淺析中國焊接技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

1 焊接技術(shù)的發(fā)展歷程和意義

近代焊接技術(shù)是從 1882 年出現(xiàn)碳弧焊開始的，直到 20 世紀(jì)的 30 年代，在生產(chǎn)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(jié)省金屬 、生產(chǎn)率高 、產(chǎn)品質(zhì)量好和大大改善勞動(dòng)條件等優(yōu)點(diǎn)，所以在近半個(gè)世紀(jì)內(nèi)得到了極為迅速的發(fā)展 。20 世紀(jì) 40 年代初期出現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)電焊條，使長期以來由于產(chǎn)品質(zhì)量的問題讓人們懷疑的焊接技術(shù)得到了一次歷史性飛躍 。20 世紀(jì) 40年代后期，由于埋弧焊和電阻焊的應(yīng)用使焊接過程的機(jī)械化和自動(dòng)化成為現(xiàn)實(shí) 。20 世紀(jì) 50 年代的電渣焊、各種氣體保護(hù)焊 、超聲波焊，20 世紀(jì) 60 年代的等離子弧焊 、電子束焊 、激光焊等先進(jìn)焊接方法的不斷涌現(xiàn)，使焊接技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新的水平，使焊接技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段 。焊接技術(shù)和傳統(tǒng)的工藝方法相比較，目前已幾乎全部取代了鉚接技術(shù)，部分代替了鑄造和鍛造 。正是由于焊接技術(shù)的廣泛應(yīng)用， 所以焊接技術(shù)質(zhì)量的可達(dá)性 、安全性關(guān)系著國計(jì)民生的大事，其焊接質(zhì)量的好壞，關(guān)系著社會(huì)的安定和穩(wěn)定 。

現(xiàn)代焊接誕生至今僅百余年，充分顯示出生命力，二十世紀(jì)來，尤其是近二三十年， 科學(xué)技術(shù)以空前速度向前發(fā)展 。如等離子物理 、電子束 、紅外線、真空、超聲、聲學(xué)乃至計(jì)算機(jī)技術(shù) 、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù) 、材料科學(xué)與工程斷裂力學(xué) 、檢測(cè)技術(shù)等許多觀代科學(xué)技術(shù)的新成就，都在焊接上獲得應(yīng)用 。奠定了焊接技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)， 增強(qiáng)了焊接技術(shù)本身的能力，擴(kuò)大了焊接技術(shù)的內(nèi)涵和外延。因而焊接作為一門科學(xué)技術(shù)， 無論在理論上還是應(yīng)用上都在日新月異地發(fā)展 。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新成就已日益滲透到焊接科學(xué)枝術(shù)領(lǐng)域，促進(jìn)了現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展 。

2 我國焊接技術(shù)現(xiàn)存的問題反觀我國的焊接行業(yè)，不難發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)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(yè)則是焊接專業(yè)人才的貧瘠， 近年來，專業(yè)人才的供需矛盾日顯突出 。在我國職業(yè)培訓(xùn)體系尚不完備的條件下，人才問題已經(jīng)初露端倪 。這種情況如果持續(xù)下去，今后幾年矛盾將會(huì)更加突出 。

2.2 研究開發(fā)水平的下降 。

焊接研究開發(fā)的主要問題反映在兩方面： 一是投入嚴(yán)重不足； 二是整體研究水平下降 。此外，我國在科研院所轉(zhuǎn)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(jīng)營和研發(fā)的方向發(fā)生了很大變化，一些中 、長期的研究項(xiàng)目和公益性研究項(xiàng)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(chǎng)需求的研究領(lǐng)域，造成研究領(lǐng)域逐步縮減 。總之，就整體研究水平而言我們正呈下降趨勢(shì) 。

2.3焊接領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)擴(kuò)散 。

在焊接領(lǐng)域內(nèi)，大多數(shù)企業(yè)（特別是焊接材料和焊接設(shè)備制造廠 ）屬于中 、小型企業(yè)，自身的研究開發(fā)能力比較弱，在很大程度上依靠大學(xué) 、研究院所的研究力量 。長期以來，我國焊接行業(yè)主要依靠這種以高等院校為上游，科研院所為中游， 企業(yè)為下游（科技成果應(yīng)用主體） 的產(chǎn)學(xué)研合作鏈從事研究開發(fā)和研究成果的轉(zhuǎn)化 。當(dāng)合作創(chuàng)新鏈的源頭和中 、上游部分出現(xiàn)問題時(shí)，對(duì)下游的負(fù)面影響恐怕就勿需多言了，其結(jié)果當(dāng)然可想而知了 。

綜上所述，我們?cè)诩夹g(shù)進(jìn)步的每個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上幾乎都存在著這樣或那樣的問題，這不僅嚴(yán)重地妨礙著焊接領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，而且引發(fā)出了一系列問題， 諸如：水平低 、工藝落后 、自動(dòng)化程度低、焊接質(zhì)量差 、生產(chǎn)效率低 、焊接材料和焊接設(shè)備品種少 、檔次低等等 。中國焊接行業(yè)面臨著 “從弱到強(qiáng) ”的發(fā)展課題，技術(shù)創(chuàng)新和支撐體系建設(shè)及完善是今后發(fā)展的關(guān)鍵 。因此，焊接行業(yè)要如何充分借鑒先進(jìn)國家經(jīng)驗(yàn)， 積極應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)， 并以此帶動(dòng)我國焊接材料 、焊接設(shè)備 、輔助機(jī)具 、制造應(yīng)用等行業(yè)的健康發(fā)展 。

3 焊接技術(shù)的未來展望

現(xiàn)代焊接技術(shù)自誕生以來一直受到諸學(xué)科最新發(fā)展的直接影響與引導(dǎo)， 眾所周知，受材料，信息學(xué)科新技術(shù)的影響，不僅導(dǎo)致了數(shù)十種焊接新工藝的問世，而且也使得焊接工藝操作正經(jīng)歷著手工焊到自動(dòng)焊 、自動(dòng)化 、智能化的過渡， 這已成為公認(rèn)的發(fā)展趨勢(shì) 。

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(fā)并未終止，其新的發(fā)展可概括為三個(gè)方面： 首先是對(duì)現(xiàn)有熱源的改善，使它更為有效 、方便 、經(jīng)濟(jì)適用，在這方面，電子束和激光束焊接的發(fā)展較顯著； 其次是開發(fā)更好 、更有效的熱源，采用兩種熱源疊加以求獲得更強(qiáng)的能量密度，例如在電子束焊中加入激光束等；第三是節(jié)能技術(shù) 。由于焊接所消耗的能源很大，所以出現(xiàn)了不少以節(jié)能為目標(biāo)的新技術(shù)， 如太陽能焊 、電阻點(diǎn)焊 、螺柱焊機(jī)中利用電子技術(shù)的發(fā)展來提高焊機(jī)的功率因數(shù)等 。

3.2計(jì)算機(jī)在焊接中的應(yīng)用 。

弧焊設(shè)備微機(jī)控制系統(tǒng)，可對(duì)焊接電流 、焊接速度 、弧長等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析和控制，對(duì)焊接操作程序和參數(shù)變化等作出顯示和數(shù)據(jù)保留，從而給出焊接質(zhì)量的確切信息 。目前以計(jì)算機(jī)為核心建立的各種控制系統(tǒng)包括焊接順序控制系統(tǒng) 、PID 調(diào)節(jié)系統(tǒng) 、最佳控制及自適應(yīng)控制系統(tǒng)等 。這些系統(tǒng)均在電弧焊 、壓焊和釬焊等不同的焊接方法中得到應(yīng)用 。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)在焊接中的應(yīng)用越來越得到人們的重視。目前，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)已用于焊接熱過程 、焊接冶金過程 、焊接應(yīng)力和變形等的模擬； 數(shù)據(jù)庫技術(shù)被用于建立焊工檔案管理數(shù)據(jù)庫 、焊接符號(hào)檢索數(shù)據(jù)庫 、焊接工藝評(píng)定數(shù)據(jù)庫 、焊接材料檢索數(shù)據(jù)庫等；在焊接領(lǐng)域中， CAD/CAM 的應(yīng)用正處于不斷開發(fā)階段，焊接的柔性制造系統(tǒng)也已出現(xiàn) 。

3.3焊接機(jī)器人和智能化 。

焊接機(jī)器人是焊接自動(dòng)化的革命性進(jìn)步，它突破了焊接剛性自動(dòng)化的傳統(tǒng)方式，開拓了一種柔性自動(dòng)化新方式， 焊接機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)是： 穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量， 保證焊接產(chǎn)品的均一性； 提高生產(chǎn)率，一天可 24h 連續(xù)生產(chǎn)；可在有害環(huán)境下長期工作， 改善了工人勞動(dòng)條件；降低了對(duì)工人操作技術(shù)要求； 可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動(dòng)化；為焊接柔性生產(chǎn)線提供了技術(shù)基礎(chǔ)。為提高焊接過程的自動(dòng)化程度， 除了控制電弧對(duì)焊縫的自動(dòng)跟蹤外， 還應(yīng)實(shí)時(shí)控制焊接質(zhì)量，為此需要在焊接過程中檢測(cè)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(shí)地調(diào)整焊接參數(shù)，保證良好的焊接質(zhì)量， 這就是智能化焊接。智能化焊接的第一個(gè)發(fā)展重點(diǎn)在視覺系統(tǒng)， 它的關(guān)鍵技術(shù)是傳感器技術(shù) 。雖然目前智能化還處在初級(jí)階段，但有著廣闊前景， 是一個(gè)重要的發(fā)展方向。有關(guān)焊接工程的專家系統(tǒng)， 近年來國內(nèi)外已有較深入的研究，并已推出或準(zhǔn)備推出某些商品化焊接專家系統(tǒng) 。焊接專家系統(tǒng)是具有相當(dāng)于專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)水平，以及具有解決焊接專門問題能力范圍的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的焊接質(zhì)量計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)在焊接中也得到了應(yīng)用，其內(nèi)容包括對(duì)產(chǎn)品的初始試驗(yàn)資料和數(shù)據(jù)的分析 、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn) 、銷售監(jiān)督等， 其軟件包括數(shù)據(jù)庫 、專家系統(tǒng)等技術(shù)的具體應(yīng)用 。

3.4提高焊接生產(chǎn)率 。

提高焊接生產(chǎn)率是推動(dòng)焊接技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力 。提高生產(chǎn)率的途徑有兩個(gè)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(hù)焊為基礎(chǔ)， 利用單絲、雙絲或三絲進(jìn)行焊接 。無論接頭厚度如何，均可采用對(duì)接形式 。窄間隙焊接的主要技術(shù)關(guān)鍵是如何保證兩側(cè)熔透和保證電弧中心自動(dòng)跟蹤處于坡口中心線上 。為解決這兩個(gè)問題，世界各國開發(fā)出多種不同方案，因而出現(xiàn)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(shí)， 可采用對(duì)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(yè)飛速發(fā)展的有利時(shí)期 。廣大焊接工作者任重而道遠(yuǎn)，務(wù)必樹立知難而上的決心。抓住機(jī)遇，為我國焊接技術(shù)水平的提高努力奮斗。