《[毕业设计精品]焊接技术的发展趋势.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[毕业设计精品]焊接技术的发展趋势.doc（39页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、毕业综合技能训练（论文）题 目：焊接技术的发展趋势系 别：材料工程系 专 业：焊接自动化 姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 二一一年十二月摘要 焊接是通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种方法叫焊接。 它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。它仍将是制业的重要加工工艺。电子技术、计算机微电子信息和自动化技术的发展，推动了焊接自动化技术的发展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，也是我们未来开展研究的重要方向本世纪头十年，将是焊接行业飞速发展的有利时期 。 抓住机遇，为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。 焊接不仅可以解决各
2、种钢材的连接，而且还可以解决铝、铜等有色金属及钛、锆等特种金属材料的连接，因而已广泛应用于机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。据工业发达国家统计，每年仅需要进行焊接加工之后使用的钢材就占钢总产量的 45 左右。 关键词：高效、自动化、智能化汽车上、造船、工程机械和航空等目录引言3第一章 我国焊接技术的发展趋势1.1、焊接自动化技术的现状与展望51.2、焊接自动化技术的展望6第二章 焊接技术应用领域中的发展趋势2.1、工程机械焊接技术发展趋势82.2、机床行业焊接技术发展趋势82.3、桥梁焊接技术发展趋势102.4、船舶焊接技术发展趋势12
3、2.5、汽车制造焊接技术发展趋势152.6、航空焊接技术的发展与未来172.7、长输管道焊接技术及发展前景22参考文献34致谢35引言焊接技术是随着金属的应用而出现的，古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折，接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成的。经分析，所用的与现代软钎料成分相近。 战国时期制造的刀剑，刀刃为钢，刀背为熟铁，一般是经过加热锻焊而成的。据明朝宋应星所著天工开物一书记载：中国古代将铜和铁一起入炉加热，经锻打制造刀、斧；用黄泥或筛细的陈久壁土撒在接口上，分段煅焊大型船锚。中
4、世纪，在叙利亚大马士革也曾用锻焊制造兵器。 古代焊接技术长期停留在铸焊、锻焊和钎焊的水平上，使用的热源都是炉火，温度低、能量不集中，无法用于大截面、长焊缝工件的焊接，只能用以制作装饰品、简单的工具和武器。19 世纪初，英国的戴维斯发现电弧和氧乙炔焰两种能局部熔化金属的高温热源； 1885 1887 年 , 俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳； 1900 年又出现了铝热焊。20 世纪初，碳极电弧焊和气焊得到应用，同时还出现了薄药皮焊条电弧焊，电弧比较稳定，焊接熔池受到熔渣保护，焊接质量得到提高，使手工电弧焊进入实用阶段，电弧焊从 20 年代起成为一种重要的焊接方法。在此期间，美国的诺布尔利用电弧电
5、压控制焊条送给速度，制成自动电弧焊机，从而成为焊接机械化、自动化的开端。 1930 年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊接机械化得到进一步发展。 40 年代，为适应铝、镁合金和合金钢焊接的需要，钨极和熔化极惰性气体保护焊相继问世。1951 年苏联的巴顿电焊研究所创造电渣焊，成为大厚度工件的高效焊接法。 1953 年，苏联的柳巴夫斯基等人发明二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护电弧焊的应用和发展，如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。1957 年美国的盖奇发明等离子弧焊； 40 年代德国和法国发明的电子束焊，也在 50 年代得到实用和进一步发展；60 年代又出现
6、激光焊等离子、电子束和激光焊接方法的出现，标志着高能量密度熔焊的新发展，大大改善了材料的焊接性，使许多难以用其他方法焊接的材料和结构得以焊接。其他的焊接技术还有1887 年，美国的汤普森发明电阻焊，并用于薄板的点焊和缝焊；缝焊是压焊中最早的半机械化焊接方法，随着缝焊过程的进行，工件被两滚轮推送前进；二十世纪世纪 20 年代开始使用闪光对焊方法焊接棒材和链条。至此电阻焊进入实用阶段。 1956 年，美国的琼斯发明超声波焊；苏联的丘季科夫发明摩擦焊； 1959 年，美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊； 50 年代末苏联又制成真空扩散焊设备。 第一章 我国焊接技术的发展趋势国外专家认为：“到2020年焊
7、接仍将是制造业的重要加工工艺。它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其他方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。 世界上钢及其它金属产量、品种的不断增长及其对制品质量、性能要求的日益提高，特别是随着我国的入世及世界制造加工基地向我国不断转移，作为工业缝纫和线（材料）的焊割机和焊丝、焊条的数量、质量和品位及其自动化生产水平，也将有限大提高。按每亿吨钢材需求25万台焊机，我国每年消耗钢材3亿吨（焊接结构约1.2吨），需要焊机约75万台，不难预测，今后810年内它们将会继续保持高速发展。为适应国内外市场急速发展和激烈竞争的需求，焊接设
8、备与制造业将以市场为目标，进行传统、通用产品改造、产品结构的调整、质量认证和规范管理，组织化规模化、专业化、自动化的批量生产；同时加强对现代焊接技术的研究开发，特别是发展高效、节能、高性能、优质和多丝高速焊接设备、重大装备及其数字化控制技术和新焊接材料，取代进口，争取出口。1.1、焊接自动化技术的现状与展望随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控制技术业已稳步进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程，有效地促进了先进焊接特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化
9、”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式气体保护焊，来取代传统的手工电弧焊，现已初见成效。可以预计在未来的10年，国内自动化焊接技术将以前所未有的速度发（1）高效、自动化焊接技术的现状20世纪90年代，我国焊接界把实现焊接过程的机械化、自动化作为战略目标，已经在职各行业的科技发展中付诸实施，在发展焊接生产自动化，研究和开发焊接生产线及柔性制造技术，发展应用计算机辅助设计与制造；药芯焊丝由现在的2%增长到20%；埋弧焊焊材也将在10%的水平上继续增长。其中药芯焊丝的增长幅度明显加大，在未来20年内会超过实芯焊丝
10、，最终将成为焊接中心的主导产品。（2）高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐取代手弧焊和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。（3）在汽车上、造船、工程机械和航空等领域，适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用，大幅度提高了焊接质量和生产效率。 可喜的是我国很多待业部门和大型个业已经意识到这些问题，船舶工业已经率先提出，到2005年，船厂的高效率焊接要达到80%以上，其中二氧化焊接自动化的发展相对来说较好，国内的焊接厂商先后为一汽、东风、长丰、徐工、成都神钢、美的、格兰仕等多家著名的汽车生产厂、家电生产企业研究制了几十台（套）自动
11、化焊接专机线，整个生产过程由PLC可编程控制器作为中心控制环节，大量采用非接触传达室感器件和光电编码控制环节。该生产线通过焊接工位机械实现了自动化操控，运行规范、可靠，在保证产品质量的基础上，极大地提高了生产效率，减少生产人员达80%以上。该生产线被日本专家评价为后桥壳生产亚洲自动化程度最高生产线之一。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，应加强现有世艺的学习和提高。由于现有工艺多为手工操作，有其局限性，但如果在学习的基础上利用现代自动化技术进行嫁接改造，往往就可以实现一定的突破。国外如欧美、日本等发达国家早在20世纪80年代便在石油，化工、造船、建筑、电力、汽车、机械等
12、行业采用数字控制的小车式自动气保焊机，代替人工进行焊接生产。近年来，国内几家企业开发了几种类似的自动焊接小车，但在结构和功能上均属低端产品，在数字控制、焊接参数预置和专家系统自动调用等方面均为空白。在吸收和借鉴国外先进、成熟基础之上，代表自主知识产权的第一代数控小车式自动焊在国内问世。该焊具有携带方便、安装简单、操作灵活、智能化程度高等特点，通过微机控制的多种焊接模式和专家程序，可在不同焊接位置满足多种焊接工艺要求焊缝的焊接。数字化控制小车自动焊机的研制和市场推广，一方面为石油、化工、造船、电力等行业提供了同国外同等技术档次的国产自动焊接设备，另一方面为国内成功自主研发高端数字化焊机找到了一个
13、切入点，对推动焊接行业在专用自动焊接设备的发展，具有里程碑的重大意义。1.2、焊接自动化技术的展望电子技术、计算机微电子住处和自动化技术的发展，推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入，促进了焊接自动化技术革命性的发展。（1）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，也是我们未来开展研究的重要方向。我们应开展最佳控制方法方面的研究，包括线性和各种非线性控制。最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制，以及专家系统的研究。（2）焊接柔性化技术也是我们着力研究的内容。在未来的研究中，我们将各种光、机、电技术与焊接技术有机结合，以实现焊接的
14、精确化和柔性化。用微电子技术改造传统焊接工艺装备，是提高焊接自动化水平淡的根本途径。将数控技术配以各类焊接机械设备，以提高其柔性化水平，是我们当前的一个研究方向；另外，焊接机器人与专家系统的结合，实现自动路径规划、自动校正轨迹、自动控制熔深等功能，是我们近期研究的重点。（3）焊接控制系统的集成是人与技术的集成和焊接技术与信息技术的集成。集成系统中信息流和物质流是其重要的组成部分，促进其有机地结合，可大大降低信息量和实时控制的要求。注意发挥人在控制和临机处理的响应和判断能力，建立人机圣诞的友好界面，使人和自动系统和谐统一，是集成系统的不可低估的因素。（4）提高焊接电源的可靠性、质量稳定性和控制，
15、以及优良的动感性，也是我们着重研究的课题。开发研制具有调节电弧运动、送丝和焊枪姿态，能探测焊缝坡开头、温度场、熔池状态、熔透情况，适时提供焊接规范参数的高性能焊机，并应积极开发焊接过程的计算机模拟技术。使焊接技术由“技艺”向“科学”演变辊实现焊接自动化的一个重要方面。本世纪头十年，将是焊接行业飞速发展的有利时期。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。第二章 焊接技术引用领域中的发展趋势2.1、工程机械焊接技术发展趋势世界大多数发达国家，大量使用柔性焊接系统（FWS）和高水平全自动焊接系统，在劳动力不足，企业员工高去出费用的情况下，
16、使焊接质量，生产效率均保持世界领先地位，显示出良好的经济效益。在我国应结合实际情况，采用优质，高效，节能的焊接技术，且焊接设备投资不大，利用率较高，投资回收期较短。焊接过程中焊丝自动送进或配备自动行走等机构，在焊接质量，生产效率，降低焊材消耗，节约能源等方面均有明显的经济效益。典型的方法有CO2气体保护焊和埋弧焊等。2.1.1、工程机械行业焊接技术的现状1999年我国工程机械结构件焊接工艺中，采用自动（半自动）CO2气体保护焊工艺约占70%（以重量计），采用弧焊机器完成的焊接工住处量不足50%，其余为手工电弧焊。我们也应该看到，现在工艺水平不能适合弧焊机器人的要求。工程机械行业虽然机器人的水平
17、较高、数量较多，但由于焊接前零件的质量较低。弧焊机器人不能满足生产要求，以至造成大量昂贵的设备处于半闲置的不利状态。此外，CO2半自动焊机及自动焊接小车的广泛应用，带动了国内焊丝机零件配件等质量的普遍提高，有力地推动了CO2焊接工艺的发展。2.1.2、工程机械待业应大力推广低成本自动焊今天，尽管高效节能的CO2所体保护焊工艺在工程机械行业焊接工艺中的自动化程度还不高，工程机械生产厂应在积极推进C02焊接工艺的同时，通过技术改造不断地区性完善工艺。（1）采用节能，优质高效的焊接工艺和设备，如自动（半自动）逆变CO2气体保护焊机和埋弧自动焊。（2）发展自动化焊接，在CO2气体保护半自动焊接基础上，
18、增大自动焊接对规则焊缝（如直线和贺）进行焊接的使用面。希望在自动焊应用于非规则曲线型零件的焊接上有所突破，取得宝贵的经验和良好的进展，拓宽自动焊的应用范围，扩大自动焊接的比例。（3）通过多种汇道完善工艺装备，如装配夹具和焊接变位机等。提高焊接质量和工件效率，减轻焊工的劳动强度，改善作业环境。2.2、机床行业焊接技术发展趋势机床行业焊接技术的发展是随着机床产品技术的发燕尾服而发展趣来的。八十年代后，机床行业产品技术的引进，对机床行业焊接技术的发展起决定性的作用。随着机床产品焊接结构越来越多地应用，彻底改变了过去几十年铸造结构“一统天下”的局面。以焊代铸，以焊代锻，以焊代切割已成为机床制造业的发展
19、趋势。目前，机床行业焊接技术的展也正朝着高效、自动方向发展。机床行业焊接新技术的应用具有广阔前景，大力推广应用新的、先进的焊接工艺和方法。2.2.1、气体保护焊等高效率焊接技术的应用随着国外技术的引进，1981年由济南第二机床首先应用了1.6实芯CO2气体保护焊技术替代美国VERSON全钢机械压力机公司的0.24药芯富氩气体保护焊工艺，对压力机大型焊接件焊接工艺进行了攻关，并取得成功。1986年齐齐哈尔第二机床厂应用了1.2实芯富氩气体保护焊技术，解决了压力机大型焊接件的焊接问题，并用丝极氩弧铜堆焊技术，对活塞、气缸等工件表面铜层堆焊，替代我国传统的铜套获得成功。1992年济南第一机床厂在机床
20、的薄板罩壳结构件上首次应用了0.8实芯CO2气体保护焊。“七五”期间，济南第二机床厂还将CO2气体保护焊应用到了压力机拉紧螺栓的加长焊接上，该项目获机械部机床行业“七五”工艺成果二等奖。目前，气体保护焊等高效率焊接技术，已广泛应用于机床床身、齿轮、偏心体、摇杆轴、缸体、焊后不加工的管路法兰和罩壳等零件，已成为机床行业焊接的主要工艺之一。2.2.2、焊接自动化、机械化技术的应用机床行业焊接自动化除CO2半自动焊以外主要不得体现在埋弧自动焊的应用上，主要应用于钢板的拼焊和压力容器的简体焊接上。济南第二机床厂，1993年采用焊缝自动跟踪系统，改造十字操作架自动埋弧焊设备，实现了18mm厚以下压力容器
21、简体、封头不开坡口对接双面自动跟踪埋弧焊，取得了园满成功。焊接机械化，主要是焊接变位机的应用，1981年济南第二机床厂，开始了变位机的应用研究。此后，焊接变位机相继在上海锻压机床厂、营口锻压机床厂、营口锻压机床厂、黄石锻压厂得到了应用，提高了焊接机械化程度。2.2.3、机床待业焊接新技术的应用展望随着焊接技术和机床技术的飞速发展，焊接新技术在机床待业应用也具有广阔的前景。机床行业的焊接结构也正在寻求探索应用焊接领域的新技术、新材料。（1）药芯焊丝在机床特别是数控产品上的应用 金属切削机床特别是数控金切机床，精度要求高，外观造型漂亮。为此，要求焊接结构外观焊缝尺寸小、光滑美观飞溅少，含铁粉药芯焊
22、丝熔敷效率较高，具有优于实芯气体保护焊的许多优点。（2）细丝气体保护焊的应用 近几年，0.8细丝气体保护焊在机床行业应用的趋势已越来越强。随着机床产品的技术进步，对机床的外观造型和质量要求也越来越来高。过去机床产品采用手工电弧焊接的薄板罩壳零部件，已基本都不能满足现有机床产品外观质量的要求，特别是数控机床。现在都有在寻求控索，采用激光切割、0.8细丝气体保护焊。济南一机床集团有限公司，从1990年初开始应用激光切割和0.8细丝CO2气体保护焊，焊接生产机床罩壳零部件，外观质量满足了数控机床高水平的要求。（3）焊接机械化、自动化是机床行业应用于焊接新技术的重要途径。机床产品焊接结构多为复杂的箱型
23、 结构，在目前的焊接生产中大都采用整体组装、整体焊接的工艺方法，实现自动化焊接较为困难。若将机床产品焊接结构的组装、焊接合为一道工序，配以机械化工装和变位机，实现自动化焊接是完全可行的。2.3.桥梁焊接技术发展趋势2.3.1、中国钢桥发展概况常见的钢桥型式有：梁桥（型板梁、桁梁、箱梁），拱桥（系杆拱、下承拱、上承拱、中承拱），以及悬索桥和斜拉桥等。大跨径公路和钢桥主要是悬索桥和斜拉桥；铁路钢桥多为梁桥和拱桥。按造桥方法，钢桥可分为：铆接桥（工厂制造和工地拼接均为铆接）、栓焊桥（工厂制造为焊接，工地拼接为高强度螺栓边接）和全焊桥（工厂制造和工地拼接均为焊接）。栓焊桥和全焊桥统称为焊接桥。我国仅在
24、长江上已有各种型式的桥梁29余座，其中接近半数为钢桥。“万里长江成了中国当代桥梁 的展台。” 在世界建成全部悬索桥中排名前十位的焊接钢桥中，中国有2座：江阴长江大桥（L=1385m）排名第四，香港青马大桥（L=1377 m）排名第五。而在全部斜拉桥排名前十位的焊接钢桥，中国有6座桥，排名第三、四、五、六、七和第九（南京长江二桥L=628m，排第三位；武汉长江三桥L=618m，排第四位）。其中“不少已跻身世界级桥梁，展示出中国当代建桥技术达到了世界先进水平”2.3.2、焊接钢桥的制造技术我国桥梁钢结构由早期的铁路桥简单工型杆件、箱型杆件到目前悬索桥和斜拉桥的复杂的正交异性板之类结构，绎焊接技术的
25、要求提高很多，各钢桥制造单位为适应发展的需要，在不断地完善和革新制造技术，工艺装备和工艺水平在不断提高。发展到今天，已具有了制造质量焊接钢桥的条件。早期制造钢箱梁时，没有专用胎具，采用国外早期使用过的“倒装法”。当前采用正装法“多节段边续匹配组装法，”焊接和预拼装同时完成。这当然需要很大的场地，并且要布置的非常合理。主拼装胎架纵向线形按桥梁设计线形设置横向预设上拱度。板单元组装定须在无日照时进行。这种多节段边续匹配组装法的实施具有一定的创造性。但工艺装备方面尚有进一步提高和平共处完善之处，以进一步提高效率和质量。当前，定位板的使用尚不能完全避免，应尽可能减少。焊接方法应用与早期也有很大不同。已
26、经不再仅仅是手工电弧焊定位、埋弧自动焊完成焊接任务的情况。在公路斜拉桥和悬索桥钢箱梁 制造中，高效率焊接方法的应用受到重视，应用最多的为CO2自动焊和半自动焊和单面焊双面焊成型技术，例如，据润场长江大桥的统计，CO2自动焊和半自动焊应用比例已达75%，埋弧焊则约占15%，其余为焊条手工电弧焊。其它各厂的情况大体相似。而对于杵梁结构形式的铁路桥或公铁两用桥，主要焊接方法仍是埋弧焊，例如，1995年建成的孙口黄河大桥，埋弧焊约占70%，CO2焊接法仅占约3%；2000年建成的芜湖长江大桥，埋弧焊方法约占60%，CO2焊接法约占15%。为了根部熔透和背面成形，广泛应用了陶质衬垫。已经配备有焊枪可摆动
27、的CO2自动焊机、用于U形式肋与桥面板角焊缝的双头CO2自动焊机等。但与国外相比较，中国高效焊接方法的应用还比较单一，主要是CO2焊接法和埋弧焊接法。国防大学外很重视高效焊接方法的开始和应用，常用TIG焊实施根部焊道的单面焊双面成形来代替衬垫焊；除使用Ar/CO2(82/18)混合气体，即Ar/He/CO2/O2四种气体相混合的混合气体，并已应用于焊接钢桥。另外，在U形肋与桥面板焊接时则采用了六头自动焊机。焊接机器人已在国外应用于桥面板构件的焊接。在这方面，与国外相比还有差距。 在焊接材料方面，一个突出的变化是药芯焊丝的应用逐渐增多，例如，宜昌大桥焊接中，CO2焊接时完全使用药芯焊丝，用量为2
28、10吨，占该桥用钢量的1.9%。军山大工业桥的情况相同，药芯焊丝占该桥用钢量的1.8%。目前，高韧性和工艺性能优异的焊接材料的开发稳定供货， 是进一步提高焊接钢桥质量的重要因素之一。2.4、船舶焊接技术发展趋势船舶焊接作为一种传统的船舶制造工艺技术，在进入21世纪后遇到了新的机遇和挑战。先进制造技术的蓬勃发展，对船舶焊接技术的发展提出了越来越高的要求，使船舶焊接技术在广度和深度方面均产生了质的飞跃。就船舶焊接技术而言，一方面在21世纪前期仍将在目前传统船舶焊接技术的范围内继续提高与改进；另一方面，新钢材、新焊材、新焊接工艺、新焊接设备等的出现，可能在21世纪20年代左右对船舶焊接技术产生重大影
29、响。目前国外船舶焊接技术的发展主要表现为：船舶焊接机械化、自动化水平不断提高，具有高参数、高寿命、大型化等特征的船舶焊接制品不断出现，船舶焊接结构设计革新程序迅速提升，船舶焊接新工艺、新方法不断出现，投入生产实际应用的周期大为缩短；高效、优质船舶焊接材料及焊接设备系列化均攀上新台阶，船舶焊接标准体系日趋完整、科学。2.4.1、用于船舶建造的钢材 在21世纪的前期，由于冶金工艺的进步，特别是纯洁化、微合金化和控轧控冷高密度位错的超强力轧制可变强磁场、精密热处理等技术以及制成的超细晶粒钢等材料在钢铁企业的推广，将使各种用于船舶与钢结构的钢材的可焊接性更好，不易产生焊接裂纹，并可以采用大热输入焊接，
30、为全力追求焊接自动化和高效焊接技术奠定基础。据预测，进入21世纪头20年，市场将会提供经济适用的新一代高强度（800兆帕1500兆帕）钢材品种。可以设想，随着新一代高强度钢材的大量推广使用，21世纪将会朝着所谓“薄板组合时代”前进，这必将引起常规焊接工艺与焊接材料技术的重大变革。2.4.2、船舶焊接材料 在近几年间，船舶焊接材料最明显的变化是气体保护焊丝用量在全部焊接材料用量中所占的比例大幅度上升。欧洲造船企业大力推广应用“实芯焊丝+混合气体保护焊”，而日本和韩国却大力推广应用“药芯焊丝+CO2气体保护焊”。对这二者的应用效果及成本核算各有各的说法。欧洲船厂认为实芯焊丝适应性较强，焊接成本划算
31、，可应用于自动化焊接。日本认为药芯焊丝具有高效率、工艺性等特点，可以在150350安培的电流范围内正常施焊，使用起来更方便。尤其是角焊缝专用的金属型药芯焊丝，应用它可以获得比普通药芯焊丝焊脚大的焊缝，很适合大型或超大型船舶制造中的焊接。近年来，日本还考虑开发适合船厂需要的各种类型高效率的药芯焊丝，如高效率立向焊接专用渣系药芯焊丝等。为了保护环境，减少焊接时的污染物质与废弃物，国外近年来用于气体保护焊的金属粉型药芯焊丝发展很快，这些产品熔渣少，可使焊渣飞溅减少30%40%，焊接烟尘减少30%35%，施焊工艺和焊缝力学性能都很好。下图为最近由日本新日铁熔接工业研究所开发出来的被称为SX-1系列的新
32、一代无缝药芯焊丝。这种新型无缝药芯焊丝，其药芯药的含量要比原来的一些金属型粉芯的药芯焊丝少1/2，中间药粉的主要成分是脱氧剂、电弧稳定剂以及一些合金元素。这种新型的无缝药芯焊丝渣剂少，可以适合全位置焊接。由于这种焊丝焊渣飞溅的金属颗粒很小，因此可以在焊接电流较宽的范围内施焊。在150550安培土范围内，焊丝给送速度为6米/分30米/分，焊缝的金属性能好，扩散氢含量达2.2毫升/100克。该焊丝受到国际造船界的好评。最新研究动向表明，用于船用钢焊接的熔渣型药芯焊丝是高效全位置焊药芯焊丝，其在药芯中增加了脱氧剂（硅、铝等），脱氧剂通过降低被熔化金属的含氧量而增加粘度，向造渣剂中添加氧化铝则提高了熔
33、渣粘度和凝固点，增强被熔化金属的抗力。这些特征在自动化焊接操作中起了良好的作用。用于全位置低温韧性好的药芯焊丝，以日本神户制钢的DW-55L和DW-55LSR药芯焊丝为代表。其近几年技术发展方向是：通过提高熔渣的碱度或者在焊丝中添加适当数量的脱氧剂（如镁）来减少焊缝金属的含氧量，从而使其更容易达到淬火效果；通过复合添加钛和硼，使焊缝金属结构发生相变，促进粗大晶粒细小化；也可以通过减少焊缝金属中沉淀硬化型元素（铌、钒等）的含量，解决钢板焊接热处理后不能保持低温韧性这一困扰船舶工业多年的难题。由于低温钢用熔渣型药芯焊丝在这些技术上得到了发展，具有了优良的断裂韧性，同时又保持了高效率和良好的焊接性，
34、所以已被成功地应用于海洋结构、液化石油气（LPG）船以及低温用压力容器等不同领域。2.4.3、船舶焊接设备1.船舶平面分段装焊生产线引入新概念船舶焊接设备基本的平面分段生产线已沿用了30年，但近10年来引入了新的概念，如增加了焊接、控制、操作及机构定位系统，综合起来形成高质量、低成本焊缝。德国Ogden公司就设计了带有9级磁铁的电磁性平台，专门用于平面分段拼板工位。2.肋板安装焊接工艺设备这是专门用于平面分段上安装肋板的高效焊接装置，德国的KVaerner Warnow 船不久前装备了Pamamex公司提供的12米宽的平面分段生产柔性线，它既适用于船舶结构焊接又适应于海洋结构物的焊接。3.PE
35、MA-VWS垂直焊工艺装备Pamamex公司推出的该焊机被安装在移动门架上，主要用于双层底舱壁结构的垂直焊接。这种焊机可以同时焊成4条垂直焊缝，并具有自动调节平台高度的功能。4套ESAB、MIG焊枪由一个摆动环支承，并且还装一个适用于要求较大焊缝厚度的可编程控制的振荡系统，焊接部件通过一束激光射线进行定位，据称这种焊接系统的生产效率相当于810台手工焊机或2台焊接机器人的效率。4.NH-HISAW四电级高速埋弧单面焊设备该设备的焊接速度是普通单面埋弧焊的2.5倍。5.曲面外板的单面焊接机器人工艺装备最近，日本已开发出难度极大的曲面分段装焊的焊接机器人。该设备具有4轴检测，NC门架控制焊接机器人
36、进行曲面拼板自动焊接。这台焊接机器人用双丝CO2保护单面焊，前丝采用实芯焊丝，后丝采用药芯焊丝。这种焊接方法与以往的FAB埋弧焊法相比速度提高近2倍。6.双丝MAG高效角焊工艺装备最近，日本大阪电气和日本大阪大学联合科学研究共同研制推出一种高效双丝GMA角焊工艺及装备。该焊接工艺及装备可应用于高速角焊，在焊接速度高达4米/分的条件下也不会出现咬边现象，而且在倾角斜坡小于200的情况下也能正常进行焊接。其焊接原理是：第一根焊丝采用大电流确保熔深，随后的第二根焊丝可获得美观的焊缝外观，其成型的最大焊角尺寸可达到10毫米。为了获得稳定的焊接效果，该设备还具有脉冲电流控制系统，既可保持焊丝熔滴过渡的稳
37、定又可减少焊渣飞溅。7.船舶焊接机器人的应用工艺装备日本钢管公司已全部用焊接机器人进行船舶建造的自动化和无人化焊接。8.船舶特种焊接技术的发展趋势搅拌摩擦焊在造船中的应用 最近由英国TW1所发明的搅拌摩托焊（Friction sfir welding）已成功地焊接了铝、锌、镁、铜等材料，并可焊25毫米以下的钢材，这是一个很吸引力的焊接新方法。这一方法可广泛应用于经济建设和军事工程的一切领域。激光焊接 在船舶建造中获得应用的有两种类型的激光器，一种是CO2激光器，另一种是YAG激光器。最近在船舶结构中出现了夹层平面分段结构，而运用激光焊接夹层平面分段则具有抗拉强度高、施工方便、成本比常规的平面分
38、段低等优点。目前，德国Meyer、Werft公司已应用激光焊接设备生产游船及其他客船上非主力结构甲板和上层建筑。激光+MIG、激光+MAG、激光+等离子等复合焊接 这是最近几年来奥地利的Fronius公司正在研发的激光复合焊接工艺与装备。它可以加大焊接厚度，提高焊接效率，同时也可以更好地适应船舶大型构件装焊过程中装备间隙的变化。但该工艺及装备尚在研究之中，还未有生产应用的报道。2.5.汽车制造焊接技术发展趋势汽车的发动机、变速箱、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。在汽车零部件的制造中，点焊、凸焊、缝焊、滚凸焊、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊、钎焊具有生产量大，自
39、动化程度高，高速、低耗、焊接变形小、易操作的特点，所以对汽车车向薄板覆盖零部件特别适合，因此，在汽车生产中应用最多。在投资费用中点焊约占75%，其他焊接方法只占25%。 随着汽车工业的发展，汽车车身焊装生产线也在逐渐向全自动化方向发展实现自动化的前提是零部件制造精度要很高，希望焊接变形最小，焊接部位外观要清爽，故要求焊接技术越来越高。我国面临加WTO的机遇和挑战，焊接方面新技术的推广应用对汽车工业的品牌提升有着极其重要的作。2.5.1、汽车工业中焊接新技术的应用现今，汽车工业中的先进焊接技术很多，这里只列举出气体保护焊接技术和等离子焊接技术。1、气体保护焊接技术（1）表面张力过渡的波形控制法
40、方法的关键是用2个电流脉冲完成1个熔滴过渡，第1个电流脉搏冲形成熔滴并使之长大，直至熔滴与工件短路；第2个电流脉冲是1个短时窄脉冲并不断检测其di/dt，同时控制电流脉值，以产生适当的电磁收缩力，使熔滴颈部收缩变细，最后靠熔池表面张力拉断，完成1个熔滴过渡而不产生飞溅。（2）逆变电源波形控制 利用逆变电源良好的动特性和灵活的可控性，采用波形控制，在短路阶段初期抑制电流上升，以减少电磁力在刚形成小桥时熔滴过渡的阻碍和爆断，减少大颗粒飞溅，并利于熔滴在熔池摊开；当熔滴在熔池摊开后，使电流迅速成上升，以加速形成缩颈，以后再慢速上升到一校低峰值，使小桥爆断时飞溅减少。（3）氩弧焊接技术 氩弧焊有非熔化
41、极（TIG）和熔化极（MIG）两种，均用于汽车工业有色金属和高合金钢焊接中。为了改善CO2气体保护焊的成形和减少飞溅，采用加入80%或20%Ar的混合气体保护焊。2、等离子体的应用氩气保护的等离子焊接切割早已在和业应用，主要用于合金钢和有色金属加工。目前空气等离子切割已普遍应用于一般钢铁和有色金属的切割，国内铁路客车厂引进了水下等离子切割，以减少变形和提高精度。发动机气阀体早已采用填充圈等离子焊接。近十几年来粉末等离子堆焊有很大发展，可进行小熔合比的薄层料精细堆焊，能堆焊各种特种合金表面。2.5.2、汽车工业焊接的总体发展趋势1、发展自动化柔性生产系统工业机器人，因集自动化生产和灵活性生产特点
42、于一身，故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。由下图可见，机器人在轿车中的使用量正在迅速上升。焊接生产线要高度自动化，广泛采用6自由度的机器人，且机器人具有焊钳储存库，可根据焊装部位的确良不同要求或焊装产品的变更，自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人驾驶的更具柔性化的感应导向小车。2、发展轻便组合式智能自动焊机近年来，国内的汽车制造厂都非常重视焊接的自动化。如一汽引进捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上。各条线都由计算机（可编程控制器PLC-3）控制，自完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G6
43、0肘节式机器人61台进行，机器人驱动由微机控制，数字和文字显示，磁带记录仪输入和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化水平，既改善了工件条件，提高了产品质量和生产率，又降低材料消耗。类似高水平的生产线，在上海、武汉等地都有合资及引进，包括了德国、美国、法国和日本的先进汽车制造技术。但这些毕竟还远不能适应我国民族汽车工业迅速发展的需要，我们必须坚持技术创新，大力加速发展高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备，发展应用机器人技术，发展轻便灵巧的智能设备，建立高效经济的焊接自动化系统，必须用计算工机及住处技术改造传统产业，提高档次。2.6、航空焊接技术的发展与未来2.6.1、
44、国内外先进连接技术发展现状先进连接技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。20世纪初电弧应用于焊接产生了电弧焊，在造船、汽车、桥梁、航空航天等工业，创造出了许多大型焊接结构，使焊接成为一种重要的连接技术。20世纪中期，电子束、等离子弧、激光束相继问世， 高能束连接技术应运而生，其应用如航空发动机的电子束焊接，立即创造出了明显的经济和社会效益。 新型材料的出现对连接技术提出了新的课题，成为其发展的重要推动力。 许多新材料，如耐热合金、钛合金、陶瓷、金属基/陶瓷基/树脂基/碳碳复合材料等的连接，特别是异种材料之间的连接，采用通常的焊接方法无法完成，扩散焊、摩擦焊、超塑成形扩散连接、液相扩
45、散焊、活性钎焊、高性能粘接与机械连接等方法应运而生，解决了许多过去无法解决的材料连接问题。 新产品、新构件和新器件对连接技术提出了新的要求，促进传统连接技术的不断改进与连接技术的创新，以适应发展的要求，如微连接技术、精密钎焊技术、加活性焊剂的氩弧焊及电弧激光等复合能源高效焊技术等。 焊接制造工艺由于其工艺的复杂性，以及对劳动强度、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对于机械化、自动化、智能化的要求极为迫切。目前电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程的自动化与智能化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中，近20年来，在自动焊接技术方面已取得许多研究与应用成果。 （1） 国
46、外情况航空发动机结构中广泛采用了各种焊接技术。焊接结构件在喷气发动机零部件总数中所占比例已超过50%，焊接的工作量已占发动机制造总工时的10%左右。 在飞机结构中，F111的机翼支承梁（钢结构）和狂风、F14的钛合金中央翼翼盒、机翼盒形梁及整体壁板结构等重要的结构上采用了焊接技术。F22后机身前后梁采用了热等静压钛合金铸件的电子束焊接结构，原苏联20世纪60年代研制的米烙25机体结构的80%（结构重量）是焊接的，焊缝长达4000多m，焊点达到140万个。苏27飞机，大量采用了钛合金材料和焊接技术（60多项发明创新），是其保证飞机性能和减重的决定性因素。用氩弧焊、电子束焊制造了米格29的机身整体
47、油箱和米格33的机头（含座舱）。该油箱与原苏联D16铝合金铆接油箱相比，减重24%。其中，由于1420铝锂合金的密度小，减重12%（若重新设计，可减重15%16%）；另12%是因为焊接结构省掉金属重叠部分、铆钉、螺栓和密封胶。该油箱可在机场条件下修理，因为该结构补焊后无需热处理工序。 俄罗斯皮列亚宁院士1990年在我国讲学时曾说过：“用发展的眼光看，其前景将出现全焊接结构的飞机，不仅可省掉重达几吨的密封件，更重要的是焊接过程比铆接过程更易于实现自动化。” （2） 国内情况 20世纪60年代以来，国内设计的飞机上采用焊接结构越来越少，飞机厂除增添了几台氩弧焊机（含脉冲氩弧焊）、三相低频或二次整流点缝焊机和个别真空充氩弧焊设备外，三四十年一切如故，车间及设计陈旧不堪，技术水平下降。MD-82飞机的生产除导管感应钎焊和薄板TIG焊、点缝焊外，其余变化不大。 引进苏27的生产权使国内航空界受到极大的震动。其机体的焊接组件部件近千件，涉及的零件近万件，几乎遍及整个飞机机体。重要
