暢談焊工行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景

　　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(dá)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(jī)械化、自動化水平低.逆變式焊機(jī)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(jī)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(jìn)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(kuò)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)、提高焊接機(jī)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.　　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(dá)到或接近國外先進(jìn)水平，特別是逆變式焊機(jī)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)、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(jìn)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(yùn)行服役、失效分析、維護(hù)、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(biāo)準(zhǔn)、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(hù)、焊接接頭運(yùn)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(jī)械、電力設(shè)備、石油化工、交通運(yùn)輸、建筑工程、航天航空等行業(yè)，還擴(kuò)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(jī)技術(shù)已成熟，正在全國推廣應(yīng)用　　逆變式焊機(jī)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(jī)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焊機(jī)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(jìn)入市場.這標(biāo)志著我國逆變式高性能焊機(jī)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(hù)焊機(jī)、埋弧焊機(jī)、電阻焊機(jī)等產(chǎn)品，是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效焊接工藝的必備條件，2000-2002年CO2/MIG/MAG焊機(jī)產(chǎn)量，占總產(chǎn)量11%～13%，比上年增長26%～63%，埋弧焊產(chǎn)量增長107%～150%.2000年我國點弧焊機(jī)器人已達(dá)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(jìn)行精細(xì)和智能調(diào)節(jié)，把焊接"粗活"做細(xì)、做精、做快等等，科研水平達(dá)到或接近國外先進(jìn)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(dá)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(jìn)口額度有增無減，達(dá)近3億美元，與我國焊機(jī)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1995～2000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(dá)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%，大于世界發(fā)展中國家的比例(%～%).　　然而我國焊接行業(yè)與發(fā)達(dá)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(hù)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(hù)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(hù)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(jìn)口.　　2、焊接裝備　　⑴焊接設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理　　在電弧焊機(jī)中交流弧焊機(jī)所占比例仍較大，高耗能的旋轉(zhuǎn)式直流焊機(jī)仍占有一定的比例，CO2焊機(jī)所占比例還有待提高.　?、坪附釉O(shè)備的自動、半自動化程度不高　　以電弧焊機(jī)為例，自動、半自動焊機(jī)所占比例較小，1996～2000年統(tǒng)計結(jié)果，自動、半自動焊機(jī)僅占電弧焊機(jī)的10～25%.　　⑶數(shù)控切割機(jī)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(jìn)口，專用的數(shù)控切割設(shè)備品種不多.　　⑷焊接機(jī)器人制造能力、制造水平和推廣應(yīng)用有待進(jìn)一步提高.　　國內(nèi)投產(chǎn)使用的焊接機(jī)器人絕大部分從國外進(jìn)口，國內(nèi)一些科研院所和制造廠家具有一定的焊接機(jī)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(dá)國家相比較，焊接機(jī)器人的數(shù)量極少，據(jù)統(tǒng)計2000年全國焊接機(jī)器人的數(shù)量不到1000臺，焊接機(jī)器人的正常運(yùn)行率不理想.　　(5)焊接裝備水平相對落后　　我國在特種焊機(jī)、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　　⑴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(rèn)將焊接結(jié)構(gòu)用鋼量作為衡量一個國家工業(yè)發(fā)達(dá)及焊接技術(shù)先進(jìn)的主要指標(biāo).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(dá)國家焊接結(jié)構(gòu)用鋼量占本國鋼產(chǎn)量的60%以上.1996~2000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(jī)械等都趨于大型化、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(jī)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(jìn)一步擴(kuò)大焊接技術(shù)的應(yīng)用.　?、坪附由a(chǎn)機(jī)械化、自動化水平低　　為提高生產(chǎn)率、降低工人勞動強(qiáng)度，國外焊接生產(chǎn)機(jī)械化、自動化已達(dá)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(jī)械化、自動化的比例，1999年日本為%，西歐為74%，美國為71%，2000年我國為23%.　　從生產(chǎn)工藝裝備看，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(jìn)了一些設(shè)備，數(shù)量遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)的需要.　　計算機(jī)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(jī)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(jī)，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(jī)控制的焊機(jī)和生產(chǎn)線，并建立了焊接專家系統(tǒng).我國計算機(jī)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(jìn)展，但很多沒有達(dá)到生產(chǎn)實用的水平，與國外相比，相差甚遠(yuǎn)，這也是今后提高焊接技術(shù)水平、實現(xiàn)機(jī)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(jìn)工業(yè)國 家的應(yīng)用比例越來越大，如日本已達(dá)80%，歐美已達(dá)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(jī)，往往是以焊接機(jī)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(qiáng)研究力度.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(dá)到3～6m/min，比常規(guī)單絲焊法提 高5～10倍.　　(2)對于厚板可以提高焊絲熔敷率，因為雙絲焊大多采用φ的細(xì)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(jī)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(jī)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).　?、翘胤N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(jìn)展，但總體仍落后于美、日、德等國家.　?、刃畔⒓夹g(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(dá)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：　?、艛U(kuò)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(kuò)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(jī)床、冶金機(jī)械、動力機(jī)械等行業(yè). 焊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(hù)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(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)化、系列化. 熱切割設(shè)備要提高自動及半自動切割機(jī)的品種和產(chǎn)品性能，從安全保護(hù)用品、專用器具及附件、到環(huán)保防護(hù)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(biāo)準(zhǔn).　?、铺岣吆附訖C(jī)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(biāo)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(jìn)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(jī)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.　?、翘岣吆附淤|(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(jìn)、高質(zhì)量、高效率的焊接技術(shù)，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)代化管理，研制和使用先進(jìn)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(jìn)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(jì)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(jī)遇.　　"九五"期間，我國GDP的年平均增長率為%，到2000年國內(nèi)鋼材的消耗量已經(jīng)達(dá)到億噸，繼續(xù)保持世界鋼鐵產(chǎn)銷量第一大國的地位.與此相應(yīng)我國焊材消耗量與鋼材消耗量同步增長，2000年達(dá)到120萬噸.按"十五"期間預(yù)計的我國GDP增長率7%計算，到2005年底我國的鋼材消費(fèi)量將達(dá)到～億噸，到2010年可達(dá)到2億噸左右;同比計算，到2010年我國的焊材消耗量將會達(dá)到160萬噸.　　新世紀(jì)伊始，國家制定了西部大開發(fā)的戰(zhàn)略，確定了西氣東輸、西電東送、南水北調(diào)等重點工程，這幾個工程規(guī)模之大，投資之多，受益之深都是建國以來前所未有的，這對整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必將帶來巨大的拉動效應(yīng)，對焊接工業(yè)的發(fā)展也必然有促進(jìn)作用.　　當(dāng)今電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展將使焊接產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生脫胎換骨的革命.一大批落后的高耗能手工焊機(jī)取代.高效化、自動化、智能化以及高能焊接(激光焊、電子束焊接等)工藝和設(shè)備將會廣泛的應(yīng)用.　　自從我國加入WTO，標(biāo)志著我國成功融入世界經(jīng)濟(jì)的大循環(huán)中，為我國焊接產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品出口創(chuàng)造了良好的機(jī)遇.由于中國的勞動力價格低廉并具有豐富的資源，各種產(chǎn)品在國際市場上具有很大的價格優(yōu)勢，同時我國焊接教育與科研具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，焊接產(chǎn)業(yè)也有一定的規(guī)模，假以時日，焊接產(chǎn)品必將成為機(jī)電工業(yè)的大宗出口產(chǎn)品.