近年來,中國經濟的高速發展,極大地推動了焊接生產工藝的迅猛發展。我國的焊接技術和焊接生產工藝起步較晚,隨著新技術、新工藝的不斷涌現,焊接生產技術逐漸成為了一種重要的新興工藝技術。本文分析了當前我國焊接生產的現狀,闡述了焊接技術的發展及應用。
進入21世紀以來,我國的焊接生產以及焊接技術取得了很多顯著的成就,我國逐漸成為焊接生產大國,但是當前我國焊接生產的現狀并不樂觀,無論是焊接生產自動化程度還是焊接技術水平,和發達國家還存在一定的差距,因此要不斷改進和完善,推動我國的焊接生產和焊接技術快速發展。
當前我國焊接生產的現狀
有資料顯示,當前我國使用人工手焊進行焊接生產占所有焊接生產方式的60%左右,焊接生產的自動化率還打不到總量的1/4,鋼產量和焊材產量之比為99:75,通過這些數據我們可以看出我國的焊接生產水平和發達國家相比,還存在很大的距離。
從本質上來講,焊接生產工藝就是采用某種焊接技術將各種不同的材料有效地連接起來,制造出具有特定功能的綜合結構工藝。隨著焊接技術的快速發展,焊接生產工藝被廣泛的應用在我們生活、生產的各個領域中,焊接技術水平和焊接生產工藝直接關系著各種產品的使用壽命、安全系統和使用質量,對于焊接生產企業的生產效率和生產成本也有著非常重要的影響,最終直接關系著我國焊接生產行業在國際市場競爭的優劣。眾所周知,鋼材產業是我國國民經濟發展的一個重要推動力量,我國是世界上生產和消費鋼材的大國,鋼材的生產產量逐年突破,只有快速發展機械制造業,才能推動我國逐漸實現工業化,在機械制造業中,機械結構構架的主要材料就是鋼材,由于焊接生產工藝具有重量輕、生產效率高、生產周期短、質量穩定以及生產成本低等優點,在機械制造行業的焊接鋼材應用快速發展,截止到2013年,我國的焊接鋼材產量突破了1億噸的大關,我國逐漸成為焊接生產大國。
經過近幾十年的發展,我國的焊接技術獲得了長足的發展和進步,尤其是2010年以來,我國焊接生產工藝積極引進先進的生產工藝和新產品,逐漸提高了焊接生產的自主研發能力,在創新焊接技術,研制焊接產品等方面取得了許多舉世矚目的成就。截止到目前,很多發達國家的一些成熟的焊接裝備、焊接材料、焊接技術以及焊接工藝被廣泛的應用在我國的焊接生產過程中,只是在焊接生產規模、廣度以及深度方面還存在一些差距。我國的一些焊接技術如水射流切割焊接、熱源電弧和激光復合焊接、激光切割、激光焊接、電子束焊接等技術已經逐漸達到世界領先水平。與此同時,我們也要清醒地認識到我國的焊接生產在快速發展過程中還存在很多的問題,鋼產量和焊材產量比例比較低、焊接生產自動化程度低、焊接生產技術人員的綜合素質不高等,雖然我國已經逐漸成為焊接生產大國,但是距離焊接生產強國還存在一定的距離。
焊接技術的發展及應用
2.1.數字化焊接電源
隨著計算機科學技術和微電子技術的快速發展,焊接電源經歷從傳統的旋轉直流焊接電源到數字化焊接電源的變化,數字化的焊接電源主要是指焊接生產系統中的送絲系統、顯示系統、主控系統以及數字信息處理器都是數字化的,系統中電流和電壓的反饋信號有A/D轉換器進行轉換,然后和主控系統的輸出值進行比對,最終來控制系統的輸出信息,結構圖如圖1所示。數字化的焊接電源其焊接參數非常穩定,不會受到元器件老化、溫升、電壓波動等因素的影響,可以多次進行重復焊接,成型良好,焊接質量高。另外,DSP模塊具有很快的響應速度,HOST主控系統發出指令來精確的控制數字化電源的輸出,能穩定調節高速弧壓和輸出完成的電流波形,能滿足焊接生產對電源的要求。
2.2.激光焊接技術
激光焊接技術具有焊接變形小、熱輸入量低、焊縫深寬大、穿透能力強、控制精確、能量密度高等優點,是一種非常重要的焊接熱源。利用激光焊接技術進行聚焦,其光斑直徑約0.3mm~0.5mm,因此對于焊接工件的間隙要求非常嚴格,根據焊接工件的板厚,要將對接的間隙嚴格控制在0.15mm~0.3mm之間。同時,激光焊接技術不需要進行填絲,有光斑的直徑較小,如果需要填絲,難度較大,會影響焊接生產效率。但是對于某些不填絲的鋁合金焊接材料,不利于改善材料的接頭性能,不能及時消除氣孔和裂縫,而電弧-激光復合熱源焊接能夠很好地解決這個問題,電弧-激光焊的生產成本較低,對間隙要求不大、搭橋能力較好,可以填充多種金屬,能夠和激光焊接進行互補。
2.3.CMT焊接技術
CMT(Cold Metal Transfer)焊接技術能夠精確控制系統短路過渡的熱輸入信號,被廣泛的應用在鋼板、薄鋁和其他異種材料的釬焊或者焊接過程中。CMT焊接技術通過將焊絲送進引弧和鋼板進行接觸,減小電源輸出電流,在回抽焊絲時,逐漸增大電源電流并進行引弧,這種焊接技術是一種無飛濺的引弧技術,在引弧過程中,當達到標準弧長之后,向電弧進行送絲,這時電源輸 出幅值和寬度都是脈沖電流,當熔池和熔滴短路之后,電流回到標準值,焊絲的端頭就形成了熔滴。CMT焊接技術的主要特點是在焊接過程中,能源輸入是一個定值,不僅可以有效調節對焊接材料的熱輸入,還可以精確控制熔滴尺寸,在抽脈動送絲過程中,焊接脈沖頻率可以達到80Hz,可以用來焊接薄鋼板或者薄鋁板,可以用來連接鋁板和鋼板,實現鋁板和鋼板的無縫焊接。
近年來,我國的焊接生產快速發展,在我國的機械制造業中發揮著越來越重要的作用。焊接方式、焊接設備、焊接工藝的選擇,應結合產品的材料、使用要求、焊接成本來綜合考慮,以達到提高生產效益、降低企業生產成本、促進社會經濟的發展。
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