中, 要严格按照图纸要求进行, 同时也要根据焊接对象的不同采用不同的焊缝和焊接形式。应该注意的是当焊缝之中不允许添加任何填充物, 以保证焊接质量。焊接完毕后还应该对焊接的缝隙进行仔细的检查, 之后焊接作业才算结束, 结束后要将焊接废料妥善处理[4]。
焊接应根据需要的不同选择最恰当的焊接材料和焊接方式, 以免在以后的使用中出现断裂的情况。根据具体的情况, 严格按照规范和图纸进行焊接作业。
3 结语
焊接技术能够为人们的生产和生活服务, 提高人们的生活质量和生产效率。在未来, 焊接技术将会有更加完善的发展, 能够更精确, 更安全的完成焊接作业。同时焊接技术也会与其他工艺或者是科技手段相互结合, 共同合作进行生产[5]。
焊接技术发展速度虽然很快, 但是在我们使用和研究的时候, 还是应该注意焊接技术的要素分析, 针对具体的步骤或者出现的不足之处, 加以改进和完善。这样才能使焊接技术发展的更好, 更快, 更合理。
参考文献
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焊接技术的发展 篇9
我国经济高速发展, 不论工业还是生活, 比如电力、交通等都离不开石油等能源, 然而蕴藏丰富石油的中东地区、国家之间的冲突日益加剧, 石油生产和运输也相应的存在困难和风险, 石油的供给不能很好的保证。因此, 海底石油资源已成为各国大石油公司竞争的焦点。海底石油的开发需要大型的海洋建筑物, 也需要专业的生产设备, 设备在陆地生产, 之后运输至海洋开采处进行安装调试, 之后进行生产工作。在此过程中, 构筑物及设备不仅要承受自身的工作荷载, 还要承受海洋恶劣的环境。另外, 一些突发的海洋影响也不得不考虑, 比如海洋风暴、海洋浪潮引起的附加作用, 海水的腐蚀性、砂流的磨蚀性、地震、冰流的侵袭对设备的正常运行也是非常不利的。因此, 在对海洋石油平台、石油生产设备、海底管网等设计时, 已经全面、严格的考虑了材料选用、设备加工、构件焊接的高质量要求, 但设备安装过程中, 在使用过程中也不可避免的发生意外损坏, 一般要求尽快的修复, 否则不但会造成很大的经济损失, 也会对环境造成污染甚至灾难。但是, 海洋工程庞大的身躯, 想要移到海面外进行维修是无法做到的。为了缩短维修的施工工期, 降低维修的作业成本, 使企业和国家的损失尽可能降低, 就必然要采取适用性更强的技术——水下焊接技术进行修复。国家在发展, 海洋工业也在快速发展, 各种生产设备不断涌现, 并且材料及设备的耐久性也在大幅度提高, 水下焊接的工作量将越来越大, 其对技术的需求也日亦迫切。
2 传统水下焊接方法及其特点
2.1 湿法水下焊接
湿法水下焊接是在水环境中进行的焊接, 由于水下能见度较差, 潜水员水下焊接时无法看清现场情况, 以致会出现“盲焊”, 难以保证在水下进行焊接的质量, 其水密性也就更难以保证。因此, 如果对焊接接头的质量要求很高, 或者需要焊接的构件对设备正常运转非常重要的话, 采用这中方法很难满足要求[1]。然而, 这种焊接也有优点, 即所需的设备简单, 焊接的成本低廉, 焊接操作非常方便, 可操作性强, 所以近年来各国科技工作者仍对此种焊接技术的改进和完善进行研究和改进[2]。
应用湿法焊接得到的焊接接头质量不会很高, 因此在焊接重要的的海洋工程设备和结构时一般不会采用[3]。
2.2 干法水下焊接
干法水下焊接, 顾名思义是采用方法使焊接部位与水分隔开, 比如用气体, 可保证待焊构件的干燥, 有利于焊接质量。潜水焊接工在进行干法水下焊接操作时, 需要用到特定的压力舱或操作室, 这些焊接所需设备对于干法焊接而言是必须的。根据压力舱或操作室内压力的不同, 干法水下焊接分为常压干法水下焊接和高压干法水下焊接[1]。
干法水下焊接的突出优点是能够使焊接过程摆脱水的不利影响, 尤其是常压干法焊接, 因为焊接时的工作环境和地面条件差别不大, 所以保证了焊接的高质量。这种焊接也有缺点, 需要比较复杂的工作设备, 合适的接头类型也较少, 无法很好的控制焊接成本, 因此这种方法常用来焊接管网接头。
2.3 局部干法水下焊接
局部干法焊接, 顾名思义, 是只将待焊接部分与水分隔开, 从而在焊接构件区域形成一个相对集中的隔离区, 从而保证电弧的稳定燃烧, 完成焊接。同样, 这种方法也减少了水的不利影响, 因此相比湿法焊接的接头质量, 也有了很大的提高。而且, 相比较干法焊接, 不需要设计制造复杂的排水气室, 易操作性明显提升, 适应范围也更加大, 经济性也更好。可以说, 这种方法集成了湿法和干法两种焊接方法的优点, 经济性、合理性、技术的先进性均可以得到保证, 也是现阶段水下焊接研究的重点方向。局部干法水下焊接, 能有效提高电弧稳定性, 改进焊缝质量。
3 水下焊接的新技术应用[4]
(1) 高压TIG焊接能够进行500m内水下结构物的修复, 比较可靠, 轨道式TIG自动焊接方法能够得到满足相关规范要求的焊接接头, 无潜水员式全自动焊接方法是未来的发展方向。
(2) 高压MIG焊接能够在1000m内进行水下修复工作, 但是, 要使其更好的应用于工程中, 就须外加纵向磁场强化熔滴过渡, 才能使焊接过程更加稳定, 更好满足焊接控制要求。
(3) 摩擦叠焊既能够适应不同水深, 也适用于不同结构物的修复, 也是未来水下焊接的理想技术, 则需要进行焊接机器人的研制工作。
4 水下焊接技术的发展展望
水下焊接作为海洋水下工程装备技术的重要组成, 已经成为海底资源勘测开采和建设海洋工程不可缺少的技术支持。过去, 我国水下焊接技术、设备非常落后, 不具备自主开发的能力, 全部是从国外进口, 迟迟不能掌握关键技术。以焊条为例, 上世纪60年代, 我国开始制造水下专用焊条, 并已经成功应用在海上救援时舰艇维修和海洋设备、工程等的维护方面。但是, 水下焊接时会释放出小气泡, 从而引起焊缝内气孔变多、寒冷水体迅速冷却焊缝, 容易发生脆性断裂;高温时水体气化也可导致焊缝产生氢裂, 所以之前的水下焊条只能在对强度要求不高的项目中应用。
山东省特种焊接技术重点实验室2008年承担了“海洋焊接关键技术研究”国家“863”项目, 并于2013年7月通过了验收, 攻克了技术障碍, 可以为要求更高的工程提供了技术支撑。并且, 通过引进国外的先进水下焊接技术, 成功研发出性能更好的水下焊条。随着我国对重点领域、重点技术的支持力度更大, 更加先进的焊接工艺、材料一定可以获得突破。
参考文献
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[3]唐德渝.海洋石油工程水下焊接技术的现状及发展[D].焊接与切割.2009 (4) 24-28
焊接技术的发展 篇10
焊接技术在土木建筑行业的使用基本已有近百年的历史了, 在此期间的大部分时间, 我国作为发展中国家, 只能是旁观者而且一直处于努力学习地位。但是在最近的10 年以来, 我国的在此方面的技术发生了很大的的改变。随着我国科学技术和经济的突飞发展, 我国每年的钢产量单单用于建筑行业的结构的钢材总量及配套焊接材料的产量都在每年剧增。目前, 在建筑钢结构的许多技术领域中, 我国基本处于世界领先地位, 这当然也包括焊接技术。但同时也应清醒地认识到, 我国的发展是很不均衡的, 在许多方面还有欠缺和不足。
2.钢结构焊接技术发展现状
2.1 焊接工艺
就国内建筑钢结构工程的大体情况上分析, 采用冬季施工的钢结构工程相继陆续增多。建筑钢结构焊接在低温环境当中进行时, 对于焊材的选用是非常重要的, 它直接关系到了焊接质量, 通过对大量工程进行分析后发现, 在低温的环境中, 应最好选用超低氢焊材, 同时还要处理好相应保温措施, 防止冷空气对焊接质量的影响, 也可以在焊接作业的场地搭设临时防护棚, 以此来减少相应的热损失, 若是采用气体保护焊, 则需要对气瓶进行保温, 为进一步减少焊接时引起的收缩裂缝, 也可以适当加大定位焊的热输入。
2.2 焊接材料
目前市场上被采用的焊丝大多数都是镀铜焊丝, 但是这种焊丝在生产和焊接过程中都有较大的弊端, 在生产过程中会产生酸性和碱性的污染物, 在焊接过程中产生铜蒸气, 污染环境, 严重危害人体健康。为克服以上不足, 国内外在积极研究环保型无镀铜焊丝。但是在国内, 无镀铜焊丝并未得到广大市民的重视和认可。由于技术不是太成熟, 制作成本较高, 导致其产品价格不符合市场要求。
2.2 焊接设备的应用
现在设备稳定性和使用寿命的提高归功于各种电气软件越来越先进, 使得焊机越来越环保、节能、高效。但是在焊接操作自动化领域上基本还处于手工、半机械或机械焊水平上。我们和邻国日本相比在生产效率、焊接质量以及人工成本方面也是差距明显, 比如日本目前工厂内已实现了钢结构焊接制造自动化, 生产效率、焊接质量都比我们高很多, 随着我国经济和社会福利的发展, 人工成本必然会增加, 这将成为企业发展的阻力。
2.3 焊接技术工作者的培养
钢结构焊接作为一种兼具专业性和复杂性的工程技术, 需要焊接工作人员具有很强的工作能力。虽然我国的大部分焊接工作者能顺利完成相应的焊接工作, 但真正优秀的尖端技术人才十分匮乏。这个问题的出现与我国建筑行业的局限性密切相关, 与其他发达国家对比起来, 我国的焊接工程技术人员的教育、测评、认证制度还不够全面, 这就使已完成的钢结构焊接工作存在着质量问题和安全隐患。
3.钢结构焊接技术未来发展方向
3.1 焊接技术的自动化
通过一项调查数据发现, 欧美等发达国家钢结构行业所建成的钢结构建筑大约接近百分之七十五使用的自动焊接技术, 只有少部分利用传统的人工焊接。相反, 我们只有在很少数的高端领域的焊接中才采用自动化焊接技术, 而大多数行业依然采用人工焊接。由于焊工的焊接技术存在较大差异, 导致钢结构焊接物质量也是参差不齐, 并且随着科技社会的进步, 越来越多的钢结构工程需要高精度焊接技术, 对焊接质量也要求越来越高, 所以为了适应社会经济的发展实现焊接技术的自动化变得更加的重要。
3.2 建筑钢结构焊接与切割技术的创新化
钢结构构筑物由于其本身的优良特性以及传统结构无法实现的大跨度建设等优势而被建筑行业普遍采用。然而钢结构要想很好的发挥这些独特的性能必须依托先进的焊接技术。随着科学技术的不断进步, 科学技术的进步也推动了焊接技术与切割技术的不断更新, 智能焊接与智能切割技术逐渐被应用到钢结构建设当中, 这种先进的技术能够充分利用原料, 符合绿色节能的原则, 正被越来越多的建设单位所使用, 这也是保证钢结构构筑物质量的前提条件。
3.3 钢结构焊接质量管理的现代化
要想实现焊接物质量的可靠性, 一方面需要先进的焊接技术来支撑, 另一方面需要科学的管理。技术的有效发挥要依托先进的管理理念。所以, 要想保证焊接质量的可靠性必须实行全面质量管理。全面性涉及焊接生产的全过程, 全面质量管理要依靠全体参与钢结构建设的职工。质量管理必须科学化, 全面质量管理要求利用先进的科学来指导管理, 务必主动地引进前沿的科学技术与先进的科学管理方法。
4.结论
随着我国改革开放的不断深入, 建筑行业经济的蓬勃发展, 我国的建筑焊接技术实现了快速的发展, 某些技术已经达到世界前进水平。但是我们要清醒的认识到由于我国建筑行业发展起步较晚, 焊接技术还不够成熟, 焊工工作素质有待提高, 工作管理考核制度需要改善, 要想实现钢结构焊接技术的快速发展还需做出更多的努力。
参考文献
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激光扫描焊接技术的研究现状 篇11
关键词： 激光扫描焊接技术； 焊接效率； 间隙适应性
Abstract： This paper introduces the basic principle and application of the laser scanning welding technology from three aspects： the welding efficiency， the gap adaptability and the welding performance. Compared with the ordinary welding technology， welding efficiency is improved several times， and good adaptability for the groove clearance is obtained using laser scanning welding technology， so the groove intermittent machining accuracy requirements reduced. At the same time， using laser scanning welding technology， the performance of weld seam is greatly improved： the weld strength and toughness is significantly improved， and pores is restrained and eliminated， crack length reduce by refining grain of seam.
Key words： laser scanning welding technology； welding efficiency； improving gap adaptability
0 前言
激光焊接虽然具有很多优点，例如高达109 W/cm2的能量密度、加热集中、焊缝深宽比大、变形和热损伤较小等[1]，但同时也存在一些问题，例如，由于光斑尺寸较小，对工件的坡口加工和装配精度要求较高；多点位置焊接时由于装夹定位时间较长，导致实际焊接效率下降；激光焊接某些气孔敏感性高的材料会造成高的气孔率；由于激光功率密度大，热作用区域较小，焊接区会造成很高的峰值温度和温度梯度，在该条件下，激光焊接的热过程与通常的热过程不相同，可能会造成晶粒粗化、增大裂纹倾向[2]。
激光扫描焊接技术是一种新型的激光焊接技术，它利用反射镜的偏转，来实现激光束的振荡，使具有一定功率密度的光斑能够聚焦到工件的不同位置，进而完成焊接过程。该技术最为突出的优点为：长焦距、大焊接范围和高度灵活的激光束[3]。
本文简要介绍了激光扫描焊接技术的原理，并且结合国内外的研究情况，介绍了激光扫描焊接技术在提高焊接效率和间隙适应性，优化焊缝组织、性能以及抑制焊接缺陷方面的应用。
1 激光扫描焊接技术原理
激光扫描焊接技术是近几年来根据激光打标的原理，研制开发的一种新型激光焊接方法。激光振荡系统由激光器和振荡枪头组成，而振荡头包括聚焦单元、振荡单元和控制单元[4]。
如图1a所示，激光振荡枪头的工作原理为：采用光机扫描的方式，通过机械装置带动反射光束的偏转，实现激光光束在工作范围内的移动。其机械部分是由X、Y两个方向的振镜电机组成的光束偏转器，每个光束偏转器上都有一个微小的反射镜片，通过计算机控制可以改变反射镜的角度，使激光光束在一定范围内快速移动，其后通过聚焦镜聚焦，而这两个镜子的不同偏转方式就可以在视场上扫出不同的图形[2， 4]。从图1中可以看出，激光振荡枪头的焊接区域为一个截断的金字塔形，X、Y的距离取决于偏转角度，而Z的大小由光学系统的焦距确定。图1b为激光振荡枪头和机器人的搭配，其中实现激光振荡的枪头是TRUMPF公司的可编程聚焦光学系统（PFO）[5]。
振镜为激光振荡枪头能够实现振荡的核心部件，图2为振镜的实物。振镜是一种优质的矢量扫描器件，它是一种特殊的摆动电机，其基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩，但与旋转电机不同，其转子上通过机械扭簧或电子的方法加有复位力矩，大小与转子偏离平衡位置的角度成正比，当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时，电磁力矩与回复力矩大小相等，故不能像普通电机一样旋转，只能够偏转，偏转角与电流成正比，与电流计一样，只是用镜片替代了指针，故振镜又叫电流计扫描器[2]。
2 在提高焊接效率方面的应用
普通激光焊接虽然具有很高的施焊速度，但是其装夹和定位精度要求高，耗时较长，因此降低了焊接效率。
由激光扫描焊接技术的原理可知，激光扫描焊接的一个主要优点是激光束可以通过两个反射振镜的偏转来实现偏移。由于反射振镜的偏转角度是由计算机控制的，所以实现激光束的任意角度偏转不需要机械结构辅助，响应速度快。而且由于激光振荡枪头在设计时，其聚焦镜的聚焦距离长，所以反射镜的小角度偏转就能够实现激光束在焊点之间的快速切换，其定位时间几乎为零。基于以上原因，激光扫描焊接多焊点工件时可以实现光束在焊点之间的快速切换，使得定位时间大大减小，进而缩短了焊接时间，进而提高了焊接效率[2-5]。
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国外已将该技术大量应用于汽车车身的多点焊接，如戴姆勒—奔驰、奥迪、大众[6]等都已采用该技术大批量生产制造车身和各种汽车零配件，如车门、车侧板、后货架、座椅等[3，7]，如图3所示。自2007年初，奥迪A4车门就采用了这套系统，可以实现每天四个制造单元生产 1 800扇车门[8]。图3d为奥迪Q5车门，共有47个焊缝，每个焊缝的长度为25～40 mm，采用TRUMPF公司的PFO 3D振荡焊接技术，整个门焊接时间只需不到30 s。而且国外已经将该技术应用到汽车行业中的0.6～1.5 mm厚的薄板焊接上，用该技术将两块1 mm厚薄板焊接在一起，有效焊接速度可达到100 mm/s[7]。
据统计，与传统的电阻点焊相比，激光扫描焊接系统能够降低30%的投资成本，减少50%的加工区域，缩短60%的加工时间。表1显示的是各种焊接方法所需的时间。通过比较可以发现，电阻焊的焊接时间最长，而激光扫描焊接可以大幅度节约时间，其焊接时间仅仅是电阻焊的1/6[3]。
在国内，激光扫描焊接因技术限制，目前大多采用小功率（300 W左右）固体激光器，通过小焦距（焦距为100～200 mm）的聚焦镜进行聚焦，焊接范围只能局限在100 mm×100 mm的范围内，且只能对平面工件进行多点焊接，焊接速度最快仅能达到20～30点/s。激光扫描焊接技术在国内主要应用于电池安全盖帽、手机面板及手机后盖的焊接，如图4所示。以电池盖帽为例，选用常规激光焊接电池盖帽，效率为1 100个/h，选用激光扫描焊接并配合专用的夹具，效率可达2 000～5 000个/h[7]。
3 在间隙适应性方面的应用
在实际生产加工过程中，由于设备和操作人员能力的限制，加工的坡口难免会存在一定的间隙。对于激光焊接而言，如果光斑尺寸足够大，能够覆盖间隙，并且与两侧母材有重叠，就能够提高间隙的容忍性，完成施焊过程。但是其光斑尺寸较小（光纤直径为0.6 mm时，0离焦的光斑面积为3.22 mm2），如果通过增大光纤尺寸或改变离焦量的方法，虽然能够相应地增大光斑尺寸，但是与此同时，也会牺牲激光功率，而且大功率激光器的价格昂贵，通过牺牲激光功率来换取大的光斑尺寸极不划算，况且在实际生产中，坡口间隙一般都较大，有时甚至会大于1 mm，如果采用增大光斑尺寸的办法，就会大幅度降低激光能量密度。
由激光扫描焊接技术的原理可知，激光束在反射镜的协同作用下能够实现摆动，在摆动过程中，光斑尺寸不会发生变化，因此激光束自身的能量不会有损失。但是由于激光束能够在一定的范围内摆动，就会使得激光作用区域的面积增大，能量分散，使得焊缝的熔深下降，但是能量的下降与增大光斑尺寸相比，要小很多。
在间隙焊缝施焊时，使激光束垂直于焊缝进行摆动，摆动的激光束能够将母材边缘上的材料熔化用来填补焊缝，因此在焊缝根部形成最佳状态的同时，仅有极小的焊缝凹陷。
通过实验和经验可知，在振荡参数和焊接速度相匹配的情况下，对接焊能够在2 mm的间隙上施焊，且能够保证正反面成形，焊缝凹陷小；角接接头能够在1.5 mm的间隙上施焊，并且保证双侧成形。而实际生产中，对接坡口间隙一般在2 mm以内，而角接坡口间隙也能控制在1.5 mm内。因此应用激光扫描焊接技术，可将激光焊的间隙适应性提高很多倍，使得激光焊能够适应实际生产的需要，而且不仅能够降低焊件的坡口加工精度要求，还能够降低坡口加工费用，降低生产周期。除此之外，振荡焊接技术能够在高频下使光束发生振荡，由于激光束的摆动频率很高，使得焊接过程更为精细，因此焊缝表面成形质量要优于常规激光焊。
4 在提高焊缝性能方面的应用
在常规弧焊的研究中发现，通过单个或多个磁极使弧柱发生电磁振荡，或利用机械方法摆动焊炬都可以实现电弧的振荡，而摆动的电弧不仅能够使焊缝的晶粒细化，提高焊缝的强度和延展性，而且还会提高抗结晶裂纹性能[9]，除此之外，由于熔池停留时间延长，还有利于气孔的逸出。如果激光束也能够像电弧一样发生摆动，是否也能够提高焊缝的性能？由于电弧的摆动主要是依靠机械摆动来实现的，所以摆动频率不高，约为几十赫兹。鉴于以上背景，在激光振荡枪头研制出来之前，由于激光束不能摆动，许多学者改进了夹持机构，使试板能够以一定频率、一定幅度摆动，以此来研究光束摆动对焊缝性能的影响情况。在激光振荡枪头研制出来后，一些学者利用激光振荡枪头进行研究，同样也得出了一些相似的结果。
4.1 对组织性能的影响
清华大学的包刚等学者，研究了光束摆动时对超细晶粒钢的焊缝组织性能的影响情况。通过研究发现，随着摆动频率的增加，冲击吸收能量和拉伸强度显著增加，在最优摆幅和频率下，摆动焊的焊缝强度与无摆动的焊缝相比，提高了39.5%，而韧性提高了8.74%，如图5所示。除此之外，他们还分析了两者的金相组织图[10，11]。
通过分析金相组织图，如图6所示，可以发现，无摆动的激光焊缝是由焊缝中心的等轴晶区，和焊缝两侧向中心生长的柱状晶组成；有摆动的激光焊缝中心仍为等轴晶区，但是原来的柱状晶区的生长方向被打乱，而且等轴晶区的宽度也增加。这是由于焊缝中晶粒的生长与热流方向密切相关，激光束摆动过程中，热源位置不断变化，从而影响焊接熔池中的温度分布，熔池中的温度梯度也随之变化。而热流与温度梯度密切相关。热源摆动过程中，等温线也同时变化，这导致熔池最大散热方向不断发生变化，由于柱状晶择优生长方向与最大散热方向相反，所以前一时刻择优生长的柱状晶，此时生长就可能受到抑制，从而打乱了晶粒的生长方向[10， 11]。
4.2 对焊接缺陷的影响
4.2.1 对气孔的影响
清华大学的赵琳、张旭东等人研究了摆动光束对低碳钢激光焊接气孔的影响。通过研究发现光束摆动激光焊接可以起到减少和消除气孔的作用；摆动频率越大，摆动幅度越大，对熔池的搅拌越大，越有利于气泡的逸出，气孔越少。图7和图8为激光摆动对氮气孔和氩气孔的抑制情况。这是由于激光束对焊缝的往复摆动，一方面使部分焊缝发生反复重熔，延长液态熔池的停留时间，同时，束流的偏转也增加了单位面积热输入，减小了焊缝的深宽比，有利于气泡的浮出，从而起到消除气孔的作用。另一方面激光束的摆动导致小孔随之摆动，又可以起到对焊接熔池提供一个搅拌力的作用，加大了焊接熔池的对流与搅拌，对消除气孔起到有利的作用[11-14]。
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4.2.1 对裂纹的影响
韩国学者Kwang-Deok Choi等人，研究了光束摆动时对5J32铝合金的焊缝组织性能的影响情况。通过研究发现，摆动频率和摆动幅度能够减小裂纹长度，如图9所示，在每个摆幅下，都存在一个或一段最佳频率范围，在这段频率范围内，裂纹长度为0，超过这个范围，裂纹增长[14]。
5 结论
（1）激光扫描焊接系统可以实现光束在焊点之间快速切换，使得定位时间大大减小，进而缩短了焊接时间，进而提高了焊接效率。
（2）将坡口间隙容忍性扩大，改变了常规激光焊对间隙的敏感性，对生产实际的意义重大。
（3）激光扫描焊接能够起到细化晶粒，显著提高焊缝强度和韧性的作用。
（4）激光扫描焊接能够起到抑制和消除气孔、减少裂纹长度的作用。
参考文献
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收稿日期：2014-06-09
陈晓宇简介：1983年出生，硕士研究生，工程师；主要从事焊接及无损检测相关工作。
锅炉制造和焊接技术发展 篇12
1.1超临界锅炉发展迅速。我国早在2002年就将超临界锅炉的开发列入了国家863计划, 此后, 各锅炉厂先后引进了ALSTOM、MB、BHK等国外先进的超临界锅炉制造技术, 到2005年我国的超临界锅炉不仅能完全满足国内需要, 还超过了百余台。毋容置疑, 我国超临界锅炉必将朝着参数更高、容量更大的方向发展。
1.2大型“CFB”锅炉的发展。20世纪90年代, 我国就开始使用CFB锅炉, 第一台锅炉是从法国进口的, 容量接近300兆瓦级。最近几年来, 各大锅炉制造厂与国外厂家进行了多种方式的合作, CFBC锅炉的研制和开发取得较大成绩, 锅炉的容量记录被连连打破。
1.3锅炉制造材料的发展。在前苏联钢材的基础上, 我国锅炉用钢逐步发展了起来, 在引进美国CE锅炉制造技术后, 我国锅炉制造的用钢体系逐步建立起来, 并表现出自身的一些特征, 如锅筒主要采用Q245R、19Mn6、BHW35, 集箱及管道主要采用12Crl Mo V、20G (WB36、SA106C) , 蛇形管主要采用20G (ST45.8、SA210C) 、15Cr Mo、G102、18Cr8Ni Ti等。
1.4锅炉结构随着制造技术的发展不断变化。锅炉不同, 结构也有很大变化, 尤其是余热锅炉、CFB锅炉、超临界锅炉以及超超临界锅炉都有一些独特的新结构, 传统的制造方法已不能满足需要, 必须采用新的制作方法和工艺。
2我国锅炉焊接技术发展的现状
2.1焊接技术方面。改革开放、特别是进入21世纪以来, 我国锅炉焊接技术发展迅速, 纷纷投入资金推行世界上先进的焊接技术、焊接工艺和焊接设备, 以适应市场对锅炉的参数、容量和炉型等方面要求的变化以及新材料和复杂不见的制造要求。
2.1.1汽包焊接。汽包是亚临界锅炉核心的关键部件之一, 其主要作用是集水、集汽和分离汽水。汽包的主要构成有封头、筒节、汽水连接管座、下降管、以仪表阀门和汽包内件等, 主要焊缝有环缝、纵缝;汽水连接管的焊缝和下降管焊缝等。
经过几代人的努力, 汽包的焊接出来了许多高效的焊接方法和焊接工艺。在锅筒的环缝和纵缝焊接方面, 有焊条电弧焊+常规埋弧自动焊、电渣焊和焊条电弧焊+窄间隙埋弧自动焊等;在下降管管座焊接方面, 有埋弧自动焊、焊条电弧焊和药芯焊丝半自动气保焊等;大管座焊接要求每一个接头必须全焊透, 常用的焊接方法有马鞍埋弧自动焊、半自动气体保护焊和手工电弧焊等;在汽包内件和其他附件焊接方面, 主采用半自动焊条电弧焊和半自动气体保护焊, 还没有实现自动化和机械化。
2.1.2集箱焊接。根据筒身直径和壁厚厚度不同, 分别采用手工氩弧焊+焊条电弧焊或手工氩弧焊+焊条电弧焊+埋弧自动焊的方法对其环缝进行焊接;集箱大管座的焊接通常采用TIG+药芯焊丝保焊或手工电弧焊的组合焊法;受热面管座的焊接方法一般采用TIG+手工电弧焊或手工电弧焊;对于蛇形管的焊接主要采用自动热丝TIG焊和TIG+MIG两种焊接工艺。
2.2焊接材料方面。近年来, 锅炉焊接材料得到了很大的发展, 主要表现在以下几个方面:气体保护焊焊丝质量提升较快, 焊丝直径更加均匀、氩弧焊焊丝的包装更加合理, 焊丝镀铜质量和送线性都有了大幅度提高;在开发药芯焊丝方面成绩显著, 开发出性能优越的碳钢焊丝, 并在此基础上研究出E811-B2、B3等新型药芯焊丝;埋弧焊丝的盘装和镀铜大大方便了生产、提升了焊接质量。
2.3计算机在焊接理管上的运用。21世纪初, 计算机商用软件平台就开始走入锅炉生产企业, 被运用到焊接材料的管理和验收、焊接工艺规程管理和自动编程等方面, 焊工管理网络系统的开发和利用让异地焊工管理成为可能。
3锅炉焊接技术未来的发展趋势
3.1焊接材料越来越国际化。由于我国目前锅炉生产大量使用国外研发的不锈钢和耐热钢, 其焊接材料也自然依赖进口, 这就必然导致焊接材料的国际化程度将越来越高。
3.2焊接自动化程度将逐步提高、机器人焊接将部分取代人工焊接小口径管全位置脉冲热丝TIG焊机将逐步取代手工钨极氩弧焊, 焊接质量将大幅度提高;管道、集箱以及汽水分离部件环缝的焊接方法将逐步被窄间隙热丝TIG或者该焊接方法加埋弧焊取代;集箱大小管座的自动焊接在设备和技术上将得到突破, 立体马鞍焊缝的焊缝和自动排道跟踪问题将得到解决;自动焊接设备的效率将进一步提高。
3.3气体保护焊将得到进一步发展。气体保护焊效率高、焊接质量好, 已被广泛应用于汽包附件、膜式壁、集箱大管座等的焊接中, 未来将会应用到更多构件的焊接上, 自动气体保护焊和药芯焊丝气体保护焊将成为今后的发展方向。
3.4焊接环境将得到改善。目前的焊接方法产生的烟尘较多, 烟尘处理设备设施还不能满足人们对环境质量的要求。因此, 国家和企业必将花大力气解决焊接环境问题, 营造更健康、更安全的锅炉焊接环境。
结语
改革开放以来, 我国的锅炉制造技术和焊接技术都有很大的发展, 生产的锅炉容量不断被刷新, 焊接质量越来越高, 焊接环境逐步得到改善。但是我们必须清醒的认识到, 我们在锅炉制造和焊接方面与发达国家还存在不小差距, 很多技术和材料对进口的依赖程度还较高, 我们必须加大研究力度, 缩小差距, 形成具有自主知识产权的先进锅炉制造和焊接技术, 以适应经济和社会的发展。
摘要：近年来, 我国的锅炉制造技术有了较大提高, 无论在使用材料方面、还是在锅炉结构方面都有较大突破。作为锅炉制造中一种最重要的方法和工艺, 焊接技术的好坏对我国发电装备制造等行业产生着直接影响, 近年来锅炉焊接技术有了较大发展, 从而促进了锅炉制造技术的发展。本文对锅炉制造技术和焊接技术的发展现状和发展趋势提出了自己的观点。
关键词：锅炉,制造,焊接,发展,现状,趋势
参考文献
[1]柏春燕.浅谈锅炉焊接工艺技术[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (07) .