熔焊过程与缺欠控制-绪论

熔焊过程与缺欠控制绪论授课教师：王新学习目标】通过绪论的学习，使学生掌握焊接方法的定义、分类及应用；理解金属熔焊的原理及熔焊过程；了解本课程的基本学习内容、学习目标及学习方法，为更好地学习本门课程奠定一个感性认识的基础。一、焊接过程的实质和焊接方法的分类1、焊接过程的实质焊接的目的是将两个或两个以上的物体(焊件)连接为永久结合的整体。在GB/T3375—1994《焊接术语》中，对焊接所下的定义是：“焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到原子结合的一种方法。”问题1：两个彼此靠近的工件能否达到原子结合？为什么？问题2：焊接过程的实质是什么？在机械制造业中，使两个或两个以上金属零件连接在一起的方法有螺栓联接、铆钉连接、粘接和焊接等，如图0-1所示，其中螺栓联接是可以拆卸的，而其他几种连接则只有将接头破坏才可以拆卸。

焊接制造的战略地位

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1克的微电子元件，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。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。(具体应用见下列图片）

桥梁建造焊接结构之所以有如此迅速的发展是因为它具有一系列优点。（1）与铆接相比它可以节省大量金属材料，大约可减轻15-20%的金属材料，因为它不需要辅助材料，比如角钢、平板，更不需要铆钉，而且柳接件经过很长时间以后有可以会松动，影响质量，但焊接绝是不可能的，虽然只有一道焊缝，但它属于原子结合，所以能够充分的解决一切问题。其次焊接结构生产不需打孔，划线的工作量也比较少，因此比较省工、省时间，工作效率高。（2）与铸件相比焊接结构生产不需要制作木模和砂型，也不需要专门熔炼，浇铸，工序简单，生产周期短。这一点对于单件和小批量生产特别明显，换句话说，和铸件相比就是特别的节省时间也就是工作效率高，其次，焊接结构比铸件节省材料，一般情况下，它比铸钢轻20-30%以上，比铸铁件轻50-60%，这主要是因为焊接结构的截面可以按设计的需要来选取，不必象铸件那样因工艺的限制而加大尺寸。因为液体要想让它流动的好充分到位，就必须要有较大的空间，这势必会用到更多的金属材料。

（3）通过焊接，可以很方便地实现多种不同形状和不同厚度的钢板（或其它金属材料）的连接，甚至可以在不同种类的金属材料、非金属材料(石墨、陶瓷、玻璃、塑料等)

之间进行，焊接方法也多种多样。（4）焊接结构的刚性大，重量轻。焊接是一种金属原子之间的永久连接方式，焊接结构中各部分是直接连接，与其它的连接方式相比，不需要附加的连接件；焊接结合部位(焊接接头)不仅可以获得与母材相同的力学性能，而且其他使用性能(耐热性、耐蚀性等)也都能够与母材相匹配。因此，焊接结构重量轻、刚度大、工作可靠。（5）焊接结构生产一般不需要大型和贵重的机器设备投建焊接结构制造工厂（车间）所需设备和厂房的投资少、见效快。同时，焊接车间适应不同批量的产品生产，而且结构的变更与改型快，所以转产（焊接结构产品）方便，而且并不因此而增加很多投资。（6）焊接准备工作简单近年数控精密气割设备的发展，无论是多大厚度或形状多么复杂的待焊件，都可以不用预先划线而直接从板料上切割出来，并且一般不必再机械加工，就能投入装配和焊接。（7）接头的强度高与铆钉或螺栓结构的接头相比，焊接接头的强度高。这是由于铆接和螺栓连接接头，都必须预先在母材上钻孔，因而减小了接头的工作截面，使其接头的强度低于母材(大约低20％左右)。而现代的焊接技术已经能做到焊接接头的强度等于甚至高于母材的强度。（8）焊接结构设计的灵活性大（9）焊接接头密封性好焊缝可以达到其他连接方法无法比拟的气密和液密性能，特别在高温、高压容器和船壳等需要高度密封的结构上，只有焊接才是最理想的连接形式。（10）最适于制作大型或重型的、结构简单而且是单件小批量生产的产品结构由于受设备容量的限制，铸造与锻造制作大型金属结构困难，甚至不可能。对于焊接结构来说，结构越大、越简单越能发挥它的优越性。但是，当构件小，形状复杂，而且是大批量生产的产品，从技术和经济上就不一定比铸造或锻造结构优越。（11）容易实现自动化生产如果在焊接结构上的焊缝很规则，就容易实现高效率的机械化和自动化焊接生产，其综合经济效益极为显著。（12）成品率高一旦出现焊接缺陷，修复容易。缺点:焊接接头的组织和性能具有较的不均匀性，其不均匀程度远超过铸件和锻件；焊接结构有较大的焊接应力和变形，影响焊接结构的形状和尺寸，降低结构的承载能力；焊接接头容易产生缺陷。焊接过程：实现焊接连接的整个工艺过程。焊接技术：各种焊接方法、焊接材料、焊接工艺及焊接设备及其基础理论的总称。焊接工艺：与制造焊件有关的加工方法和实施要求，包括焊接准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。焊接操作：按照给定的焊接工艺完成焊接过程的各种动作的统称。焊接顺序：焊件上各焊接接头和焊缝的焊接次序。焊接接头：用焊接方法连接的接头（简称接头）。焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。焊缝：焊接后所形成的结合部分。2、焊接方法分类根据焊接过程中金属所处的状态（接头形成的本质）不同，可以把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊：是将待焊处的母材熔化，但不加压力以形成焊缝的焊接方法。压焊：是在焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加热)，才能完成焊接的方法。钎焊：是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接的方法。在所有的焊接方法中，熔焊是目前焊接生产中应用最多的一类焊接方法。对大型、高参数(高温、高压下运行)设备，如大吨位船舶、舰艇、发电设备、核能装置、锅炉、化工容器等的制造中，几乎全部采用熔焊。

金属熔焊是利用热源将分离的两个金属焊件加热到熔化状态，形成熔池，随着热源的移动，熔池也随之移动，熔池中的液态金属逐步冷却结晶后形成焊缝，从而将两个焊件连接成一个整体的焊接方法。

在熔焊的过程中，焊接热源首先将焊接处的母材及填充金属加热熔化形成熔池(图0-3a中的细实线部分)，熔池金属与周围的高温固体母材金属紧密接触，充分的浸润，待焊接热源离开，温度降低，液态的熔池金属冷却凝固，形成同母材金属长合在一起的联生结晶，成为原子结合的接头(图0-3b)。金属熔焊的方法很多，主要有气焊、焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、等离子弧焊、电渣焊、电子束焊和激光焊等。熔化焊接头的组成a)对接接头断面图b)搭接接头断面图1-焊缝金属2-熔合区3-热影响区4-母材

焊缝金属：是指焊件在焊接热源的作用下，由母材和焊材熔化后组成，也可以不添加焊材全部由熔化的母材组成，其组织和化学成分、力学性能都不同于母材。熔合区：是焊缝金属向热影响区过渡的区域。母材与焊缝交界的地方并不是一条线，而是一个狭窄区，这就是熔合区。熔合区是焊接接头的薄弱地带，晶粒非常粗大，冷却后的组织是粗大过热组织，塑性和韧性很差。此外，这个地区还存在着严重的化学不均匀性、物理不均匀性，是熔合区性能下降的另一个主要原因。热影响区：母材在焊接过程中因受加热的影响（但是没有熔化），而发生的金相组织和力学性能变化的区域。二、本课程的主要内容及要求1.主要内容

(1)焊接冶金基础主要介绍焊接冶金的基本知识、焊缝及焊接热影响区的组织与性能等内容。

(2)焊接材料主要介绍焊条、焊丝、焊剂等的分类、牌号和型号、成分、性能和用途等内容；焊接用保护气体及电极。

(3)焊接缺陷的产生及防止主要介绍气孔、夹杂、裂纹等焊接缺陷的产生原因与防止措施。

2.学习目标

本课程是焊接专业的一门主干课程，通过学习，要求达到如下学习目标：

(1)知识目标

1)了解金属熔焊过程的基本规律及焊接冶金的特点。

2)理解焊缝在形成过程中成分、组织变化的规律。

3)理解焊接热影响区金属组织与性能变化的规律。

4)掌握焊接材料的特点、型号和牌号及其选用原则。

5)理解金属熔焊过程中常见缺陷的产生原因及控制方法。

(2)能力目标

1)初步具备使用金相显微镜去观察和分析焊接接头的金相组织的能力。

2)能正确选用和使用焊条，能借助《焊接手册》正确选用和使用焊丝、焊剂等焊接材料。

3)初步具备根据生产实际条件分析常见焊接缺陷产生的原因并提出防止措施的能力。

3.学习方法

本课程内容与生产实际紧密相连，学习中应掌握以下方法：

1)注意理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。

2)注意前后知识的融会贯通和相关知识的综合运用。

3)学会分析、归纳、总结的方法，提高自学能力。

4)积极参加各种实习和生产实践活动，仔细观察，积极思考。

5)重在知识的应用，防止过多过深的理论探讨和追求理论完整性。

一、世界焊接发展史话

公元前3000多年埃及出现了锻焊技术。

公元前2000多年中国的殷朝采用铸焊制造兵器。

公元前200年前，中国已经掌握了青铜的钎焊及铁器的锻焊工艺。1900年：法国人Fouch和Picard制造出第一个氧乙炔割炬。1901年：德国人Menne发明了氧矛切割。1909年：Schonherr发明了等离子弧。上图为水下等离子切割上图为手工等离子弧切割1912年：位于美国费城的EdwardG.Budd公司生产出第一个使用电阻点焊焊接的全钢汽车车身。

大约1912：年美国福特汽车公司为了生产著名的T型汽车，在自己工厂的实验室里完成了现代焊接工艺。1924年美国焊接协会活动时纪念照片1919年：ComfortA.Adams组建了美国焊接学会（AWS）。大约1920年：开始使用电弧焊修理一些贵重设备。1923年：世界上第一个浮顶式储罐（用来储存汽油或其他化工品）建成；其优点是由焊接而成的浮顶与罐壁组成象望远镜一样可升高或降低的储罐，从而可以很方便的改变储罐的体积。1926年：由美国的A.O.Smith公司率先介绍了在电弧焊接用金属电极外使用挤压方式涂上起保护作用的固体药皮（即手工电弧焊焊条）的制作方法。1931年：由焊接工艺制造全钢结构组成的帝国大厦建成。1933年：第一条使用电弧焊工艺焊接的接头采用无衬垫结构的长输管线铺成。1933年：当时世界上最高的悬索桥旧金山的金门大桥建成通车，

是由87750吨钢材焊接拼成的。1934年：巴顿焊接研究所成立。

巴顿所创始人叶夫金·奥斯卡洛维奇·巴顿欧洲最大的全焊接第涅伯河上铁桥—巴顿桥1935年：美国的LindeAirProducts公司完善了埋弧焊技术。1941年：二次世界大战时舰艇、飞机、坦克及各种重武器的制造

采用了大量的焊接技术。1944年：英国Carl发明爆炸焊。大约1950年：在前苏联首次把电渣焊用于生产。1954年：自保护药芯焊丝在美国Lincoln电气公司投入生产。图为焊接工人正在利用自保护药芯焊丝焊接高层建筑1954年：第一艘采用焊接工艺制造的核潜艇TheNautilus号开始为美国海军服役。1956年：中国成立了哈尔滨焊接研究所

1956年：前苏联楚迪克夫发明了摩擦焊技术。上图为中国最早的摩擦焊设备1957年：《焊接》创刊，这是中国第一本焊接专业杂志。1960年：美国Maiman发现激光，现激光已被广泛的应用在焊接领域。上图为利用激光的机器人对轿车车门进行切割1965年：焊接而成的Appllo10号宇宙飞船登月成功。1984年：前苏联女宇航员SvetlanaSavitskaya在太空中进行焊接试验。1988年：焊接机器人开始在汽车生产线中大量应用。1991年：英国焊接研究所发明了搅拌摩擦焊，成功的焊接了铝合金平板。1996年：以乌克兰巴顿焊接研所B.K.Lebegev院士为首的三十多人的研制小组，研究开发了人体组织的焊接技术。2001年：人体组织焊接成功应用于临床。2002年：三峡水轮机的焊接完成，是已建造和目前

正在建造的世界上最大的水轮机。焊接制造的主要成就

近几年来，我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面创造了建国以来的最高水平，有的已成为世界第一。例如：

例如，（1）北京奥运会主场馆——鸟巢（中国八大现代建筑之一），建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3米，短轴为296.4米，最高点高度为68.5米，最低点高度为42.8米。钢结构大量采用由钢板焊接而成的箱形构件。（2）香港中银大厦

香港中银大厦自1982年底开始规划设计，至1990年3月19日银行乔迁开始营业，历时六年有余，大厦基地面积约8400平方米，地上70层，总高369米。结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑。（3）北京国家大剧院国家大剧院工程总投资26亿元人民币，主体建筑呈“巨蛋”形，其椭球形穹顶长轴212.2m,短轴143.64m,高46.28m，焊接钢结构的总重量达6,475吨，将成为世界最大的穹顶。（4）中央电视台新楼

中央电视台新台址地处东三环路以东、光华路以北、朝阳路以南，CBD规划范围内。中央电视台新台址用地面积总计187，000平方米，总建筑面积约55万平方米,最高建筑约230米，用钢12.18万t，工程建设总投资约50亿元人民币，将于2009年1月竣工。（5）香港会展中心

香港会展中心是亚洲第二大的会议及展览场馆，规模仅次于日本。会展中心同时拥有两幢世界级酒店，一幢办公大楼，一幢服务式住宅。香港会议展览中心由香港贸易发展局拥有，是亚洲首个专为展览会议用途而兴建的大型设施，并由香港会议展览中心管理有限公司负责管理。大会堂前厅的玻璃幕墙高达三十米，拥有一百八十度宽广的海港景观，香港会展中心新翼与原有的会展中心之间，由一条长110米的天桥走廊连接。（6）香山饭店

建于1982年，位于西山风景区的香山公园内，坐拥自然美景，四时景色各异。依傍皇家古迹，人文积淀厚重；饭店建筑独具特色，一九八四年曾获美国建筑学会荣誉奖，整座饭店凭借山势,高低错落，蜿蜒曲折，院落相见，内有十八景观，山石、湖水、花草、树木与白墙灰瓦式的主体建筑相映成趣，饭店大厅面积八百余米，阳光透过玻璃屋顶泻洒在绿树茵茵的大厅内明媚而舒适。（7）东方明珠伫立在黄浦江、苏州河交汇处的浦江西侧，耸入云天的东方明珠电视塔，塔身一大一小两个圆球型建筑，以及呈三角形的底座支架，与周围的建筑联缀而成的群体建筑。（8）南京国际展览中心

南京国际展览中心座落于玄武湖、紫金山麓，造型优美、设施现代、体量宏伟、功能完备，是古都南京的一项标志性建筑。它集展览、商贸、会议、信息、旅游、娱乐、餐饮为一体，是按照当代国际展览功能建设的大型智能化展馆。配套设施齐全，具备承办单项国际博览会、全国性质恰谈会的能力。占地12.6万平方米，总建筑面积10.8万平方米。（9）世界关注的长江三峡水利工程，其水电站的水轮机转轮直径10.7m，高5.4m，重达440吨，为世界最大、最重的不锈钢焊接转轮，转轮分别由上冠、下环和13个或15个叶片焊接而成，每个转轮需要消耗12吨焊丝。同样，三峡水电站的电机定子座和蜗壳的结构也是巨大的，其中电机定子座直径22m，高6m，重832吨，是在我国焊接的最大钢结构机座；蜗壳进水口直径12.4m，总重量750吨，为世界最大、最重的焊接蜗壳。（10）我国另一项重大工程：铺设从新疆维吾尔自治区塔里木盆地的轮南到上海的输送天然气的管线，全长约4,300km。管线采用X70钢，直径1016mm（40英寸）的焊接螺旋管和焊接直缝管。这是我国铺设的第一条高强度钢的长距离管线，并且在铺设中采用了自动化焊接技术和其他新型焊接材料和工艺。

（11）跨越长江的芜湖长江大桥，是一座公路/铁路两用桥，采用矮塔斜拉结构，是我国目前跨度最大的公/铁两用桥，采用50mm厚的14MnNbq钢整体焊接箱型主桁。（12）“世界第一拱桥”——上海卢浦大桥，投资22亿余元，全长3,900m，主桥长750米，跨度550m，跨度比排名第二的美国西弗吉尼亚大桥长出32米。是世界上首座采用箱形拱结构的特大型拱桥，主拱截面世界最大，为9米高，5米宽，桥下可通过7万吨级的轮船。它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥（除合拢接口采用栓接外），现场焊接焊缝总长度达4万多米，用3.4万吨厚度为30-100mm的细晶粒钢焊接而成。（13）上海的金茂大厦，高420.5米，世界第4，于1998年落成，是我国目前最高的摩天大楼，采用焊接钢结构框架，共有88层，耗资50亿元人民币。我国的造船业在过去的20年里有了很大的发展，造船的总吨位从1985年的每年50万吨，提高到2002年的463万吨，成为世界的第三造船大国。这是在造船行业中大力推广先进、高效焊接技术的成就。同时我国也制造了一些过去未曾建造过的大型的和特殊功能的舰船。（14）我国建造的最大载重量之一的30万吨超大型原油船，长333m，宽58m。（15）国产最大的半冷半压液化气船，总长154.98米，型宽23.10米，载重量17,900吨，其中3个液态货罐采用了厚度为30-35mm的13MnNi63低温钢焊接而成，工作温度为-48℃,总容积16,500立方米。在压力容器的焊接制造方面我国也取得很大进步。例如，（16）总重量达千吨级、壁厚280mm的大型热壁加氢反应器是焊接制造。例如，（17）汽包长30m，壁厚203mm，重250吨的600MW热电站锅炉是焊接制造。例如，（18）随着我国航天事业的发展，近年建成了国内最大的空间环境模拟装置，它是一个大型不锈钢整体焊接结构，主舱是一个直径18m，高22m的真空容器，辅舱直径12m。我国发射的“神舟”号载人飞船都曾在这个模拟舱中进行过试验。在铝合金、钛合金焊接方面的成就集中体现在航空、航天工业产品的发展。在国产J-11飞机上的全焊钛合金重要承力结构件的总重量达到飞机机体重量的15%。例如（19）“神舟”号载人飞船和长征系列运载火箭的燃料箱，都是全焊接的铝合金结构。

1989年在香港建成的天坛大佛，总高26.4m，总重量250t。大佛脸部用锡青铜整体铸成，佛体由202块铸造锡青铜壁板拼焊而成。上述的一些大型结构例子都是我国近年来焊接的最大、最重、最长、最高、最厚、最新的具有代表性的重要产品。它们的制造成功表明我国焊接技术水平有了明显的提高，焊接在国民经济建设和社会发展中发挥着无可替代的重要作用。为了完成诸多重要产品的焊接任务，在近年来我国也先后自行研制、开发和引进了一些先进的焊接设备、技术和材料。目前国际上在生产中已经采用的成熟焊接方法与装备，在我国也都有所应用，只是应用的规模和广度有所不同而已。我国的制造企业已经在采用诸如电子束焊接、激光焊接、激光钎焊和激光切割、激光与电弧复合热源焊接、水射流切割、单丝或双丝窄间隙埋弧焊、4丝高速埋弧焊、双丝脉冲气体保护焊、等离子焊接、精细等离子切割、数控切割系统、机器人焊接系统、焊接柔性生产线，STT焊接电源，变极性焊接电源和全数字化焊接电源等。二、我国焊接材料生产现状

1.1

现状一个国家焊接消耗材料的生产情况可以反映该国焊接技术的总体水平。从图可以清楚地看出我国焊材的生产总体上是与钢材同步增长的，近7年来产量翻了一番。仅统计焊条与焊丝，1996年的产量为62.96万吨，发展到2002年已达144.9万吨，如果加上进口的焊材，总耗量达到147万多吨，成为世界最大的焊材生产与消费国家。但是，从不同焊材的产量构成看，存在的问题就会明显地显现出来。表为7年中焊材产量的统计结果。在我国生产的焊材中手工焊的焊条产量一直占75%以上，而机械化、自动化焊接需要的各种焊丝的总量不足25%。按熔敷金属计算，2002年我国焊接机械化、自动化率仅能达到40.1%,而世界工业发达国家一般都在60%-70%以上。可见我国的焊接生产总体上说自动化率仍比较低。这足以说明我国只是一个焊接的大国，还远不是一个焊接的强国。年份焊条

MAG

焊丝药芯焊丝埋弧焊丝年总消耗量自动化率（%）1996

55.0(87%)

5.60.06

2.3

62.96

19.61997

72.5(89%)

5.6

0.13

3.6

81.83

18.41998

87.0(88%)

7.0

0.20

5.0

99.20

21.11999

90.0(85%)

10.6

0.36

5.0

105.96

24.62000

90.0(83%)

11.7

0.70

6.0

108.40

27.22001100.0(82%)

14.0

1.20

7.0

122.20

29.22002110.0(76%)

25.0

1.90

8.0

144.90

40.1括弧中的红色数据为该焊材所占比例

2.2存在的主要问题（1）我国焊材生产中手工焊条的比重居高不下，使得我国焊材生产总量与钢材生产总量之比偏高。以2002年为例，生产的焊材（仅计算焊条和焊丝）总量为144.9万吨，而钢产量为18,500万吨，两者之比为0.78%。工业发达国家的比例一般在0.3-0.5%之间,而发展中国家在0.5-0.8%之间。

国家或地区焊条实心焊丝药芯焊丝埋弧焊丝焊材总量钢总产量(亿吨)焊材/钢产量比例（%）中国大陆90(85.5%)10(9.5%)0.3(0.3%)

5(4.7%)105.31.20.88中国台湾2.7(54)1.35(27)0.45(9)0.5(10)50.140.36日本5.4(19.4)11.3(38.4)8.5(29.3)3.5(12.2)28.71.040.28美国10.8(26.9)12.4(30.8)12.8(31.8)4.2(10.5)40.20.9750.41西欧16.2(26.7)33.6(55.5)4.2(6.9)6.6(10.9)60.61.340.45根据1999年的统计数据，不同国家和地区的比例如表。可见，美、日、欧国家手工焊条产量的比重低，平均每1亿吨钢需要不到40万吨焊材，而我国由于手工焊条比例过高，造成每亿吨钢材需78万吨焊材，比工业发达国家高出近一倍。括弧内红色数字为所占比例（2）我国焊材的产量虽高居世界第一，但品种却较少，特别是缺少优质的不锈钢、耐热钢、低温钢和高强钢的焊接材料。表中分别列出我国生产的实心焊丝与药芯焊丝的品种与国外一些著名公司的产品品种数量的对比。可见，我们全国生产的焊丝品种还不如外国一家公司的多。日本神钢日本日铁美国林肯瑞典伊萨美国伊萨分公司德国蒂森英国曼彻特瑞士奥利康中国38311018111620158日本神钢日本日铁日本溶接棒美国林肯瑞典伊萨美国伊萨分公司德国蒂森英国曼彻特美国麦凯中国79603033376121319320三、我国焊接设备生产与应用情况

3.1电焊机的生产与应用改革开放以来，我国电焊机产业经过一段时间的调整，从原先的计划经济体制，改变成为现在的适应市场经济的体制。电焊机的生产从过去主要由国营企业唱主角，转变到如今以合资企业、股份制企业和民营企业为主体。2000年及2001年全国焊接设备产量如表所列。从表中可以看出，手工焊接用的交流和直流弧焊机的产量占总产量（台数）的77%--80%，这与焊接材料中焊条的比例相当。产品

2000年

2001年交流弧焊机

106,085

129,222直流弧焊机

32,054

21,384电阻焊机

6,936

5,196全、半自动焊机

32,541

43,535特种焊机和其它焊机

2,198

4,803备件及辅机具

208,951在统计的100家主要与焊接生产相关的企业中，电焊机的平均配置情况为手工焊的直流、交流焊机和气体保护焊机三者各约占1/3左右（见图）。近几年来，由于CO2气体保护焊的效率高，焊机和焊丝供应充足、质量稳定，普及的速度明显加快，平均每年以20％－30％的速度增长。100家企业中特大型（左）、大型（中）和中型（右）企业焊材消耗比例从下图可以看出，中型企业用气体保护焊焊丝的比例最高，达到72%，焊条使用量较少（11%）；而大型企业的焊条用量相对比较高，约38%；特大型企业（包括大造船厂）药芯焊丝用量相对较高，约占17%。这个统计结果可反映我国主要企业的焊接现状。全面推进用CO2或Ar+CO2气体保护半自动焊取代焊条手工焊是当前我国企业焊接技术改造的主要方向，这也是焊接生产进一步实现机械化自动化的基础。根据调查结果，在这方面不同行业的情况不尽相同，如图所示。从图中可明显分出三个梯队，以汽车零部件、集装箱和工程机械行业为最好，基本上全部采用气体保护焊；而一般机械、铁路车辆和重型机械行业的比例都超过50%；在造船、锅炉和金属结构行业由于药芯焊丝和/或埋弧自动焊的用量较大，实心焊丝CO2气体保护焊的比例相对较低。3.2焊接机器人的应用

我国制造业中焊接机器人的应用主要是在20世纪90年代以后，近年来焊接机器人的数量增加很快，特别是在汽车制造业。汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的76%（2001年），是我国焊接机器人最主要的用户。其他行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械（10%）、摩托车（6%）、铁路车辆（4%）、锅炉（1%）等行业。焊接机器人分布在全国各个经济地区，但主要集中在东部沿海和东北地区。东部的上海和东北的长春这两个汽车城是我国拥有焊接机器人最多的城市。从图中还能看出，我国焊接机器人的行业分布不均衡，也不够广泛。今后应重点放在扩大应用领域，使更多行业用上焊接机器人。在制造业中推广应用焊接机器人是企业今后技术改造的主要方向。

3.3专机的应用

专机是一种刚性或半刚性的自动化焊接设备，不同于柔性自动化的焊接机器人。我国的焊接专机大多在大批量生产的企业，如在冰箱与空调压缩机的焊接生产线、汽车装焊生产线、管子生产线、汽车零部件生产线、摩托车零部件生产线等场合。图为冷藏集装箱铝合金T型底板焊接专用生产线和汽车消音器焊接专用设备。总的看来，我国企业采用焊接专机的数量还不多，说明焊接生产的自动化水平还比较低，今后应加强焊接专机研发、应用推广力度，迅速提高焊接生产的机械化自动化率。3.4变位机的应用变位机可以使工件上的接缝处于理想的船形位置或平焊位置进行焊接，是提高焊接效率和质量，降低劳动强度的有效廉价工具。企业在没有进入自动化焊接阶段，就应大力推广应用变位机。变位机在我国企业中的应用还不普遍，许多工厂没有变位机，工件仍是放在地上焊接。企业应充分利用了我国劳动力成本低的优势条件，同时用比较低廉的设备（变位机）解决生产效率、焊接质量和劳动强度的问题。四、焊接结构用钢量状况4.1焊接结构用钢量

焊接结构的用钢量是衡量一个国家焊接技术总体水平的重要指标。我国焊接结构的用钢量约占钢产量的40%，大于其他冷、热加工方法。即使是这样，我们还是落后于工业发达国家。原苏联在上世纪80年代经济发展较快时期年焊接用钢量达到60%，而日本超过70%，其他发达国家大多在这个范围之内。我国钢产量还将继续增长，同时焊接结构的用钢比例也将逐步趋向60%的目标，国民经济建设中焊接的工作量将成倍地增加。焊接技术将迎来一个发展的新高潮。4.2我国钢材的主要用户

我国主要行业的用钢情况，其中金属结构（包括桥梁、钢结构建筑等）、管道、汽车行业是用钢大户，每个行业年用钢量都在300万吨以上，其次是造船、电站设备、石油化工机械和集装箱行业，各用钢超过100万吨。金属结构和管道行业是近7-8年才壮大起来的，并迅速成为我国的用钢大户。年份建筑机械汽车农用车造船铁道石油家电集装箱合计比例%1998523550.33120011.543703.642502.401401.352602.51251.202832.721431.348012

77.0

1999631551.77160013.114373.582742.251301.072702.211200.983252.661701.399641

79.02

2000733555.90200015.274983.82571.961601.222802,141300.993602.752301.7611250

85.88

2001898057.94240015.476384.122201.422001.292901.871701.13872.501651.0613450

86.77

20021052053.67275014.039104.652201.122251.153001.532901.484552.321800.9215850

80.87

注：表中红色数字是当年所占的百分比4.3与焊接相关的企业数量

我国以焊接为主要生产手段的企业有多少，是焊接界共同关心的问题，但是一直没有一个比较准确的数据。国家统计局到1999年全国机械制造企业共有40,675家，其中与焊接有密切关系的企业有7,312家，包括特大型、大型、中型和小型企业。他们的数量和用钢量的比例如下：特大型企业占0.2%消耗钢材15%

大型企业数占12.1%消耗钢材40%

中型企业数占25.4%消耗钢材25%

小型企业数占62.3%消耗钢材20%五、企业焊接技术人员和焊接工人概况

人是企业最具活力的生产力，企业是高新技术的载体。企业的竞争说到底是人才的竞争，包括技术人员的创新能力和工人的素质。从115家企业提供的数据，共有2,012名焊接工程技术人员和21,965名焊接工人（包括技师）。他们的职称比例如图所示。企业焊接技术人员队伍中66%由工程师和助工组成，而具有研究员级高工职称的人数仅占1%。这些焊接工程技术人员的学历如下：博士学位（仅有1人）—0.05%硕士学位———————1.7%大学本科———————52.6%大专————————22.9%中专————————12.4%电大/职大——————8.3%其它————————2.05%从调查的21,965名焊工来看，90%以上都取得焊工证书，85%的焊工年龄在45岁以下，说明我国的焊工是一支比较年轻的、技术合格的队伍。目前焊工的主要来源有如下几个方面：技校———58%

企业培训—30%

临时工——8%

其它———4%可见，技校毕业的学生是我国焊工的主要来源。然而，不同行业焊工的来源也不尽相同，如图所示。一些企业集团公司和大型企业都有自己的技校，为本企业培养焊工的后备人员。企业不仅要将“通才”的大学毕业生培养成焊接的专才，还要把“新手”培养成熟练焊工，这会拖累企业发展的步伐，也是不尽合理的社会分工。焊接技师是具有熟练技能和专门知识与经验的高级焊工，但是目前企业中焊接技师与焊工的比例仅为4%。焊接在未来制造业发展中的作用焊接是一种现代化了的传统加工技术，在21世纪的知识经济时代里是否仍是一种重要的生产手段，这必须从国内外的情况来进一步分析。我国是一个发展中国家，还没有完成工业化建设，还需要大力发展制造业，振兴装备制造业。我国在完成全面建设小康社会之前，钢铁仍将是主要结构材料，焊接技术也必然要跟随钢铁的发展而同步提高。根据冶金行业的预测，2005年和2010年我国8大行业钢材需求量如表所示。八大行业用钢量约为钢总产量的80％。

建筑机械汽车造船铁道石油家电集装箱合计20051392440001400380320480525250212792010166405200200051038049063028026130发展焊接技术的几点主要措施

1、加强全国焊接基本情况的统计、分析与规划工作

（1）充分发挥专业协会的作用。政府应明确要求专业协会必须做好本专业全面情况的统计分析与规划工作，作为专业协会的主要职责之一，并定期公开发布统计结果和对现状的分析。统计工作应接受政府与群众的监督，及时改进统计方法和统计内容。各级政府在制定相关规划、政策和资助的有关项目时应尽可能征求专业协会／学会的意见，力求均衡发展。（2）国家统计局、海关总署、各专业协会、联合会应协调统计的内容，使统计数据具有互补性，照顾相邻专业的需要，可以互相