现代焊接技术发展的现状及展望

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摘要：随着世界以及我国制造产业的不断发展，焊接技术已经作为一门基础技术应用到各个行业，并且焊接技术的水平也逐步得到很大的提高，随着焊接工艺方法的不断涌现，专业焊接设备的更新也是日新月异。本文分析了现代焊接技术发展的现状，并探讨了现代焊接技术的任务以及对未来的展望。

关键词：现代焊接技术；发展；现状；展望

中图分类号：P755.1 文献标识码：A

焊接技术是在高温或高压条件下，使用焊接材料（焊条或焊丝）将两块或两块以上母材（待焊接的工件）连接成一个整体的操作方法。焊接技术作为制造业中传统的基础工艺和技术，虽应用到工业中的历史并不长，但发展却非常迅速。短短几十年间，焊接技术已被广泛应用于航空航天、汽车、桥梁、高层建筑、造船以及海洋钻探等许多重要工业领域，并且为促进工业经济发展做出了重要贡献，使得焊接已经成为一个重要的制造技术和材料科学的重要专业学科。

一、焊接技术发展的现状

(一)焊接生产率是推动焊接技术发展的重要驱动力

连接简单的构件以及制造毛坯是最初的焊接方式，随着技术的不断更新，焊接已成为制造业中一项不可代替的基础工艺以及生产精确尺寸制成品的生产手段。目前，焊接技术最需要的就是有效的保证焊接产品质量的稳定性及提高劳动生产效率。提高生产率的途径有两种:一是提高焊接熔敷率，焊条电弧焊中的铁粉焊条、重力焊条、躺焊条等工艺以及埋弧焊中的多丝焊、热丝焊均属此类，其效果显著。二是减少坡口断面及熔敷金属量，其中窄间隙焊接效果最显著。窄间隙焊接采用气体保护焊为基础，利用单丝、双丝或三丝进行焊接。无论接头厚度如何，均可采用对接形式，所需熔敷金属量会数倍、数十倍地降低，从而大大提高生产率。窄间隙焊接的关键是保证两侧熔透和电弧中心自动跟踪处于坡口中心线上。为解决这两个问题，世界各国开发出多种不同方案，因而出现了种类多样的窄间隙焊接法。如果能够在以下方面取得进展，焊接方法的先进性会得到更高的评价：提高熔敷速度，减少生产周期，提高过程控制水平，减少返修率，减少接头准备时间，避免焊工在有害区域工作，减小焊缝尺寸，减少焊后操作，改进操作系数，降低潜在的安全风险，简化设备设置，高效快速优质焊接方法将成为主力军。

（二）焊接过程自动化、智能化

国外焊接技术发展速度快，国内焊接技术发展存在较大差距。工业发达国家焊接机械化、自动化率水平由1996年的19.6%增加到2008 年的70-80%以上，目前焊接技术与现代制造技术、焊接科学与工程、焊接自动化与焊接机器人不断融合，焊接技术已经向自动化，智能化方向发展。焊接过程自动化，智能化以提高焊接质量稳定性，推进焊接自动化进程，学习、吸收、借鉴、提高是十分重要的环节，应加强现有工艺的学习和提高。但是我国目前的工艺大多数都为手工操作，存在一定的局限性。目前我国焊接的自动化率还不到30%，相对而言，焊接生产的机械化以及自动化水平非常低，但是如果能够在学习的基础上利用现代的自动化技术进行嫁接改造，往往可以实现一定的突破。20世纪90年代以来，我国逐渐在各个行业推广气体保护焊来取代传统的手工电弧焊，现在已经取得了一定的效果。目前我国在焊接生产自动化、过程控制智能化、研究和开发焊接生产线以及柔性制造技术、发展应用计算机辅助设计以及制造技术等方面取得了很大的进步。计算机技术、控制理论、人工智能、电子技术及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中，取得了很多成果，焊接过程自动化已成为焊接技术的生长点之一。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，也是未来开展研究的重要方向。

（三）热源的研究和开发

热源是可提供热能以实现基本焊接过程的能源，热源是运动的。在焊接过程中，热源以点线面等传热方式来传导热能。焊接热源具有如下特点：能量密度高度集中、快速实现焊接过程、保证高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。当前，焊接热源已十分丰厚，如电弧焊、化学热、电阻热、高频感应热、摩擦热、电子束等离子焰、激光束等。焊接热源的研讨与开拓始终在延续，焊接新热源的开发将推动焊接工艺的发展，促进新的焊接方法的产生。每出现一种新热源，就伴随一批新的焊接方法出现。焊接工艺已成功地利用各种热源形成相应的焊接方法，今后的发展将从改善现有热源，使它更为有用、便利、经济合用和开发。

（四）节能技术

随着社会的发展，节约能源已经成为各行各业首要考虑的问题，焊接行业也不例外。焊接产业发展节能、环保的焊接已成为必然的趋势；同时，高效焊接工艺的应用，对提高焊接效率，节约能源消耗意义很大。为了顺应节约环保的要求，手弧焊机以及普通的晶闸管焊机正在逐步被高效节能并能自动调节参数的智能型逆变焊接取代，同时为了适应当今淡化操作技能的趋势，焊接的操作也逐渐趋向智能化简单化。

二、现代焊接技术的任务和展望

（一）寻求解决制约焊接新材料、新结构的应用途径

在研究开发新材料的焊接技术时，应从材料的研制与焊接技术两个方面着手。由于先进的材料在实际焊接过程中并不一定容易焊接，因此造成材料的高性能和良好的焊接性要求之间的矛盾，而往往这又是难以协调的，所以要把矛盾的主要方面指向材料的研制，并且在研制高性能材料时，要把焊接性纳入材料高性能的技术指标。因此，寻求解决制约焊接新材料、新结构的途径时，焊接工程师必须和材料工程师进行合作，使新型材料的焊接质量更好、成本更低、生产效率更高、焊接产品更受市场欢迎。

（二）提高焊接产品质量，使焊接不再成为制造过程中的“薄弱环节”

在实际焊接工程中，形成了焊接是制造过程中的“薄弱环节”这一固化思维，我们必须消除这种老化思维的影响，提高焊接质量。为此，焊接界将进行长期的研究工作，开发新的焊接工艺，进一步提高焊接质量控制的智能化技术水平，使焊缝达到“零缺陷”，并提出实现这一目标的可行性方法。

（三）改善焊接能效，提高生产效率，降低焊接成本

新材料的研制将向着高效能、高性能和有益于保护环境的方向发展，焊接界将研究出更佳的焊接工艺，研制出更优良的焊接电源并开发出相应的控制技术，提高自动化程度，扩大机器人的应用范围；减少废品率和返修率，降低焊接成本，提高生产效率，彻底消除“焊接是制造工序障碍”的观念。

（四）全面改善焊接生产环境，提升焊接行业的整体形象，吸引高素质人才的加盟

新材料的研制、先进焊接工艺的应用不仅降低了材料与能源的消耗，而且将焊接对自然资源的影响降到最低程度，通过消除烟尘、噪音和辐射，使焊接工作环境更具吸引力；新型焊接技术的应用、焊接自动化及机器人的发展和多种高新技术在焊接领域中的应用，必将改变焊接行业的负面影响，吸引更多的年轻科技工作者，保证焊接技术领域的人才需求。

三、结语

焊接技术进步的需求是在经济和社会等多方面因素影响下形成的，这显著地促进了高效材料和设备的开发以及自动化技术的应用，规模生产和专业化生产开创新局面，高效快速优质焊接方法成为主力军，一个明显的趋势是在传统焊接过程中使用更先进的控制和监测技术。焊接新方法和先进材料技术的引入，提高了焊接技术的水平，同时也提出了新的挑战。国内外专家认为，焊接作为一种精确、可靠、低成本并采用高科技连接材料的方法，在未来的数十年内仍旧是制造业的重要加工工艺。我们广大焊接工作者任重而道远，务必树立知难而上的决心，抓住机遇，为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。

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