1國(guó)內(nèi)焊接材料和焊接技術(shù)的現(xiàn)狀與存在問題

從我國(guó)的焊接材料發(fā)展現(xiàn)狀上看，鋼鐵的產(chǎn)量逐年增加，成為鋼鐵大國(guó)。以鋼鐵的生產(chǎn)為主，焊接材料的增長(zhǎng)率也得到了穩(wěn)步提升。從焊接技術(shù)的發(fā)展上來(lái)看，以往我國(guó)的傳統(tǒng)焊接工程中主要采用的是手動(dòng)焊接技術(shù)方法，在實(shí)際的應(yīng)用中降低了裝備制造的效率。而近些年為了滿足高端裝備的制造需求，也對(duì)焊接技術(shù)進(jìn)行了一定的改進(jìn)。但是無(wú)論是焊接材料還是焊接技術(shù)雖然取得了一定的成績(jī)，但是從整體上看，焊接材料仍然存在著嚴(yán)重的問題，如焊接材料品種缺乏，裝備制造的配套型不完善等，焊接技術(shù)水平也依然低于世界先進(jìn)水平。最終導(dǎo)致高端裝備制造質(zhì)量的穩(wěn)定性比較差，降低了其市場(chǎng)競(jìng)優(yōu)勢(shì)。

2高端裝備制造對(duì)焊接材料和焊接技術(shù)的需求與挑戰(zhàn)

在高端裝備制造過程中，需要對(duì)焊接技術(shù)和焊接材料等兩方面進(jìn)行深入介紹?，F(xiàn)如今，從焊接材料的種類上進(jìn)行分析，主要有低合金鋼，不銹鋼，鋁合金以及鈦合金等材料，這些焊接材料主要用于釬焊以及特征焊為主。從材料的技術(shù)形態(tài)上看，主要有絲狀、條狀以及帶狀等等。從這些因素上可以看出，高端裝備制造工程對(duì)于焊接材料的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求比較嚴(yán)格，同時(shí)其復(fù)雜性也比較突出。需要對(duì)材料的技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行明確和保證。通常情況下，材料的技術(shù)性能指標(biāo)需要達(dá)到一定的穩(wěn)定性和高效性，這樣才能保證焊接材料達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。高端裝備制造對(duì)焊接材料的技術(shù)性能也提出了一定的挑戰(zhàn)，首先，在研發(fā)方面，焊接材料技術(shù)發(fā)展中所面臨的最大挑戰(zhàn)就是焊接材料的成分、組織以及性能之間關(guān)系的處理。其次，在實(shí)際的材料生產(chǎn)制備中，所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)主要有三點(diǎn)：①高端裝備制造原材料和輔助材料的質(zhì)量需要進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。②制高端裝備制造焊接技術(shù)和相應(yīng)的焊接裝備性能也是不可忽視的重要因素。③由于焊接材料的系統(tǒng)性比較強(qiáng)，因此焊接材料制備技術(shù)的研究非常重要，不容忽視。每一個(gè)焊接技術(shù)環(huán)節(jié)都應(yīng)該嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。其中包括焊條大壓力壓涂技術(shù)，潤(rùn)滑劑匹配技術(shù)以及燒結(jié)焊劑的造粒技術(shù)等等。從比較典型的拉絲工藝上看，國(guó)內(nèi)的研究所受到的影響因素較多。為了對(duì)拉絲工藝進(jìn)行優(yōu)化，需要選擇科學(xué)合理的配潤(rùn)滑劑，以及拉絲的制定工藝等等。④在焊接材料和焊接技術(shù)的質(zhì)量控制方面也面臨著一定的挑戰(zhàn)。具體來(lái)說(shuō)可以從兩個(gè)方面來(lái)闡述：第一，現(xiàn)如今，信息化和智能化技術(shù)比較發(fā)達(dá)，但是從焊接技術(shù)的控制方面來(lái)看，在線質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的落后現(xiàn)象比較嚴(yán)重，焊接技術(shù)檢測(cè)還只是停留在對(duì)幾何尺寸進(jìn)行檢測(cè)，深入程度不夠。所以，在實(shí)際的工作中，對(duì)于焊絲的應(yīng)力以及變形的情況等方面還無(wú)法進(jìn)行詳細(xì)地檢測(cè)。第二，焊接材料的工藝性對(duì)于焊接技術(shù)的發(fā)展也提出了較高的要求，但是焊接技術(shù)中涉及到的焊接工藝參數(shù)和材料的質(zhì)量無(wú)法達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，不能從本質(zhì)上對(duì)焊接功能和材料工藝進(jìn)行解釋，可見，焊接工作的質(zhì)量控制方面還不健全，亟待改善。

3高端裝備制造的新型焊接技術(shù)

3.1活性化焊接技術(shù)

一、焊接技術(shù)在石油化工機(jī)械中的應(yīng)用

石油化工機(jī)械是石油生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備，主要包括化工操作容器、石油加熱被爐、石油反應(yīng)塔以及石油換熱器等。因此，根據(jù)不同生產(chǎn)設(shè)備的不同需求，需要運(yùn)用不同的焊接技術(shù)。根據(jù)工藝的不同，在石油化工機(jī)械焊接中，比較常用的焊接工藝主要有焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、埋弧自動(dòng)焊以及二氧化碳保護(hù)焊等。其中，焊條電弧焊主要應(yīng)用于石油化工機(jī)械中的中板制造，具有焊接方法相對(duì)簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)力較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)；埋弧自動(dòng)焊主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的石油化工機(jī)械；鎢極氬弧焊主要應(yīng)用于基礎(chǔ)機(jī)械打底焊接；二氧化碳保護(hù)焊主要應(yīng)用于相對(duì)較薄的機(jī)械設(shè)備焊接。而現(xiàn)階段，隨著設(shè)備要求與設(shè)備材料的不斷改進(jìn)，設(shè)備抗腐蝕性能不斷提高，鎢極氬弧焊已經(jīng)成為當(dāng)前石油化工機(jī)械焊接中比較常用的焊接工藝。

二、焊接技術(shù)在石油油氣儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用

石油資源得到有效開發(fā)以后，需要恰當(dāng)?shù)膬?chǔ)存運(yùn)輸手段，才能使其更加完整高效的得到利用，在對(duì)石油油氣就近性存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)倪^程中，焊接技術(shù)的應(yīng)用有著非常重要的作用，主要表現(xiàn)在以下兩方面：

1.焊接技術(shù)在石油油氣儲(chǔ)罐中的應(yīng)用在石油氣體、液體及液化氣被開采加工之后，需要將其裝入到油氣儲(chǔ)罐中，也方便運(yùn)輸及使用，而由于油氣在不同應(yīng)用中的客觀需求不同，油氣儲(chǔ)罐也存在很多不同類型，而焊接技術(shù)是油氣儲(chǔ)罐制造過程中最主要應(yīng)用的技術(shù)之一。在制造油氣儲(chǔ)罐的過程中，主要應(yīng)用氣電立焊、焊條電弧焊、藥芯自動(dòng)焊以及埋弧自動(dòng)焊等焊接技術(shù)，普遍來(lái)講，如果需要建造比較大型的頂部漂浮儲(chǔ)罐，當(dāng)前一般采用比較先進(jìn)的自動(dòng)焊技術(shù)進(jìn)行制造。

2.焊接技術(shù)在油氣運(yùn)輸管道中的應(yīng)用與油氣儲(chǔ)罐相比，油氣運(yùn)輸管道具有更加方便、安全性強(qiáng)、成本投入小、利用率高等優(yōu)勢(shì)，更適合石油及天然氣的運(yùn)輸，正是因?yàn)橛蜌膺\(yùn)輸管道有以上諸多優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前全世界的油氣運(yùn)輸管道正每年以幾何形態(tài)遞增。在建造油氣運(yùn)輸管道的過程中，主要應(yīng)用纖維素、低氫、藥芯焊絲等焊條下向焊方式，其中，低氫焊條下向焊技術(shù)能夠用于相對(duì)比較惡劣的制造環(huán)境，而藥芯焊絲屬于以眾暴寡半自動(dòng)焊接技術(shù)，近年來(lái)在我國(guó)大力推廣。

本文作者：鐘建強(qiáng)柳娟娟作者單位：廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院

1激光焊接技術(shù)對(duì)汽車制造領(lǐng)域的積極意義

激光焊接技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域中的應(yīng)用,既受到激光焊接技術(shù)本身的優(yōu)越性影響,同時(shí)也是受到汽車制造行業(yè)的整體發(fā)展和市場(chǎng)需要的改變所影響。激光焊接技術(shù)對(duì)汽車制造領(lǐng)域帶來(lái)的積極意義主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面。

1.1滿足了消費(fèi)者對(duì)汽車的造型感與功能性并重的要求

汽車制造并不是一個(gè)新鮮的行業(yè),它的存在已經(jīng)有幾百年的歷史,但是在過去相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期內(nèi),汽車制造的重點(diǎn)在汽車的功能性和實(shí)用性上。隨著家用轎車的不斷增加,汽車制造行業(yè)越來(lái)越重視對(duì)家用轎車市場(chǎng)的份額占領(lǐng)。家用轎車的一個(gè)特性就是除了傳統(tǒng)的汽車功能以外,外形上的美感成為消費(fèi)者選擇購(gòu)買對(duì)象的重要參考因素,激光焊接技術(shù)運(yùn)用到汽車制造行業(yè)里,能夠幫助汽車制造商更好的解決這個(gè)問題。

1.2為汽車制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)提供了有力的競(jìng)爭(zhēng)手段

1前言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，我國(guó)航運(yùn)事業(yè)發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，雖然得到了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的重視，但是，人們生活水平的提升，對(duì)船舶質(zhì)量也提出了更高要求，焊接作為船舶制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)焊接質(zhì)量的控制在提高船舶制造質(zhì)量方面發(fā)揮著積極作用。因此，加強(qiáng)對(duì)船舶焊接質(zhì)量控制要點(diǎn)的研究具有重要意義。

2船舶焊接質(zhì)量存在的問題

首先，結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定。船舶強(qiáng)度及硬度作為焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的主要衡量因素，如果強(qiáng)度與硬度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，那么焊接質(zhì)量也會(huì)隨之下降。傳統(tǒng)焊接技術(shù)應(yīng)用過程中，焊接材料與母材之間存在質(zhì)量差別，在很大程度上增加了二者完全融合的難度，即便完成焊接工作，船舶使用壽命也不會(huì)很高，無(wú)法經(jīng)歷環(huán)境的考驗(yàn)，通常情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題會(huì)影響原有設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，對(duì)提升船舶整體制造質(zhì)量產(chǎn)生消極影響。其次，材料與設(shè)備配置較低。目前，我國(guó)船舶制造工藝較過去有了較大提升，但是，焊接材料與設(shè)備配置仍然處于一個(gè)較低的水平，在很大程度上影響船舶制造質(zhì)量。受到焊接材料選擇封閉性的影響，新材料使用缺乏實(shí)踐性，而較大船體對(duì)焊接質(zhì)量要求較高，沒有高級(jí)材料奠定基礎(chǔ)，對(duì)焊接部位穩(wěn)定性勢(shì)必會(huì)造成損害。比如：大型輪船需要選擇多絲埋弧單面焊的焊絲與焊劑；而針對(duì)運(yùn)行較快或者電流較大的船體進(jìn)行骨角焊縫處理則需要選擇防銹功能較強(qiáng)的焊接材料等，由此可見，如果焊接材料與設(shè)備配置達(dá)不到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，勢(shì)必會(huì)影響船舶制造整體質(zhì)量。最后，我國(guó)焊接人員專業(yè)水平偏低。隨著我國(guó)工業(yè)化不斷深化，船舶制造業(yè)也逐漸朝著流水化、機(jī)械化方向發(fā)展，但是，焊接人員操作專業(yè)水平卻與制造技術(shù)存在一定差距，由于焊接人員對(duì)新工藝、新技術(shù)的不夠了解，對(duì)焊接標(biāo)準(zhǔn)缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，缺乏責(zé)任心，影響船舶制造整體質(zhì)量。船舶焊接作為一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的工作，焊接人員專業(yè)水平對(duì)焊接質(zhì)量具有直接影響，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均會(huì)影響整體質(zhì)量，焊接人員專業(yè)化程度成為影響質(zhì)量控制的主要原因之一。

3提高焊接質(zhì)量控制的有效途徑

3.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高船舶穩(wěn)定性

（1）點(diǎn)焊工藝的發(fā)展。

目前在汽車制造業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種新型復(fù)合材料——NdFeB永磁體，雖然這種材料具有很強(qiáng)的環(huán)保性能，但是這種磁體卻特別容易破碎，而SPCC鋼恰恰可以彌補(bǔ)該磁體的缺點(diǎn)，兩種材料的激光點(diǎn)焊過程中選用的激光點(diǎn)焊設(shè)備為YAG激光器，脈沖用UnitekMiyachiLW50A型脈沖，最高功率在5千瓦以內(nèi)，脈沖能量最大為50J，在激光器的激光照射下將裝夾進(jìn)行固定搭接。連接結(jié)束后，停止激光照射，對(duì)焊接接頭利用濃度為4%的硝酸酒精進(jìn)行處理，還有必要的打磨和拋光，之后利用電鏡掃描儀對(duì)接頭外觀進(jìn)行高效測(cè)量觀察，確保接頭硬度合理。鎂合金薄板點(diǎn)焊采用的材料具有強(qiáng)勁的電導(dǎo)性和良好的傳熱性能。較一般點(diǎn)焊工藝，點(diǎn)焊面積大，直徑大，接頭容易貫穿工件，但是也有一些不足，比如面積較大的空洞。

（2）焊接機(jī)器人自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用。

汽車焊接的正向自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展，其中的工業(yè)機(jī)器人較傳統(tǒng)工藝更靈活，自動(dòng)化程度更大一些，適合大規(guī)模的應(yīng)用于汽車制造中，而同時(shí)汽車制造工藝的小批量、柔性化和多品種的特點(diǎn)，可以反作用于焊接機(jī)器人，促進(jìn)其發(fā)展。在汽車制造中，用到的焊接設(shè)備主要有弧焊機(jī)器人和六自由度點(diǎn)焊機(jī)器人。這些機(jī)器人能夠從自身存儲(chǔ)庫(kù)中自動(dòng)抓換焊鉗來(lái)適應(yīng)焊裝部位和焊裝產(chǎn)品的各種要求。傳輸裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用感應(yīng)導(dǎo)向小車，這種小車不需要人員駕駛，柔性化更強(qiáng)。因此，在汽車制造中等待我們進(jìn)一步擴(kuò)大焊接機(jī)器人的應(yīng)用，這就要求我們?cè)诤缚p檢測(cè)技術(shù)、焊縫跟蹤技術(shù)和遠(yuǎn)程編程技術(shù)方面進(jìn)一步突破，得到新的進(jìn)展。

（3）計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)也廣泛應(yīng)用到汽車制造中多個(gè)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)成為提高焊接設(shè)備性能的關(guān)鍵因素，隨著自動(dòng)控制技術(shù)在數(shù)字化焊機(jī)、焊接專機(jī)、焊接機(jī)器人和焊接電源中的廣泛應(yīng)用更加確定了自動(dòng)化控制技術(shù)的關(guān)鍵地位。計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將從根本上轉(zhuǎn)換焊接生產(chǎn)制造方式，主要應(yīng)用在焊接過程的策劃和各種工藝參數(shù)的優(yōu)化，以及焊接的應(yīng)力預(yù)測(cè)、變形預(yù)測(cè)和焊縫評(píng)估。