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1、高效节能焊接技术应用及其发展 高效节能焊接技术应用及其发展 关键词 焊接技术 高效节能 发展趋势 应用现状 第一章 中国焊接技术的产生 1.前言 1.1什么是焊接技术？ 焊接是通过加热、加压，或两 者并用，使两工件产生原子间结合的 加工工艺和联接方式 。 1.2古代的焊接技术 焊接技术是随着金属的应用而出 现的，古代的焊接方法主要是铸焊、 钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜 钺，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜 与铁的熔合线婉蜒曲折，接合良好。 春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座 上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成 的。经分析，所用的与现代软钎料成 分相近。 第一章 中国焊接技术的产生 2.常见的几种焊
2、接方法 （按照焊接时候 金属所处的状态不同）分为： 2.1熔焊焊接。将焊件接头加热到融化 状态，不加压力完成的焊接方法。常见的 有电弧焊，气焊，电渣焊等等。 2.2压焊焊接。必须对焊件施加压力（ 加热或者不加热），已完成的焊接方法。 常见的电阻焊，摩擦焊，旋转电弧焊，超 声波焊等。 2.3钎焊焊接。采用比母材熔点低的材 料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料 熔点，低于母材熔点的温度，利于液态钎 料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互 扩散实现连接焊件的方法称为钎焊。常见 的有火焰钎焊，感应钎焊，炉中钎焊，盐 浴钎焊，以及真空钎焊等 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 1.现状 1.1我国焊
3、接技术是在建国后才发展起来的，经过40多年的努力，各方 面已初具成型。特别在“六五”“七五”，在我国经委及机电部号召下。狠抓高 效节能技术，取得了卓有成效的成绩。 1.2我国焊接技术应用广泛，在造船，发电设备，机电车辆，石化工程 ，海洋工程，航天航空行业，焊接已经成为主要制造工艺之一。各种先进 的高效节能焊接技术如气体保护焊，手弧焊，埋弧自动焊，TIG焊，电渣焊 ，电阻焊等广泛应用，其他特种焊如等离子束焊，激光束焊，钎焊，扩散 焊，摩擦焊等也都不同程度在生产中应用。 1.3中国电焊机行业生产的电焊机有50个系列，约个品种，500多 个规格 .开发了一大堆高效节能新型电焊机，如ZX5250，40
4、0，630型可 控硅弧焊整流器，可控硅式CO2焊接机系列，MZ1250可控硅式埋弧焊机 。这些新焊机的开发为后面淘汰高耗能老产品提供了条件。 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 2.高效节能 2.1焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几 乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足克的微电子元件，在生产制造中都 不同程度地应用焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到 产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度 。 中国年钢产量达到亿吨，成为世界最大的钢材生产与消费 国，而焊接结构的用钢量也突破亿吨，相当于美国一年的钢产量，成 为世界上空前最大的焊
5、接钢结构制造国。 年底由第一重型机械集团为神华公司制造的中国第一个煤直接液化 装置的加氢反应器，直径 长 厚 重 ，为当今世界最大、最重的锻焊结构加氢反应器，采用国内自主知识产 权的全自动双丝窄间隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接天。西气东输 的管线长 ，是中国第一条高强钢（）大直径长输管线 ，所用的螺旋钢管和直缝钢管全部是板焊形式的焊接管。 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 一、船舶高效焊接工艺的现状 我国造船工业中常见的高效焊接技术主要有： 1.焊条电弧焊 2. CO2气体保护焊： 实芯焊丝 药芯焊丝 （1） SG-2法焊接（气电垂直自动焊） SG-2法是日本神钢开发的垂直气电焊（
6、EGW）的简称，主要 用于船舶建造分段合拢时的立向上对接焊 （2）高速纵骨焊焊丝 3.埋弧焊工艺 4.不锈钢焊接 5.活性气体保护焊焊接技术（MAG焊） 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 二、船舶制造中的高新焊接技术 1、焊接机器人系统 机器人焊接是计算机技术、自动控制技术、气保护焊接技术的 完美结合，适用于船舶构件批量化、小型化焊接生产以及狭窄 舱室短焊缝全位置焊接。在造船业成功应用的有：欧登塞船厂 的舱体格子形构件焊接移动机器人；上海交通大学研制的具有 自寻迹功能的焊接移动机器人 。 2、激光电弧复合焊接 激光电弧复合焊接具有焊接速度快、自动化程度高、焊接热 变形小等优点。 3、搅
7、拌摩擦焊。总的说来，搅拌摩擦焊是一种先进的铝合金 焊接技术，可以在铝合金船舶制造中推广应用 。 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 三、亟待解决的问题 1、船舶与海洋工程大厚度钢板的焊接 2、薄板焊接技术研究 在海洋工程模块等结构上，36mm 的薄板有较多的应用，焊接后容易产生变形，带来很大的矫正 工作量 。 3、研究焊接机器人技术 焊接机器人具有效率高、质量稳定等优势，是提高焊接机 械化、智能化的高端焊接技术。如条件具备，对焊接机器人技 术进行探讨和试验，增加技术储备 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 四、结论 首先，我国船厂的高效焊接技术基本上满足船厂生产的需要， 一些高端焊
8、材依赖进口，高端焊材的国产化是增强我国造船能 力的必由之路。其次，我国船厂在高新焊接技术方面的应用较 少，特别是船舶焊接机器人系统，焊接机器人对船舶高效焊接 自动化有着深刻的意义，值得我们深入探讨。最后，文中列举 了几个船舶与海洋工程焊接方面的技术难题，需要结合实际需 要试验和研究合适的焊接工艺技术，并在提高焊接效率上做出 持续的努力。 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 铝焊机,脉冲MIG铝焊机无飞溅焊接视频 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 3.近些年来我国焊接技术的整体发展水平比较好，表现在： (一)逆变式焊机技术已成熟，正在全国推广应用 逆变式焊接技术与发展的大体水平，可
9、归纳如下几点： l、大功率逆变技术增大至1000A埋弧以及630A的手工弧焊 /TIG，电弧气刨以及250A级的空气等离子切割等工艺已成熟应 用。 2、逆变式CO2焊机技术推广打开了一个新局面：逆变式 CO2/MAG/MIG直流、脉冲、交流方波焊接设备，通过增大功 率(最大630A)、波形控制、一元化调节，引弧收弧控制等技术 的引入，减少了飞溅，改善了成型，可以部分满足高档焊接结 构的需要。 3、以DSP为代表的数字化控制技术：已有报道，少数厂 家有展出和进入市场。 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 (二)波控、智能及自动、半自动焊接技术快速发展 自动、半自动气体保护焊机、埋弧焊机、电
10、阻焊机等产品 ，是实现优质、高效焊接工艺的必备条件。 通过模糊控制、神经网络、传感器、数据库(专家系统)、 IC卡、数字化控制对焊接电流进行精细和智能调节，但在实际 应用上，与国外的差距较大。 (三)成套、专用焊接设备整体制造能力与水平较大提高，发展 出现较好的势头 近年来，由于用户更高的要求，我国成套、专用焊接设备 不仅整体制造能力与水平较大提高，还在基础件、配套件的选 用方面下了功夫，并有许多新突破，通用产品部分已接近或达 到国外水的水平，但是特种焊接设备和重大装备的生产水平不 能满足国内用户的需求，进口额度有增无减，达近3亿美元， 与我国焊机年产总值相当。 第二章 中国高效焊接设备产品发
11、展现状分析 4.然而我国焊接行业与发达国家的差距还很大，尤其在高新技术的应用上差 距更大，表现在： 4.1、焊接材料 焊接材料生产的发展趋势应为：焊条产量逐年减少，气体保护焊丝产量 逐年增加。而我国焊接材料产品结构不合理，我国使用手工电弧焊的比重仍 然很大。 4.2焊接装备 焊接设备结构不合理 在电弧焊机中交流弧焊机所占比例仍较大，高耗能的旋转式直流焊机仍占 有一定的比例，CO2焊机所占比例还有待提高。 焊接设备的自动、半自动化程度不高 以电弧焊机为例，自动、半自动焊机所占比例较小. （3）焊接机器人制造能力、制造水平和推广应用有待进一步提高 . （4）焊接装备水平相对落后 我国在特种焊机、成
12、套设备及其他焊接装备方面发展较慢，满足不了焊 接生产的需要。很多国产新型焊接设备自行研制开发的少，仿制、组装的多 。 第二章 中国高效焊接设备产品发展现状分析 4.3焊接技术应用方面 焊接技术应用不广、数量不多。 焊接生产机械化、自动化水平低。为提高生产率、降低工 人劳动强度，国外焊接生产机械化、自动化已达到很高程度 ，而我国手工焊所占比例却很大 特种工程条件下的特种材料焊接应用较少。我国在特种工 程条件下（高温、低温、石化、海洋、核能、航空航天、酸 碱腐蚀等）特种工程材料的焊接领域，不论是工艺水平，还 是实际应用范围均满足不了目前工业生产发展的需要。 信息技术在焊接生产管理和技术管理的应用上
13、滞后 。 第三章 中国焊接行业的发展趋势及对策 我国焊接行业的发展趋势 反映了当代世界焊接装备的发展水平和趋势。认真分析所掌握 的技术资料可以将其概括成以下五大特点. 1.精密化 精密化的内涵包括高精度、高质量和高可靠性。从设备外观上 看有些焊接装备几乎接近于精密金属切削机床，在精度要求上 ，以焊接机器人配套的焊接变位机为例，最高的重复定位精度 为0.05mm，机器人和精密操作机的行走机构定位精度为 0.1mm，移动速度的控制精度为0.1。 第三章 中国焊接行业的发展趋势及对策 2.大型化 焊接装备的大型化是焊接结构向高参数、重型化和 大型化发展的需要。如重型厚壁容器焊接中心的立柱横梁操作 机
14、的最大规格已达12.5m10m。龙门式操作机的规格为8m8m 。大型造船厂使用的门架式钢板纵缝焊机最大行程为12m。集 装箱外壳整体组装焊接中心门架式操作机的工作行程达16m。 重型H型钢和箱型梁生产线占地面积可达整个车间。 3.多功能化 为充分发挥自动化焊接设备的效率，一台焊接装 备可按工艺要求装备各种焊头，如单丝和多丝埋弧焊，单丝或 双丝窄间隙埋弧焊头 。 MIGMAG焊头和带极堆焊头等，与滚轮架，变位器或翻转机 配套可以完成筒体内外纵环缝，封头拼接缝，内壁堆焊、大直 径接管环缝焊接等。 第三章 中国焊接技术的发展趋势及对策 4.数字化 目前在焊接装备控制系统中，采用PLC可编程控制器 已
15、成为最普通的控制器件，为提高焊接装备自动控制的功能和 精度已开始采用基于PC机的自动控制系统和直接数字控制系统 ，同时也为焊接装备的网络化控制和管控一体化提供了可能。 5.智能化和集成化 焊接装备的智能化控制是焊接过程自动控制 的高级形式，通过各种专用的计算机软件可按原始工件和焊接 参数对焊接工艺参数进行优化选择。对于厚壁接头、智能化控 制可根据实测接头的几何尺寸自动编制焊接程序和焊接工艺参 数，以实现焊接过程的全自动化。 第三章 中国焊接技术的发展趋势及对策 展望和对策 据多方面的经济信息，今后十年，中国将逐步成为全球制造中 心，我国传统制造业将势必按现代化的高标准要求进行全面的 升级和技术改造。采用最先进的技术装备武装自己。目前我国 焊接结构用钢量已超过8000万t，今后几年还将逐年上升。因此 对焊接装备特别是自动化焊接装备的需求量将明显增加，尤其 是锅炉、压力容器、船舶、钢结构、桥梁、汽车、机车、冶金 设备、采矿机械、石油化工装置，饮料食品加工机械，家用电 器、医疗设备和半导体器件等重点制造行业都迫切需要装备自 动化程度高、性能优良、可靠性好的各种自动化专用成套设备 ，机器人工作站和焊接生产线。 第三章 中国焊接技术的发展趋势及对策 策略 为迎接中国入世后的挑战和满足国内市场的需求，建议采取以下对策： 推动企业加强设计开发和研究的能力，加大科技投入，鼓励重
