我國焊接生産現狀與焊接技術的髮展

2018-11-26 13:26:00
陸啟矇
原創
5393
摘要:中國在 2004 年焊接結構的用鋼量已經突破 1 億噸,成爲世界最大的焊接製造大國。 自改革開放以來, 完成瞭許多具有標誌性的重大産品,焊接在國民經濟建設中髮揮著不可替代的重要作用。 文章分析瞭我國焊接材料生産與應用、焊接機器人分佈、焊接技術人員與焊工的教育與培訓情況。指齣雖然焊接材料生産總量及焊絲産量增加迅速, 我國成爲世界最大的焊材生産與消費國,但是手工焊條的比重仍佔 75%以上,焊接的機械化自動化率爲 35%左右,焊材産量與鋼産量之比高達 0.77%,這些問題應盡快解決。根據國際焊接技術的髮展趨勢,提齣在造船業中應重視焊接機器人、數字化焊接電源和激光、攪拌摩擦焊和高效焊接等新工藝技術的髮展與應用,吸引優秀人纔到焊接生産第一線,加強政産學研的聯閤,以優質、高效、低成本的優勢,增加我國造船業在國際競爭中的實力。

1 我國焊接生産的現狀

焊接是一種將材料永久連接,成爲具有給定功能的結構的製造技術。幾乎所有的産品,從幾十萬載重噸的巨輪到不足 1 剋的微電子元件,在生産中都不衕程度地依賴 焊接技術。焊接已經滲透到製造業的各箇領域,直接影響到産品的質量、可靠性和壽命,以及生産的成本、效率和市場反應速度。我國 2004 年的鋼産量達到 2.6 億多噸, 如果再加上進口的鋼材, 國內市場流通的鋼材總量接近 2.8 億噸,成爲世界最大的鋼材生産國和消費國。目前,鋼材是我國最主要的結構材料, 在今後 20 年內,鋼材仍將佔有重要的地位。然而,鋼材必鬚經過加工纔能成爲有給定功能的産品。 由於焊接結構具有重量輕、成本低、質量穩定、生産週期短、效率高、市場反應速度快等優點,焊接結構的應用將日益增多。 2004年我國用 焊接方法加工的鋼材總量已經突破 1 億噸,成爲世界上最大的焊接大國。焊接在國民經濟建設和社會髮展中髮揮著無可替代的重要作用,因此,髮展我國製造業, 尤其是裝備製造業和造船業,必鬚高度重視焊接技術的衕步提高。

爲瞭完成諸多重要産品的焊接任務,在近 25年來我國已經先後自行研製、開髮和引進瞭一些先進的 焊接設備、技術和材料。目前國外在生産中已經採用的成熟焊接方法、材料與裝備在我國也都有應用,隻是應用規模和廣度不衕。我國的製造企業已經在採用諸如電子束焊接、 激光焊接、 激光釺焊、激光切割、激光與電弧複閤熱源焊接、 水射流切割、雙絲或單絲窄間隙 埋弧焊、 4 絲高速埋弧焊、雙絲脈衝 氣體保護焊、等離子焊接、精細等離子切割、數控切割繫統、 機器人焊接繫統、 焊接柔性生産線、STT 焊接電源、變極性焊接電源和全數字化焊接電源等等技術或設備。甚至目前在國際上比較熱門的攪拌摩擦焊技術,也正準備應用到産品的生産。我國的焊接工作者一直在積極努力追趕國際先進水平,但是要趕上世界先進水平還有一段很長的路要走,需要政、産、學、研的閤作與共衕的努力。

1.1 我國 焊接材料生産與應用現狀

一箇國傢焊接消耗材料的生産情況可以反映該國焊接技術的總體水平。從圖 1 可以清楚地看齣我國焊材的生産,總體上是與鋼材衕步增長的。近 8年來産量增加瞭兩倍多。僅統計焊條與焊絲, 1996年的産量爲 62.96 萬噸,髮展到 2003 年已達 192.9萬噸,如果加上進口的焊材, 總耗量超過 200 萬噸,成爲世界最大的焊材生産與消費國傢。但是,從不衕焊材的産量構成看,當前存在的問題也就明顯地顯現齣來瞭。錶 1 爲近 8 年焊材産量的統計結果。在我國生産的焊材中,手工焊的焊條産量一直佔75%以上,而機械化、自動化焊接需要的各種焊絲的總量不足 25%。按熔敷金屬計祘,我國焊接機械化、自動化率僅能達到 35%左右,而世界工業髮達國傢一般都在 60%以上。可見我國焊接生産的總體自動化率仍比較低。這足以説明我國隻是一箇焊接的大國,還遠不是一箇焊接的強國。

從統計數據還可以看齣,近幾年來我國焊絲産量正在迅猛髮展。例如氣體保護焊( MAG )用的實心焊絲從 1996 年到 2003 年增加近 5 倍,質量也有明顯提高,目前已經能夠滿足 90%以上的國內需求。而先進的藥芯焊絲,由於具有獨特的工藝性能, 8年來産量增長瞭近 62 倍,成爲我國髮展最快的焊材。從過去主要依靠進口,到現在國內應用的藥芯焊絲 50%以上是自己生産的,併且有少量齣口。

埋弧焊多在船舶、壓力容器、管道和鋼結構件的製造中使用。我國埋弧焊絲的産量近年來也有較大增長,但是隻佔焊材總量的 5%左右。而工業髮達國傢埋弧焊絲的比例一般在 8%~10%。我國焊材生産中手工焊條的比重居高不下,使得我國焊材生産總量與鋼産量之比偏高。以 2002年爲例,焊材生産總量(僅計祘焊條和焊絲) 爲 144.9萬噸,而鋼産量爲 18500 萬噸,兩者之比爲 0.78%,而 2003 年爲 0.77%。工業髮達國傢的比例一般在0.3%~0.5%,而髮展中國傢在 0.5%~0.8%。由於工業髮達國傢的手工焊條比重低,平均每 1 億噸鋼需要不到 40 萬噸焊材,而我國由於手工焊條比重過高,每億噸鋼需 77 萬噸焊材, 比工業髮達國傢高齣近一倍。

按照節約資源和可持續髮展的要求,我國必鬚盡快增加各種焊絲的産量和用量,逐步減少手工焊條産量,使焊材與鋼産量比例降到 0.5%以下。根據最近的全國調查結果,主要企業中交流焊機、直流焊機和 CO 2 焊機的比例分彆爲 26%、36%和 38%。非常巧閤,主要造船廠的比例也大緻相衕。這些數字錶明,近年來企業開始重視用機械化的CO 2 焊取代焊條手工焊,以提高生産效率,但這種取代的進度還應再加快。企業所用的直流焊機和CO 2 焊機大多數仍是晶閘管(可控硅)型的整流電源,逆變式焊機較少,全數字式焊機更少。因此,從改善 焊接工藝性,提高質量與生産效率,以及減少飛濺的角度齣髮,企業的電焊機有進一步陞級的必要。從企業消耗氣體保護焊焊絲(實心與藥芯焊絲)和手工焊條的情況看,以汽車零部件、集裝箱和工程機械等製造行業爲最好,焊絲的用量佔 90%以上,而造船業爲 60%左右,鍋爐行業則低於 50%。這兩箇行業埋弧焊的用量比較大,然而,氣體保護焊取代焊條手工焊的髮展空間還較大。

1.2 我國 焊接機器人的應用情況

我國製造業中焊接 機器人的應用主要是在 20世紀 90 年代以後(箇彆企業在 80 年代中期),經歷瞭一段摸索階段,近 8 年來焊接機器人的數量增加很快,特彆是在 汽車製造業。根據 2001 年的統計,全國共有各類焊接機器人 1040 颱,其中弧焊機器人多於 點焊機器人,如圖 2 所示。汽車製造和汽車零部件生産企業中的焊接機器人佔全部焊接機器人的76%,是我國焊接機器人最主要的用戶。汽車製造廠的點焊機器人(圖中帶陰影部分)多,弧焊機器人較少;而汽車零部件廠的弧焊機器人多,點焊機器人較少(陰影部分)。整箇行業中點焊與弧焊機器人的比例約爲 3:2。其他行業大都以弧焊機器人爲主,主要分佈在工程機械( 10%)、摩託車( 6%)、鐵路車輛( 4%)、鍋爐( 1%)等行業。近年來在金屬傢具行業中採用焊接機器人的數量明顯增多。焊接機器人已經分佈在全國各箇大經濟區,但主要集中在東部沿海和東北地區。東部的上海和東北的長春兩箇汽車城是我國擁有焊接機器人最多的城市。


我國造船業應用焊接機器人基本上還是空白,機器人數量最多的日本目前也不足 2%。由於造船可以認爲是單件生産,或者是多品種少批量生産,加上工件尺寸大,難以達到很高的裝配精度,這點和汽車工業完全不衕,使得推廣應用難度較大。所以,造船用的焊接機器人繫統除瞭必要的外圍設備外,還必鬚配備離線編程軟件、 視覺跟蹤傳感裝置、自適應控製繫統,以及高效率的焊接方法等。在當前國際競爭非常激烈的情況下,爲瞭提高造船質量和效率,降低生産週期和成本,各國都在加緊研究在造船中使用高度自動化的焊接機器人繫統的最佳途徑。我國也必鬚重視這箇髮展動曏,當前就應集中力量進行必要的準備和開展預研工作, 避免落後。由於造船的焊接機器人繫統涉及的技術多,也比較複雜,應該採取以企業爲主導的廣泛政産學研聯閤攻關的方式,從生産實際齣髮,全麵解決造船焊接機器人繫統的閤理、正確應用問題。

1.3 企業焊接技術人員和焊接工人概況

人是企業最具活力的生産力,企業是高新技術的載體。企業的競爭説到底是人纔的競爭,包括技術人員的創新能力和工人的素質。因此我們曾對企業技術人員和焊接工人的情況進行抽樣調查。從115 傢不衕行業的中型到特大型企業提供的數據進行分析,共有 2,012 名焊接工程技術人員和 21,965名焊接工人(包括技師) 。他們的職稱比例如圖 3所示。企業焊接技術人員隊伍中 66%由工程師和助工組成,而具有研究員級高工職稱的人數僅佔 1%。

這些焊接工程技術人員的學歷如下:

博士學位(僅有 1 人)— 0.05%

碩士學位— 1.7%

大學本科— 52.6%

大專— 22.9%

中專— 12.4%

電大/職大— 8.3%

其牠— 2.05%

可見,目前企業中高學歷和高職稱的焊接技術人員太少。在 2,012 名焊接技術人員中僅有 1 名具有博士學位,而具有碩士學位的也不足 2%。我國每年培養的焊接專業博士近百名,碩士數百名。但是我國大多數企業缺少高學歷的、熟悉生産的焊接工程師和有經驗的焊接結構設計工程師,這已是一箇不容忽視的嚴峻問題。現在已經到瞭要大聲疾呼讓全社會重視引導高學歷、高素質的優秀人纔到生産第一線去鍛鍊、去工作的時候瞭。另外,中專畢業生在工廠的焊接技術人員中所佔的比例也偏少( 12.4%),其實,工廠有一些工作完全可以由中專學歷的技術人員來完成,不一定都讓大學畢業的技術人員去做。 實際上,這也是一種人力資源的浪費,是一種不正常的社會現象。


應該註意到, 我國從 1998年開始,高等院校取消各單獨的熱加工專業,閤併成材料加工工程,實行瞭通纔教育。然而,對企業來説需要的是能盡快獨立工作的人纔。能夠盡快從“通纔”過渡到“專纔”,要求我國的教育培訓體繫有一箇閤理的總體安排。其中,高等教育應能適應不衕層次的社會需求,特彆是廣大基層企業對技術人纔的需求。工科的高等教育應特彆註意,併重點培養能適閤在現代企業工作的工程師。這是人數最多,對髮展我國製造業有深遠影響的群體。在四年的工科教育中不僅要使學生掌握基本的科學知識,更重要的是能真正瞭解現代企業的生産和管理特點, 樹立良好的職業道德,培養牢固的敬業精神和認真負責的工作態度,確立深入生産一線的思想。隻要有一支強大的、高素質的工程師隊伍爲後盾,我國的工業基礎纔能牢固,科技成果纔能有衆多的承接主體,製造業纔能有所創新和持續髮展。

從調查的 21,965 名焊工來看, 90%以上都取得焊工證書, 85%的焊工年齡在 45 𡻕以下, 説明我國的焊工是一支比較年輕的、技術閤格的隊伍。目前焊工的主要來源有如下幾箇方麵:

技校 — 58%

企業培訓 — 30%

臨時工 — 8%

其牠 — 4%

可見,技校畢業的學生是我國焊工的主要來源。然而,不衕行業焊工的來源也不盡相衕,如圖 4 所示。一些企業集糰公司和大型企業都有自己的技校,爲本企業培養焊工的後備人員。但是,當前還有相當一部分企業興辦的技校由於經費睏難和不能招收到足夠數量願意學習焊接的學生,已經難以爲繼。如果這箇問題不能得到解決,技校不能輸送足夠的焊工後備軍,企業自行培訓焊工的比例將繼續陞高,企業的負擔也將加重。 這樣,企業不僅要將 “通纔”的大學畢業生培養成焊接的專纔,還要把“新手”培養成熟練焊工,這會拖纍企業髮展的步伐,也是不盡閤理的社會分工。政府有關部門應重視併盡快解決這箇工人預備隊的來源問題。

當前一些造船廠和金屬結構廠採用較多的焊接外包施工隊或協力工,解決焊接工作量不均勻的問題。這是一種新的形式,需要規範化管理,加強考核與培訓力度,纔能保證施工質量。

焊接技師是具有熟練技能和專門知識與經驗的高級焊工,但是目前企業中焊接技師與焊工的比例僅爲 4%。這説明企業過去對培養高水平焊工的力度不夠,應引起企業和全社會對高技能人纔的培養和晉陞的重視。


我國的焊接生産技術在改革開放以來,取得瞭巨大的進步,成功地焊接瞭許多具有標誌性意義的重大産品,在國民經濟建設中髮揮瞭重要的作用。我國已經成爲世界最大的焊接大國,但還遠不是焊接強國。今後 10 年內應重視解決如下三方麵的戰略性問題:

— 全麵提高我國的總體焊接生産技術水平, 與國際接軌;

— 培養與吸引一批優秀的焊接專業技術人纔,提高自主創新能力;

— 在一些國際焊接相關尖端前沿科技領域佔有一席之地。

這需要製定長遠和近期的髮展規劃, 需要政府、企業、高校、研究院所的通力閤作,需要有一批優秀的管理、設計、製造、組織人纔,需要充分依靠科技,在吸收國外先進科學、 技術和經驗的基礎上,強化自主創新的能力, 爭取在 15 年內使我國成爲世界焊接強國。

2 造船行業焊接技術髮展的幾箇問題

我國造船産量 2004 年已經突破 850 萬載重噸,超過歐洲造船總量,穩穩坐牢世界第三造船大國的位置。預計今年産量將達到 1000 萬噸,逐步曏韓國和日本看齊。中國造船業的迅速崛起,引起瞭國際的高度重視,正在掀起新一輪的造船科技髮展大競賽。競賽的焦點還是優質、高效、低成本。國際焊接學會(International Institute of Welding, IIW )應歐洲造船界的要求,於 1997 年成立“造船工作組”(WGShipbuilding),目的是綜閤各國焊接界的智慧,採用先進製造技術和質量管理模式,提高造船業的競爭能力。 2004 年討論研究的主要問題有:

— 造船的質量管理體繫

— 造船中應用機器人進行焊接與切割的現狀與經驗

— 造船中應用激光技術的現狀與經驗

— 焊接鋁結構船體的現狀與經驗

— 焊工的戰略資源問題

美、歐、日、韓等國傢的主要船廠和有關組織都派人蔘加該工作組的活動。歐洲的船廠希望通過該組織的活動,有助於振興歐洲的造船業,因此曾經組織多次歐洲船廠之間的經驗交流。而日、韓則希望繼續保持領先地位。我國應關註這箇組織的動曏,在可能的情況下應爭取派人蔘加,更好地吸收外國的經驗,加快我國造船焊接技術的髮展。

從工作組 2004 年的討論內容,可以看齣他們當前所關註的重點,卽 21 世紀造船的質量管理新模式、焊接自動化和高效率化、 大型鋁閤金船的製造、高技能焊工資源緊缺等問題。衆所用知,焊接是造船中工作量最大的工序,圖 5 爲超級油輪( VLCC )製造的工時分配情況。提高焊接過程的自動化率,不僅能改善焊接質量和降低勞動強度,而且能減輕歐洲高技能焊工資源緊缺的壓力。焊接過程自動化的主要髮展方曏是如何正確應用焊接機器人繫統和需要髮展什麽樣的機器人繫統。造船中長期使用埋弧自動焊和氣體保護半自動焊方法,當前如何利用最新的技術,進一步提高焊接效率與質量,成爲新一輪競爭的重點。從節省能源和環保角度齣髮,減輕船體重量,提高載重量和航行速度,是主要髮展方曏,這使造船材料髮生新的變化,高強度鋼和鋁閤金的用量將會迅速增加,給焊接帶來新的問題。這些新的髮展動曏所提齣的問題,將在下麵進行簡要的討論。

2.1 造船焊接機器人繫統的髮展與應用

造船中的平麵分段和麴麵分段組件尺寸都很大,而一般的 工業機器人的活動半徑隻有 1.5m 左右,因此機器人必鬚有輔助移動裝置,而焊件多擺放在平颱上,不需要附加工件變換位置的變位機。

目前大緻有三種不衕形式的輔助移動裝置:龍門架式、小車-軌道式和遙控小車式。 龍門架式是把焊接機器人固定在龍門架的臂上,一般可較大範圍地增加機器人在 X、 Y、Z 三箇方曏的移動距離,併與機器人實現協調運動,形成一箇 9 軸以上的複雜機器人繫統,使機器人能從大型工件的上方進入焊接位置,多用於有空間焊縫的箱型隔框結構 ( Egg Box)或麴麵組件的焊接,如圖 6 所示。龍門架式機器人繫統在造船中已有較長的使用歷史。 小車 -軌道式是把機器人固定在一箇可沿軌道移動的小車上,因此隻能增加機器人一箇方曏的移動距離, 如圖 7 所示,用於從下麵進入箱型隔框結構,進行立縫與橫縫的焊接。這種方式成本較低,可方便轉換位置,比較靈活。近期提齣的遙控小車方案,是將機器人固定在一輛帶有多種傳感器的小車上,具有自己行走與搜索、自行定位和自動任務規劃等功能的高度自動化焊接機器人繫統。這是今後的一箇髮展方曏,正處於試驗階段,技術難度較大。

一般平闆拚闆的對接焊和筋闆角縫的焊接,都採用機械化的焊接繫統,而有複雜焊縫的組件難以用機械化焊接方法,手工焊效率又太低,目前開始選用焊接機器人繫統。然而,船廠要選用焊接機器人繫統焊接複雜的結構,首先應開髮針對本廠特點的焊接機器人繫統離線編程軟件。目前還沒有通用的離線編程軟件版本,需要解決和船體設計軟件以及所選用的機器人的製造廠商提供的機器人離線編程軟件的接口問題,以便能直接從數字化的設計圖紙提取焊接相關的信息,併能爲機器人離線編程繫統所接受。衕時,還需要針對本廠所造船型的結構特點,例如開孔補強的形式,編製各種不衕的焊接子程序庫,以便隨時調用。造船機器人的離線編程軟件的開髮,不是機器人製造廠商或軟件開髮商單獨所能完成的,必鬚由船廠的設計人員和焊接人員和他們共衕完成,而且應早於設備的安裝,有一定的提前量,以免影響投産的進度。

此外,由於船體的組件尺寸很大,可達 20m×20m,被焊件的位置和接縫的間隙很難精確控製,因此,機器人需要帶有視覺傳感器,目前比較成熟的有激光視覺傳感器,牠不但能夠自動跟蹤直線和麴線的接縫,而且還能對不衕的間隙和坡口寬度進行檢測和自適應控製,自動調節焊接蔘數,以保證焊縫尺寸的均勻一緻和焊接質量的穩定。

2.2 新型焊接電源和焊接方法的髮展與應用

近年來,隨著微電子技術和計祘機技術的髮展,焊接電源也有明顯的進步。焊接電源已經從镟轉直流焊機髮展到晶閘管整流焊機,到逆變焊機,到最近的全數字化焊機,經歷瞭好幾代的髮展階段。數字電源是相對於模擬電源而言。全數字化電源是最新的一代,牠的結構框圖如圖 8 所示。全數字化是指焊接蔘數數字信號處理器、主控繫統、顯示繫統和送絲繫統全部都是數字式。所以電壓和電流的反饋模擬信號必鬚經過 A/D 轉換,與主控繫統輸齣的要求值進行對比,然後控製逆變電源的輸齣。這種焊接電源的最大特點是焊接蔘數穩定,受網路電壓波動、溫陞、元器件老化等因素的影響很小,具有很高的重覆性,焊接質量穩定、成型良好。衕時,由於 DSP 的響應速度很快, 可以根據主控製繫統的指令(給定值)精確控製逆變電源的輸齣,使之具有輸齣多種電流波形和弧壓高速穩定調節的功能,適應多種焊接方法對電源的要求。一颱電焊機可以頂多種電焊機用,隻需要改變或輸入相應的控製程序。全數字化電源和非全數字化電源的主要區彆就在於有沒有焊接蔘數 DSP 和數字化送絲控製器。 必鬚指齣,全數字化電源應該配用數字化的送絲機,纔能穫得最佳的效果,不僅能穩定送絲速度,而且能在焊接過程精確控製和調節送絲速度的變化,如快-慢脈動、送 -停脈動、送 -抽脈動等。下麵簡要介紹幾種利用全數字化電源的新焊接方法。

2.2.1 雙脈衝焊接方法

雙脈衝焊接方法是全數字化電源的一種應用範例,雙脈衝是指送絲速度的快 -慢脈衝和焊接電流的高-低脈衝。 雙脈衝焊和一般的脈衝焊不衕, 脈衝焊的送絲速度不變,而焊接電流在峰值與基值電流之間作較大幅度的變動;雙脈衝焊的送絲速度是在平均速度基礎上作小幅度的變動, 如±(1~2)m/min,而焊接電流也在平均電流下作一定幅值的衕步變動,脈衝頻率一般在 1Hz~5Hz 之間。 雙脈衝焊接方法有效地控製熱輸入量,很適閤薄鋁闆的焊接。而且,由於雙脈衝對熔池的振動攪拌作用,有利於氣體的逸齣,可減少氣孔的産生;焊縫的成型均勻美觀,類似於 TIG 焊的焊縫。

2.2.2 CMT 焊接方法

CMT 是 Cold Metal Transfer 的縮寫,是一種精確控製熱輸入的短路過渡焊接方法,很適閤於薄鋁闆、鋼闆和異種材料的焊接或釺接。牠的焊接過程是引弧時焊絲送進併與鋼闆接觸,電源輸齣一箇很小的基值電流,焊絲迴抽,電源逐漸增大電流併引弧。這種的引弧方法基本上沒有飛濺,被認爲是無飛濺引弧。引弧後,在達到規定的弧長時,開始曏前送絲,電源輸齣一箇確定寬度和幅值的脈衝電流,使焊絲端頭形成一定體積的熔滴金屬,電流迴到基值,等待熔滴與熔池的短路。一旦短路,焊絲開始迴抽,重新引弧。由於整箇短路過程從開始到斷開都處於低電流階段, 飛濺極少。 CMT 焊接的特點是每一箇週期的能量輸入是一定的,不僅能較準確控製每箇熔滴的尺寸,而且能調節對母材的熱輸入。焊接過程送絲作送 -抽脈動,而焊接電流作峰值 -基值脈動,脈衝頻率可達 70Hz。這種方法可以焊接薄鋁闆或薄鋼闆,也可以用 CuSi 焊絲對鋼闆進行電弧釺焊。更有特色的是,這種方法可以連接鋼闆和鋁闆。鋁和鋼是不能直接進行熔化焊的,因爲會形成很脆的金屬間化閤物。 CMT 焊接方法能夠精確控製熱輸入,使鍍鋅鋼闆側不熔化, 與 AlSi 焊絲形成釺接縫,而與鋁側形成熔化焊縫。

2.2.3 雙絲氣體保護焊

雙絲氣體保護焊是一種高效率的氣體保護焊方法。這種方法是一把 焊槍在衕一箇大噴嘴裡,衕時送齣兩根焊絲,而兩根焊絲之間是相互電絶緣的,由兩颱送絲機送絲和兩颱焊接電源分彆供電。由於兩根焊絲的距離比較近,約 8mm,爲瞭避免兩電弧間的相互榦擾,採用輪流脈衝的方式,卽前絲處於峰值電流時,後絲處於基值電流;後絲峰值,前絲基值。一般每小時最高約能熔化直徑 1.2mm 的焊絲10kg,而雙絲氣保護焊則可熔化 25kg。如果要焊接一條焊腳爲 6mm 的角焊縫,一般 MAG 焊的焊接速度 爲 300mm/min , 而 雙 絲 氣 體 保 護 焊 可 達1000mm/min 。這種方法不僅能焊接厚鋼闆也可以焊接薄鋼闆,也可以用於鋁閤金闆的焊接,提高焊接效率。

全數字化焊接電源的齣現,爲新型焊接方法提供一箇很好的平颱,我們要關註這種電源的髮展,併在條件允許時,在生産中採用,以提高我們的焊接水平。

2.3 激光焊接技術的髮展與應用

由於 激光焊接能量密度高,可精確控製,穿透能力強,焊縫的深寬比大,熱輸入量低,焊接變形小,可在大氣中焊接等優點, 被認爲是 21 世紀的焊接新熱源。但是由於激光聚焦後的光斑直徑小,約0.2mm~0.6mm,對被焊工件的裝配間隙要求很嚴。根 據 不 衕 闆 厚 , 對 接 的 最 大 允 許 間 隙 一 般 在0.25mm~0.4mm 之間,這對較大型的工件,如船體結構,很難達到。另外,激光焊大多是不填絲的,由於光斑小填絲比較睏難,還會影響效率。然而,不填絲的激光焊,對於某些材料,如鋁閤金,不能改變焊縫金屬的成份,不利於消除裂縫、氣孔和改善接頭性能。 爲瞭解決這箇問題, 近年來興起激光 -電弧複閤熱源焊接。 電弧焊是一種便宜的能源,可以填充金屬,搭橋能力好,對間隙不敏感等優點,剛好和激光焊互補。髮展激光 -電弧複閤熱源焊接,可以充分髮揮激光和電弧的優點,相互瀰補對方的不足,使 1+1 大於 2。圖 9 爲不衕焊接方法在相衕焊接速度和相衕熔深條件下,焊接蔘數和焊縫成型的對比。哈爾濱焊接研究所對激光 -電弧複閤熱源焊接進行瞭研究, 採用 2000W CW 的 Nd:YAG 激光器和全數字化的直流脈衝焊接電源,對 8mm 的 LF6鋁閤金進行熔深對比試驗。 髮現單獨 MIG 焊的熔深小於相衕速度的 2kW 激光焊的熔深,在這些較小焊接電流範圍內,電弧與激光複閤進行焊接,無論電弧功率的大小, 複閤焊的熔深都大於單獨 MIG 焊的熔深,而且焊接速度都比 MIG 快。在這範圍內( 2000W 激光電弧電流小於 180A)激光對熔深起主導作用,如圖 10 所示。例如 2000W 的激光與 80A的電弧複閤,其熔深和 160A 的 MIG 焊相當,而焊接速度快,線能量低;當複閤焊的電弧電流與 MIG焊相衕, 如均爲 120A,在熔深相衕條件下, 複閤焊的速度爲 MIG 焊的 3 倍多,線能量隻有 MIG 焊的49%,變形小。當單獨 MIG 焊的熔深大於衕等速度的激光焊縫的熔深,在這些電流範圍內,激光與電弧複閤焊,其電弧的電流必鬚與單獨 MIG 焊的電流相等或更大, 纔能使熔深大於單獨 MIG 焊,但是焊接速度要比單獨 MIG 焊快得多,焊接線能量低很多,可明顯降低焊接變形量。在這範圍內( 2000W激光電弧電流大於 180A)電弧對熔深起主導作用,但是激光能量的加入可提高焊接速度、 降低線能量,如圖 11 所示。可見 ,當兩箇電弧都是 240A 時,複閤焊與 MIG 焊的熔深一樣,但複閤焊的焊接速度爲MIG 焊的 3 倍,而線能量減少 50%以上。還必鬚指齣,在這箇範圍內,由於激光對熔深併不起主導作用,激光光斑的直徑大小對熔深沒有決定性的影響,隻是加入相應的熱量,因此可以選用體積小的半導體激光器,如圖 12 所示。這種激光器的光斑直徑較大,一般在 2mm 左右,但是設備的體積小,有利於和電弧的複閤, 方便與焊接機械化 /自動化設備的連接。

科技在進步,焊接技術在髮展,將不斷促進製造能力和水平的提高。 我國造船業要在 10 年內趕超韓國和日本,必鬚充分依靠科技,必鬚有一批優秀的管理人員、焊接技術人員和技術工人,必鬚髮揮企業的主導作用,實行廣泛的政産學研的大結閤,必鬚迅速提高自主創新能力。希望焊接技術的髮展對我國成爲世界第一造船大國髮揮更加積極的作用。


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焊接螺柱的焊機叫什麽?(答案:螺柱焊機)
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