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我國(guó)焊接技術(shù)的發展趨勢
世界鋼及其它金屬産量、品種的不斷增長及其對制品質量、性能要求的日(rì)益提高，特别是随着我國(guó)的入世及世界制造加工(gōng)基地向我國(guó)不斷轉移，作(zuò)爲工(gōng)業縫紉和線（材料）的焊割機(jī)和焊絲、焊條的數量、質量和品位及其自(zì)動化生(shēng)産水平，也将有很大(dà)提高。按每億噸鋼材需求25萬台焊機(jī)，我國(guó)每年(nián)消耗鋼材3億噸（焊接結構約1.2噸），需要焊機(jī)約 75萬台。不難預測，今後8-10年(nián)内它們将會繼續保持持續高速發展。爲适應國(guó)内外市場急速發展和激烈競争的需求，焊接設備與制造業将以市場爲目标，進行傳統、通用産品的改造、産品結構的調整、質量認證和規範管理(lǐ)，組織化規模化、專業化、自(zì)動化的批量生(shēng)産；同時加強對現代焊接技術(shù)的研究開發，特别是發展高效、節能、高性能、優質和多絲高速焊接設備、重大(dà)裝備及其數字化控制技術(shù)和新焊接材料，取代進口，争取出口。
1 焊接自(zì)動化技術(shù)的現狀與展望
随着數字化技術(shù)日(rì)益成熟，代表自(zì)動焊接技術(shù)的數字焊機(jī)、數字化控帽技術(shù)業已面世并已穩步地進入市場。三峽工(gōng)程、西氣東輸工(gōng)程、航天工(gōng)程、船(chuán)舶工(gōng)程等國(guó)家大(dà)型基礎工(gōng)程，有爲地促進了先進焊接特别是焊接自(zì)動化技術(shù)的發展與進步。汽車及零部件(jiàn)的制造對焊接的自(zì)動化程度要求日(rì)新月異。我國(guó)焊接産業逐步走向“高效、自(zì)動化、智能化”。目前我國(guó)的焊接自(zì)動化率還(hái)不足30%，同發達工(gōng)業國(guó)家的80%差距甚遠(yuǎn)。從(cóng)20世紀末國(guó)家逐漸在各個行業推廣自(zì)動焊的基礎焊接方式——氣體(tǐ)保護焊，來(lái)取代傳統的手工(gōng)電弧焊，現已初見(jiàn)成效。可(kě)以預計(jì)在未來(lái)的10年(nián)，國(guó)内自(zì)動化焊接技術(shù)将以前所未有的速度發展。
2 高效、自(zì)動化焊接技術(shù)的現狀
20世紀90年(nián)代，我國(guó)焊接界把實現焊接過程的機(jī)械化、自(zì)動化作(zuò)爲戰略目标，已經在各行業的科(kē)技發展中付諸實施，在發展焊接生(shēng)産自(zì)動化和過程控制智能化，研究和開發焊接生(shēng)産線及柔性制造技術(shù)，發展應用計(jì)算機(jī)輔助設計(jì)與制造技術(shù)等方面，取得(de)了長足的進步。
(1)熔化極氣體(tǐ)保護焊逐漸取代手工(gōng)電弧焊将成爲焊接的主流。預計(jì)未來(lái)10年(nián)内，實芯焊絲占焊材消耗量的比例會由現在的15％增長到30％；藥芯焊絲由現在的2％增長到20％；埋弧焊焊材也将在10%的水平上繼續增長。其中藥芯焊絲的增長幅度顯加大(dà)，在未來(lái)20年(nián)内會超過實芯焊絲，最終将成焊接中的主導産品。
(2)高效、節能并能夠自(zì)動調節焊接參數的智能型逆變焊機(jī)将逐漸取代手弧焊機(jī)和普通晶閘管焊機(jī)，而且焊機(jī)的操作(zuò)趨向于簡單化、智能化，以符合當今淡化操作(zuò)技能的趨勢。
(3)在汽車、造船(chuán)、工(gōng)程機(jī)械和航空天等領域，适用于不同場合的智能化焊接機(jī)器人較爲廣泛的應用，大(dà)幅度提高了焊接質量和生(shēng)産效率。
在我國(guó)，目前汽車、船(chuán)舶、管建、家電等行業焊接自(zì)動化的發展相(xiàng)對來(lái)說(shuō)較好，僅成都(dōu)焊研科(kē)技有限責任公司近年(nián)來(lái)就(jiù)先後爲一汽、東風(fēng)、長豐、徐工(gōng)、成都(dōu)神鋼、美的、格蘭仕等多家著名的汽車生(shēng)産廠(chǎng)、家電生(shēng)産企業研制了幾十台(套)自(zì)動化焊接專機(jī)或生(shēng)産線。其中，爲三菱帕傑羅越野車設計(jì)制造的後殼完焊接生(shēng)産線，整個生(shēng)産過程由PLC可(kě)編程控制器作(zuò)爲中心 控制環節，大(dà)量采用非接觸傳感器件(jiàn)和光(guāng)電編碼控制環節。該生(shēng)産線通過焊接工(gōng)位機(jī)械手實現了自(zì)動化操控，運行規苑、可(kě)靠，在保證産品質量的基礎上，極大(dà)地提高了生(shēng)産效率，減少生(shēng)産人員(yuán)達80％以上。該生(shēng)産線被日(rì)本專家評價爲後橋殼生(shēng)産亞洲自(zì)動化程度最高生(shēng)産線之一。
推進焊接自(zì)動化進程，學習、吸收、借鑒、提高是十分(fēn)重要的環節，應加強現有工(gōng)藝的學習和提高。由于現有工(gōng)藝多爲手工(gōng)操作(zuò)，有其局限性，但(dàn)如(rú)果在學習的基礎上利用現代自(zì)動化技術(shù)進行嫁接改造，往往就(jiù)可(kě)以實現一定的突破。
3.CO2技術(shù)的發展趨勢
ＣＯ2 氣體(tǐ)保護焊技術(shù) ,是一種節能、高效、優質的焊接工(gōng)藝 ,自(zì) 50年(nián)代初問(wèn)世以來(lái) ,受到世界各國(guó)的普遍重視 ,很多國(guó)家的焊接工(gōng)作(zuò)者都(dōu)緻力于ＣＯ2氣體(tǐ)保護焊技術(shù)的研究工(gōng)作(zuò) ,并且随着相(xiàng)關科(kē)學技術(shù)的發展及研究手段的提高 ,進一步推動了ＣＯ2 氣體(tǐ)保護焊技術(shù)的應用與發展。研究初期 ,世界各國(guó)學者都(dōu)認爲 :ＣＯ2 氣體(tǐ)保護焊中金屬的氧化、焊縫氣孔及飛濺等問(wèn)題是阻礙ＣＯ2 氣體(tǐ)保護焊技術(shù)應用的關鍵問(wèn)題。爲此 ,重點進行了ＣＯ2 氣體(tǐ)保護焊冶金學的研究。 6 0～ 70年(nián)代 ,ＣＯ2 焊接技術(shù)基礎理(lǐ)論研究取得(de)了突破性進展 ,提出了ＣＯ2 氣體(tǐ)保護焊…從(cóng)主電路(lù)、控制電路(lù)及相(xiàng)關技術(shù)等幾方面 ,闡述了CO2 氣體(tǐ)保護焊技術(shù)的發展。指出電力電子化是CO2 氣體(tǐ)保護焊主電路(lù)的發展方向 ;微機(jī)化、智能化及精密化是CO2 氣體(tǐ)保護焊控制電路(lù)的發展方向。保護氣體(tǐ)技術(shù)及高速焊技術(shù)是CO2 氣體(tǐ)保護焊的重要發展
4.激光(guāng)焊接技術(shù)的發展趨勢
市場角度：一方面，器件(jiàn)越來(lái)越小，且焊縫複雜；另一方面，器件(jiàn)更大(dà)，且是三維的。而激光(guāng)焊接設備的不斷發展，可(kě)同時滿足這兩種要求。
目前，醫學診斷産品持續向小型化方向發展，這就(jiù)要求焊接技術(shù)能夠在最小的空間同時集成數種功能器件(jiàn)。采用其他(tā)方法焊接毛細微流結構十分(fēn)困難，或者根本就(jiù)不可(kě)能，而現在，即使當今廉價的電鏡掃描激光(guāng)系統都(dōu)可(kě)以焊接這種産品。以前，人們會選擇容易聚焦的Nd：YAG激光(guāng)器，但(dàn)該技術(shù)成本非常昂貴，且技術(shù)不夠靈活。相(xiàng)比之下，光(guāng)纖激光(guāng)或光(guāng)纖耦合二極管激光(guāng)焊接技術(shù)不僅能夠滿足0.1mm的焊縫寬度，且不受焊縫形狀和腔室大(dà)小的限制。
如(rú)果減小光(guāng)纖内徑，在實現高速焊接的同時，電鏡掃描激光(guāng)系統也可(kě)焊接較小的焊縫或較大(dà)的焊接面積。爲了适應器件(jiàn)尺寸的變化趨勢，LPKF公司(樂普科(kē)光(guāng)電公司)已開發出了适合三維焊接的電鏡掃描焊接系統(如(rú)圖3所示)，該系統的焦深變化高達80mm，這樣配合使用二極管激光(guāng)器，可(kě)使焊接工(gōng)件(jiàn)的焊接面積擴大(dà)爲370mm×370mm，且焊縫寬度小于2mm。目前，該技術(shù)已應用于焊接引擎艙或汽車内飾等大(dà)型三維汽車部件(jiàn)。
但(dàn)是，電鏡掃描系統的應用處理(lǐ)存在一定的局限性，像汽車尾燈這樣的複雜三維部件(jiàn)由于側凹或逆向的光(guāng)束角會阻礙激光(guāng)的照(zhào)射，因此必須選擇輪廓焊接方法。而輪廓焊接對工(gōng)件(jiàn)的要求非常嚴格，且焊接周期長，也限制了其在這方面的應用。
LPKF公司發明了一種複合焊接方法，彌補了輪廓焊接的許多不足，在焊接三維大(dà)件(jiàn)産品時具有極大(dà)的優勢。該方法利用可(kě)彎曲的柔性機(jī)械手來(lái)引導激光(guāng)，而夾具所需壓力來(lái)自(zì)焊接頭。采用的滾輪可(kě)産生(shēng)很大(dà)的壓力而不會使工(gōng)件(jiàn)産生(shēng)壓痕，而且它對污垢不敏感。更重要的是，該技術(shù)将激光(guāng)和具有較寬光(guāng)譜的氯素燈一起使用，氯素燈直接對上面的工(gōng)件(jiàn)進行加熱(rè)，同時吸收從(cóng)下面工(gōng)件(jiàn)傳來(lái)的熱(rè)量，形成對工(gōng)件(jiàn)的整體(tǐ)加熱(rè)，這樣相(xiàng)對于常規的焊接方法，工(gōng)件(jiàn)焊接面的熱(rè)傳遞更均勻，而且降低了上面工(gōng)件(jiàn)的硬度，若存在間隙誤差，也可(kě)較早得(de)到處理(lǐ)，進而保證更高更穩定的焊接質量，并同時縮短(duǎn)了焊接時間。由于增添了氯素燈，有效降低了所需激光(guāng)的功率，相(xiàng)應降低了成本費用。另外，應用複合焊接時，工(gōng)件(jiàn)的内在殘餘應力很小，後續的回火(huǒ)處理(lǐ)可(kě)大(dà)大(dà)簡化甚至不再必要，這對于非結晶熱(rè)塑材料具有極大(dà)的好處。
除了器件(jiàn)焊縫方面的創新，還(hái)出現了很多新材料的組合方法，激光(guāng)焊接技術(shù)也不再局限于硬/硬材料的組合方式。新的激光(guāng)焊接材料層出不窮，包括熱(rè)塑布料、熱(rè)塑彈性體(tǐ)以及包裝和醫學導管用的薄片材料等，擴大(dà)了激光(guāng)焊接技術(shù)的應用範圍。現在，甚至可(kě)以利用激光(guāng)吸收劑或塗料來(lái)實現非結晶塑料的清潔焊接，簡單而又可(kě)靠。其他(tā)激光(guāng)源，如(rú)CO2激光(guāng)器的出現爲激光(guāng)焊接技術(shù)提供了新的契機(jī)，因爲其長波光(guāng)可(kě)被任何透明塑料吸收。
從(cóng)經濟性角度看(kàn)，二極管激光(guāng)和工(gōng)藝技術(shù)的創新可(kě)确保激光(guāng)焊接的有效穩定，而且激光(guāng)器成本的下降也意味着投資成本的降低。更重要的是，通過不斷延長維護間隔和設備的使用壽命，進一步提高了機(jī)器的工(gōng)作(zuò)時間。
5.鎢極氩弧焊的發展趨勢
1）氩氣能有效地隔絕周圍空氣；它本身(shēn)又不溶于金屬，不和金屬反應；鎢極氩弧焊過程中電弧還(hái)有自(zì)動清除工(gōng)件(jiàn)表面氧化膜的作(zuò)用。因此，可(kě)成功地焊接易氧化，氮化、化學活潑性強的有色金屬、不鏽鋼和各種合金。
2）鎢極電弧穩定，即使在很小的焊接電流（＜10A）下仍可(kě)穩定燃燒，特别适用于薄闆，超薄闆材料焊接。
3）熱(rè)源和填充焊絲可(kě)分(fēn)别控制，因而熱(rè)輸入容易調節，可(kě)進行各種位置的焊接，也是實現單面焊雙面盛開的理(lǐ)想方法。
4）由于填充焊絲不通過電弧，故不會産生(shēng)飛濺，焊縫成形美觀。
不足之處是：
1）熔深淺，熔敷速度小，生(shēng)産率較低。
2）鎢極承載電流的能力較差，過大(dà)的電流會引起鎢極熔化和蒸發，其微粒有可(kě)能進入熔池，渣成污染（夾鎢）。
3）隋性氣體(tǐ)（氩氣、氦氣）較貴，和其它電弧焊方法（如(rú)手工(gōng)電弧焊、埋弧焊、CO2氣體(tǐ)保護焊等）比較，生(shēng)産成本較高。 鎢極氩弧焊可(kě)用于幾乎所有金屬和合金的焊接，但(dàn)由于其成本較高，通常多用于焊接鋁、鎂、钛、銅等有色金屬，以及不鏽鋼、耐熱(rè)鋼等。對于低熔點和易蒸發的金屬（如(rú)鉛、錫、鋅），焊接較困難。 鎢極氩弧焊所焊接的闆材厚度範圍，從(cóng)生(shēng)産率考慮3mm以下爲宜。對于某些黑(hēi)色和有色金屬的厚壁重要構件(jiàn)（如(rú)壓力容器及管道），在根部熔透焊道接，全位置焊接和窄間隙接時，爲了保證高的焊接質量，有時也采用鎢極氩弧焊。
以上對TIG焊的叙述說(shuō)明TIG焊焊接技術(shù)的發展前景光(guāng)明，并且有很好的市場前景。
6.數字化焊接技術(shù)的發展趨勢判斷和需求分(fēn)析
先進制造技術(shù)的一個重要發展趨勢是工(gōng)藝設計(jì)從(cóng)經驗判斷走向定量分(fēn)析，其方法就(jiù)是将數值模拟技術(shù)與物理(lǐ)模拟和人工(gōng)智能技術(shù)相(xiàng)結合，确定工(gōng)藝參數，優化工(gōng)藝方案，預測加工(gōng)質量，使生(shēng)産過程從(cóng)“理(lǐ)論-實驗-生(shēng)産”轉變爲“理(lǐ)論-計(jì)算機(jī)模拟-生(shēng)産”。
随着人工(gōng)智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、數字化信息處理(lǐ)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)的溶入，促使弧焊技術(shù)向着焊接工(gōng)藝高效化，焊接電源控制數字化、焊接質量智能化以及生(shēng)産過程機(jī)器人化方向發展。
趨勢判斷和需求分(fēn)析
2l世紀制造業趨于全球化、網絡化、集成化、虛拟化、異地化、數字化，計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的快(kuài)速發展将促進制造領域逐漸與其融合，焊接作(zuò)爲制造領域中重要的材料加工(gōng)和結構生(shēng)産力，也正在與信息技術(shù)緊密結合，由于焊接過程的多變性和複雜性，利用數字化技術(shù)，使焊接設備從(cóng)簡單的機(jī)電産品變成一種精密加工(gōng)儀器，将是焊接設備發展方向。
焊機(jī)的數字化包括兩方面的内容。一是主電路(lù)的數字化，另一個是控制電路(lù)的數字化。
逆變技術(shù)的出現爲焊機(jī)的主電路(lù)數字化提供了條件(jiàn)。焊接電源從(cóng)模拟式焊機(jī)發展到逆變式焊機(jī)，實際上是完成了主電路(lù)從(cóng)模拟到數字化的跨越。焊接電源主電路(lù)的數字化使得(de)焊接電源至少在兩方面的性能得(de)到了提高：
①焊接電源的功率損耗大(dà)大(dà)減少，使得(de)焊接電源的效率達到90%以上。
②随着工(gōng)作(zuò)頻率的提高，回路(lù)輸出電流的紋波更小，響應速度更快(kuài)，因此焊機(jī)可(kě)以獲得(de)更好的動态響應特性。
早在70年(nián)代初逆變器已應用于中頻加熱(rè)領域。弧焊逆變器的發展是十分(fēn)快(kuài)的，前景也十分(fēn)可(kě)觀，70年(nián)代末我國(guó)着手研制晶閘管式弧焊逆變器，80年(nián)代初取得(de)初步成果。上海威特力焊接設備制造有限公司是專業生(shēng)産IGBT逆變焊接電源和專用焊接設備的高科(kē)技企業，在逆變焊機(jī)的生(shēng)産領域在國(guó)内有很高的知名度。
從(cóng)以上描述看(kàn)，我國(guó)各種焊接技術(shù)都(dōu)在突飛猛進的發展。本世紀頭十年(nián)，将是焊接行業飛速發展的有利時期。在這時期我們廣大(dà)焊接工(gōng)作(zuò)者任重而道遠(yuǎn)抓住機(jī)遇努力奮鬥，我國(guó)焊接自(zì)動化水平才能得(de)到顯著的提高。