电弧焊技术现状及发展方向

1、电弧焊技术现状及发展方向学习了焊接导论，感觉对焊接有了初步的了解，并非当初我所想象的 那样整天拿着焊枪，戴着面罩的样子，这只是普通的手工焊而已，还有许 多的焊接方法，例如气体保护焊、埋弧焊、电弧焊等。焊接是一种重要的材料加工工艺，它及金属切削加工、压力加工、铸 造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要 的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核 动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部 门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而 付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现 代工业和

2、科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术 先进程度的重要标志之一。一、电弧焊技术现状焊接是一种重要的材料加工工艺，它及金属切削加工、压力加工、铸 造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要 的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核 动力工程、微电子技术，桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部 门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而 付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现 代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术 先进程度的重要标志之一。随着生产的发展和科

3、学技术的进步，焊接已成为一门独立的学科，并 广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门，在 我国的国民经济发展中，尤其是制造业发展中，焊接技术是一种不可缺少 的加工手段。以西气东输工程项目为例，全长约4300公里的输气管道， 焊接接头的数量竟达35万个以上，整个管道上焊缝的长度至少1万5千 公里。离开焊接，简直无法想象如何完成这样的工程。(-)电弧焊的优点1、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取代 手弧焊和普通晶闸管焊机，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。2、在汽车上、造船、工程机械和航空等领域，适用于不同场合的智能 化焊接

4、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。3、电弧焊的逐步推广使用，大大的减少了劳动力，提高了生产的效率, 促进了经济的发展。(二)焊接自动化技术随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控 制技术业已稳步进入市场。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，有效地促进了先进焊接特别是焊接h动化技术的 发展及进步。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80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在 各个行业推广自动焊的基础焊接方式一一气体保护

5、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。（三）焊接工艺高速高效化以实现高速度、熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多丝多 弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性 化焊接新工艺等方面开展了广泛而深入的研究。传统的弧焊工艺（如tig焊、c02焊）一般采用单电源供电或单焊丝 的方式，近年来日本、瑞士、德国等公司在多根焊丝配以单个或多个电源 方面进行焊接开展了大量的研究工作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率 方面取得了一些实用化的成果。（四）常见的弧焊方法1、焊条电弧焊焊条电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊。 焊条电弧焊

6、时，焊条和工件分别接电源的两极，利用焊条及工件之间产生 的电弧放电时产生的热量加热熔化焊条和工件，焊条端部熔化的熔滴和熔 化的母材熔合在一起形成熔池，随着电弧地移动，前方焊条和工件继续熔 化，后方熔池液体金属逐渐冷却结晶形成焊缝。2、非熔化极气体保护焊非熔化极气体保护焊是以非熔化极一般是鸨棒 作电极，惰性气体作为保护气体的一种焊接方法。焊接时，非熔化极和工 件分别接在电源的两极，利用高频震荡或高压击穿引燃电弧，电弧和熔池 金属都处于气体保护之中，使其不受周围空气的有害作用，熔滴过渡到熔 池形成焊缝。在非熔化极气体保护焊中，电弧燃烧过程中，电极不熔化， 故以恒定的电弧长度，焊接过程稳定，容易得到

7、高质量的焊缝。二、电弧焊的发展方向电子技术、计算机微电子住处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。随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控 制技术业已稳步进入市场。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，有效地促进了先进焊接特别是焊接h动化技术的 发展及进步。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80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐

8、在 各个行业推广自动焊的基础焊接方式一一气体保护焊，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。(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、电技术及焊接技术有机结合，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淡的 根本途径。将数控技术

9、配以各类焊接机械设备，以提高其柔性化水平，是 我们当前的一个研究方向；另外，焊接机器人及专家系统的结合，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及技术的集成和焊接技术及信息技术的 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 的响应和判断能力，建立人机圣诞的友好界面，使人和自动系统和谐统一, 是集成系统的不可低估的因素。（一）桥梁焊接技术发展趋势桥梁上部结构的施工方法，70年代以后随着预应力混凝土的广泛应 用，已经得到了迅速发展，并发生了重大的

10、变革。在钢筋混凝土桥梁的时 代，可以说主要是现场浇注的施工方法。由于桥梁类型增加及跨径增大， 构件生产的预制化，结构设计方法的进步、机械设备的发展，由此而引起 施工方法的进步和发展，形成了多种多样的施工方法焊接方法应用及早期也有很大不同，己经不再仅仅是手工电弧焊定位、 埋弧自动焊完成焊接任务的情况。在公路斜拉桥和悬索桥钢箱梁制造中, 高效率焊接方法的应用受到重视，应用最多的为c02自动焊和半自动焊和 单面焊双面焊成型技术。（二）油气管道焊接技术发展趋势管道自动焊技术由于焊接效率高，劳动强度小，焊接过程受人为因素 影响小等优势，在大口径、厚壁管道建设的应用中具有很大潜力。随着管线钢性能的不断提高

11、，管道建设越来越趋于向长距离，高工作 压力，大口径、厚壁化方向发展，这就需要研究高质量的焊接材料和高效 率的焊接方法及之匹配，保证环焊接头的强韧性。未来的管道建设，为获 得施工的高效率和高质量，将优先考虑熔化极气体保护焊。而自保护药芯 焊丝半自动焊及手工电弧焊相结合，由于操作灵活，环境适应性强，一次 性投资小，对于大直径、大壁厚钢管是一种好的焊接工艺。随着管道建设用钢管强度等级的提高，管径和壁厚的增大，在管道施 工中逐渐开始应用自动焊技术。管道自动焊技术由于焊接效率高，劳动强 度小，焊接过程受人为因素影响小等优势，在大口径、厚壁管道建设的应 用中具有很大潜力。但我国的管道自动焊接技术正处于起步

12、阶段，根部自 动焊问题尚未解决，管端坡口整形机等配套设施尚未成熟，这些都限制了 自动焊技术的大规模应用。目前自动焊根焊主要采用高压、超高压天然气 管道焊接技术发展趋势（三）汽车制造焊接技术发展趋势随着汽车工业的发展，汽车车身焊装生产线也在逐渐向全自动化方向 发展，为了赶上国际水平，在提高产量的同时，要求努力提高汽车制造质 量。众所周知，实现h动化的前提是零部件的制造精度要很高，希望焊接 变形最小，焊接部位外观要清爽，故要求焊接技术越来越高。我国面临加 入wto的机遇和挑战，焊接方面新技术的推广应用对汽车工业的品牌提升 有着极其重要的作用。汽车制造焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。机

13、器 人在轿车中的使用量正在迅速上升。焊接生产线要高度自动化，广泛采用 自由度的机器人，且机器人具有焊钳储存库，可根据焊装部位的确良不同 要求或焊装产品的变更，自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展 为采用无人驾驶的更具柔性化的感应导向小车。（四）工程机械行业焊接技术发展趋势近几十年来，由于建筑钢结构具有结构稳定、使用寿命长、生产效率 高、节能环保等优点被普遍应用于厂房、电站、桥梁、楼房和超高建筑之 中。钢结构的焊接技术也经历不断的发展和进步。20世纪40年代，焊条 电弧焊引入建筑钢结构焊接之中，50年代中期埋弧焊接技术又成为钢结 构的主要焊接技术。20世纪70年代又出现了实芯焊丝和药芯焊丝

14、气体保 护焊、螺栓焊、熔嘴电渣焊等新的焊接技术。这些焊接技术的发展为现代 建筑钢结构的焊接提供了技术支持，尤其是气体保护焊在建筑钢结构中的 使用，极大地提高焊接的生产效率，缩短了工期，创造了更好的经济效益。 但是，建筑钢结构的焊接并不是只采用一种焊接技术来进行，要根据钢结 构采用的钢原料和焊接材料的不同采用不同的焊接技术和焊接工艺。在建 筑钢结构焊接过程中，选用的焊接材料和钢原料在硬度和韧性方面要匹 配，并根据不同的强度和韧性选择不同的焊接技术。我们也应该看到，现在工艺水平不能适合弧焊机器人的要求。工程机 械行业虽然机器人的水平较高、数量较多，但由于焊接前零件的质量较低。 弧焊机器人不能满足生

15、产要求，以至造成大量品贵的设备处于半闲置的不 利状态。此外，c02半自动焊机及自动焊接小车的广泛应用，带动了国内 焊丝机零件配件等质量的普遍提高，有力地推动了 co2焊接工艺的发展.（五）焊接自动化专机向标准化模块化发展专用自动焊接设备就是为用户专门定制的焊接设备。其制造难点是由 于是针对用户个性化的设计、制造、调试、服务，导致产品交货周期长、 风险大、技术服务成本高。但近年来，随着我国现代制造业的快速发展和 技术水平的不断提高，交货周期长及用户的急需已经成为自动化焊接设备 开发的突出矛盾。通过展会可见，焊研科技等不少焊接自动化厂家逐步认 识到模块化设计的重要性，积极进行自动化焊接设备的模块化设计和生产 管理，取得了长足的进步。这表明，模块化是自动化专用焊机的发展方向。焊接自动化就是要通过先进的焊接工艺、材料、