淺析中國焊接技術的現狀與發展

1 焊接技術的發展歷程和意義

近代焊接技術是從 1882 年出現碳弧焊開始的，直到 20 世紀的 30 年代，在生產上還只是采用氣焊和手工電弧焊等簡單的焊接方法 。由于焊接具有節省金屬 、生產率高 、產品質量好和大大改善勞動條件等優點，所以在近半個世紀內得到了極為迅速的發展 。20 世紀 40 年代初期出現了優質電焊條，使長期以來由于產品質量的問題讓人們懷疑的焊接技術得到了一次歷史性飛躍 。20 世紀 40年代后期，由于埋弧焊和電阻焊的應用使焊接過程的機械化和自動化成為現實 。20 世紀 50 年代的電渣焊、各種氣體保護焊 、超聲波焊，20 世紀 60 年代的等離子弧焊 、電子束焊 、激光焊等先進焊接方法的不斷涌現，使焊接技術達到了一個新的水平，使焊接技術進入了一個新的發展階段 。焊接技術和傳統的工藝方法相比較，目前已幾乎全部取代了鉚接技術，部分代替了鑄造和鍛造 。正是由于焊接技術的廣泛應用， 所以焊接技術質量的可達性 、安全性關系著國計民生的大事，其焊接質量的好壞，關系著社會的安定和穩定 。

現代焊接誕生至今僅百余年，充分顯示出生命力，二十世紀來，尤其是近二三十年， 科學技術以空前速度向前發展 。如等離子物理 、電子束 、紅外線、真空、超聲、聲學乃至計算機技術 、微電子技術、自動控制技術 、材料科學與工程斷裂力學 、檢測技術等許多觀代科學技術的新成就，都在焊接上獲得應用 。奠定了焊接技術發展的基礎， 增強了焊接技術本身的能力，擴大了焊接技術的內涵和外延。因而焊接作為一門科學技術， 無論在理論上還是應用上都在日新月異地發展 ?，F代科學技術的新成就已日益滲透到焊接科學枝術領域，促進了現代焊接技術的發展 。

2 我國焊接技術現存的問題反觀我國的焊接行業，不難發現，在技術方面，我們面臨著幾乎是完全相同的問題：

2.1 技能人才的缺乏 。

反映在焊接行業則是焊接專業人才的貧瘠， 近年來，專業人才的供需矛盾日顯突出 。在我國職業培訓體系尚不完備的條件下，人才問題已經初露端倪 。這種情況如果持續下去，今后幾年矛盾將會更加突出 。

2.2 研究開發水平的下降 。

焊接研究開發的主要問題反映在兩方面： 一是投入嚴重不足； 二是整體研究水平下降 。此外，我國在科研院所轉企改制過程中，有一些問題沒有得到很好地解決 。這些問題包括：研究院所的經營和研發的方向發生了很大變化，一些中 、長期的研究項目和公益性研究項目倍受冷落；有些研究院所由于人才流失 、資金支持不力等原因，被迫放棄一些有市場需求的研究領域，造成研究領域逐步縮減 ?？傊?，就整體研究水平而言我們正呈下降趨勢 。

2.3焊接領域內的技術擴散 。

在焊接領域內，大多數企業（特別是焊接材料和焊接設備制造廠 ）屬于中 、小型企業，自身的研究開發能力比較弱，在很大程度上依靠大學 、研究院所的研究力量 。長期以來，我國焊接行業主要依靠這種以高等院校為上游，科研院所為中游， 企業為下游（科技成果應用主體） 的產學研合作鏈從事研究開發和研究成果的轉化 。當合作創新鏈的源頭和中 、上游部分出現問題時，對下游的負面影響恐怕就勿需多言了，其結果當然可想而知了 。

綜上所述，我們在技術進步的每個關鍵環節上幾乎都存在著這樣或那樣的問題，這不僅嚴重地妨礙著焊接領域的技術創新，而且引發出了一系列問題， 諸如：水平低 、工藝落后 、自動化程度低、焊接質量差 、生產效率低 、焊接材料和焊接設備品種少 、檔次低等等 。中國焊接行業面臨著 “從弱到強 ”的發展課題，技術創新和支撐體系建設及完善是今后發展的關鍵 。因此，焊接行業要如何充分借鑒先進國家經驗， 積極應對這一挑戰， 并以此帶動我國焊接材料 、焊接設備 、輔助機具 、制造應用等行業的健康發展 。

3 焊接技術的未來展望

現代焊接技術自誕生以來一直受到諸學科最新發展的直接影響與引導， 眾所周知，受材料，信息學科新技術的影響，不僅導致了數十種焊接新工藝的問世，而且也使得焊接工藝操作正經歷著手工焊到自動焊 、自動化 、智能化的過渡， 這已成為公認的發展趨勢 。

3.1能源方面 。

目前，焊接熱源已非常豐富， 如火焰 、電弧、電阻、超聲 、摩擦、等離子 、電子束 、激光束、微波等等，但焊接熱源的研究與開發并未終止，其新的發展可概括為三個方面： 首先是對現有熱源的改善，使它更為有效 、方便 、經濟適用，在這方面，電子束和激光束焊接的發展較顯著； 其次是開發更好 、更有效的熱源，采用兩種熱源疊加以求獲得更強的能量密度，例如在電子束焊中加入激光束等；第三是節能技術 。由于焊接所消耗的能源很大，所以出現了不少以節能為目標的新技術， 如太陽能焊 、電阻點焊 、螺柱焊機中利用電子技術的發展來提高焊機的功率因數等 。

3.2計算機在焊接中的應用 。

弧焊設備微機控制系統，可對焊接電流 、焊接速度 、弧長等多項參數進行分析和控制，對焊接操作程序和參數變化等作出顯示和數據保留，從而給出焊接質量的確切信息 。目前以計算機為核心建立的各種控制系統包括焊接順序控制系統 、PID 調節系統 、最佳控制及自適應控制系統等 。這些系統均在電弧焊 、壓焊和釬焊等不同的焊接方法中得到應用 。計算機軟件技術在焊接中的應用越來越得到人們的重視。目前，計算機模擬技術已用于焊接熱過程 、焊接冶金過程 、焊接應力和變形等的模擬； 數據庫技術被用于建立焊工檔案管理數據庫 、焊接符號檢索數據庫 、焊接工藝評定數據庫 、焊接材料檢索數據庫等；在焊接領域中， CAD/CAM 的應用正處于不斷開發階段，焊接的柔性制造系統也已出現 。

3.3焊接機器人和智能化 。

焊接機器人是焊接自動化的革命性進步，它突破了焊接剛性自動化的傳統方式，開拓了一種柔性自動化新方式， 焊接機器人的主要優點是： 穩定和提高焊接質量， 保證焊接產品的均一性； 提高生產率，一天可 24h 連續生產；可在有害環境下長期工作， 改善了工人勞動條件；降低了對工人操作技術要求； 可實現小批量產品焊接自動化；為焊接柔性生產線提供了技術基礎。為提高焊接過程的自動化程度， 除了控制電弧對焊縫的自動跟蹤外， 還應實時控制焊接質量，為此需要在焊接過程中檢測焊接坡口的狀況， 如熔寬、熔深和背面焊道成形等， 以便能及時地調整焊接參數，保證良好的焊接質量， 這就是智能化焊接。智能化焊接的第一個發展重點在視覺系統， 它的關鍵技術是傳感器技術 。雖然目前智能化還處在初級階段，但有著廣闊前景， 是一個重要的發展方向。有關焊接工程的專家系統， 近年來國內外已有較深入的研究，并已推出或準備推出某些商品化焊接專家系統 。焊接專家系統是具有相當于專家的知識和經驗水平，以及具有解決焊接專門問題能力范圍的計算機軟件系統 。在此基礎上發展起來的焊接質量計算機綜合管理系統在焊接中也得到了應用，其內容包括對產品的初始試驗資料和數據的分析 、產品質量檢驗 、銷售監督等， 其軟件包括數據庫 、專家系統等技術的具體應用 。

3.4提高焊接生產率 。

提高焊接生產率是推動焊接技術發展的重要驅動力 。提高生產率的途徑有兩個方面：其一是提高焊接熔敷率 。手弧焊中的鐵粉焊、重力焊 、躺焊等工藝；埋弧焊中的多絲焊 、熱絲焊均屬此類，其效果顯著 。其二是減少坡口截面及熔敷金屬量，近 10 年來最突出的成就是窄間隙焊接。窄間隙焊接采用氣體保護焊為基礎， 利用單絲、雙絲或三絲進行焊接 。無論接頭厚度如何，均可采用對接形式 。窄間隙焊接的主要技術關鍵是如何保證兩側熔透和保證電弧中心自動跟蹤處于坡口中心線上 。為解決這兩個問題，世界各國開發出多種不同方案，因而出現了種類多樣的窄間隙焊接法。電子束焊 、激光束焊及等離子弧焊時， 可采用對接接頭，且不用開波口，因此是理想的窄間隙焊接法，這是它們受到廣泛重視的重要原因之一 。目前，正是焊接行業飛速發展的有利時期 。廣大焊接工作者任重而道遠，務必樹立知難而上的決心。抓住機遇，為我國焊接技術水平的提高努力奮斗。