焊接工程及產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及趨勢（Z）

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 現(xiàn)在，我國不只是世界機械制造業(yè)大國，也是一個結(jié)構(gòu)制造業(yè)大國，我國在2004年用鋼量量達(dá)3.1億噸(包栝國產(chǎn)和進(jìn)口)有1.6億噸用于焊接結(jié)構(gòu)，占用鋼量的51%(歐美等發(fā)達(dá)國家占60%)。根據(jù)有關(guān)調(diào)查機械制造業(yè)焊接結(jié)構(gòu)用鋼占用鋼量45%左右，而金屬結(jié)構(gòu)制造業(yè)要占用鋼量90%左右，而用鋼量卻為機械制造、汽車、造船、鐵道、家電、石油化工和集裝箱等行業(yè)用鋼量的2倍。 但至今我國焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品大多屬于高消耗、低附加值產(chǎn)品，很多產(chǎn)品處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端。一些高端產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)和主要設(shè)備受制于人。例如高端的焊接設(shè)備、特殊性能的焊接結(jié)構(gòu)材料及焊接材料和重要焊接結(jié)構(gòu)的很多新型焊接技術(shù)還依賴于進(jìn)口。傳統(tǒng)的焊接結(jié)構(gòu)工業(yè)是一個大量耗能、耗材、工作環(huán)境差和自動化程度低的行業(yè)。因此用新能源、信息化和自動化技術(shù)來改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和學(xué)科是一個必然的發(fā)展趨勢，在實現(xiàn)新型工業(yè)化、建設(shè)節(jié)約型社會和和諧社會中顯得十分重要。 

    1 焊接工程及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 

    焊接已由一個單一的加工工藝發(fā)展成為有科學(xué)基礎(chǔ)有廣泛應(yīng)用范圍和前景的焊接工程和焊接產(chǎn)業(yè)，在這些產(chǎn)業(yè)中，焊接在其中占有重要地位，是決定其產(chǎn)品使用安全的關(guān)鍵。有些直接出焊接產(chǎn)品或在現(xiàn)場裝焊接后投入使用，有些是作成主體結(jié)構(gòu)然后在其上安裝動力和機電設(shè)備后應(yīng)用， 有焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全保證在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的情況下，主要決定與焊接聯(lián)結(jié)部位的結(jié)構(gòu)、材料匹配、工藝設(shè)計、先進(jìn)的焊接制造工藝及設(shè)備和準(zhǔn)確的無損檢測技術(shù)，這些都決定了焊接聯(lián)結(jié)部位的的內(nèi)在和外觀質(zhì)量，形成了分布在各工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)部門各具特色的焊接結(jié)構(gòu)行業(yè)，同時也形成了結(jié)構(gòu)焊接需要的焊接設(shè)備行業(yè)和焊接材料行業(yè)。這些行業(yè)是互相關(guān)聯(lián)促進(jìn)的行業(yè)。焊接結(jié)構(gòu)已有日新月異的發(fā)展:在裝備制造業(yè)結(jié)構(gòu)中用焊接結(jié)構(gòu)局部或全部代替鑄件或鍛件結(jié)構(gòu)和由局部鑄件或鍛件焊接成組合結(jié)構(gòu)是大重型結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向，可大大節(jié)約大型鑄鍛車間及其設(shè)備的基本建設(shè)投資和生產(chǎn)過程的能源消費，同時還可縮短生產(chǎn)周期；在各種建筑行業(yè)廣泛采用鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可達(dá)到大跨度、輕自重、工廠造、設(shè)計優(yōu)、工程在建周期短、環(huán)境污染少， 基礎(chǔ)費用省，折除后材料可循環(huán)使用，因而符合目前綠色制造和資源循環(huán)利用建設(shè)節(jié)約型社會的大潮流。目前我國微電子及IT行業(yè)中的發(fā)展，高強有色金屬、光釬、超導(dǎo)和復(fù)合材料及高分子材料的應(yīng)用，都對焊接工藝、設(shè)備和材料提出了很多新的要求，因而得到了相應(yīng)發(fā)展。 

    在計劃年代焊接結(jié)構(gòu)、焊接材料和焊接設(shè)備企業(yè)，分屬各工業(yè)部，條塊分割，互不通氣，而國外冶金企業(yè)就有專門研究焊接性能和焊接強度的研究部門來研就開發(fā)焊接結(jié)構(gòu)用鋼，為用戶提供全套資料和配套的焊接材料，為用戶使用創(chuàng)造了良好條件。國外的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)往往生產(chǎn)各種焊接結(jié)構(gòu)。 國外的焊接設(shè)備和材料很多是在一個公司生產(chǎn)。如英國焊接合金有限公司和美國林肯焊接設(shè)備公司就同時提供多功能組合式自動焊機和相應(yīng)的藥芯焊絲。目前國內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)也有綜合化的趨勢，如橋梁廠造龍門起重機，造船廠和橋機廠也造橋。但焊接設(shè)備和材料的產(chǎn)業(yè)還沒有綜合化的趨勢。如何把焊接結(jié)構(gòu)、焊接材料和焊接設(shè)備以市場為導(dǎo)向，以信息化為核心，形成產(chǎn)業(yè)鏈，相互依存配合和合作，共同發(fā)展是一個急待解決的問題。 

    2 焊接切割新能源應(yīng)用 

    我國是一個能源消耗大國，焊接行業(yè)又是一個耗能大戶，因此采用新能源焊接及切割以節(jié)能就十分重要。應(yīng)用最多的電弧焊采用IGBT逆變電源已有較多的推廣，起到了很大的節(jié)能效果，但在埋弧焊等大功率電源應(yīng)用才剛開始，其它如接觸焊電源、等離子電源、熱噴涂電源還待開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展，逆變電源更加速焊機本身及其焊接過程控制的數(shù)字化、智能化和精密化。電渣焊是例用電弧熔化焊劑形成的渣池電阻在大電流通過時產(chǎn)生的電阻熱。應(yīng)用最廣的氧乙炔火焰氣焊、氣壓焊、噴涂和切割看起來耗能很少，但所用電石卻是一種耗能很大的產(chǎn)品，如推廣氫氧切割可起到節(jié)能和環(huán)保的效果，目前已有用IGBT逆變電源電解水的有氫氧切割設(shè)備，但還較少推廣應(yīng)用.高壓水切割是一種節(jié)能新技術(shù)，現(xiàn)已有研究開發(fā)和應(yīng)用。高能束(激光、電子束和離子束)和超聲焊接也節(jié)能，但目前還只在一些特殊情況下使用。摩擦焊是一種非常節(jié)能的焊接方法，但只能用于桿管件焊接，應(yīng)用不多；攪拌摩擦焊是一種很新的焊接方法，可用于各種接頭焊接，但目前還只限于有色金屬的焊接，如能提高摩擦頭的硬韌性，可望推廣到鋼材的焊接。爆炸焊接也是一重很好的節(jié)能的焊接工藝，特別是用于管道和復(fù)合板的焊接。太陽能焊接還未見應(yīng)用。由此看出焊接領(lǐng)域往往是一些新能源和新技術(shù)應(yīng)用的先驅(qū)，而且由此而來的是焊接方法、工藝和設(shè)備的巨大進(jìn)步，使焊接結(jié)構(gòu)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能和節(jié)材，甚至解決一些新材料和新構(gòu)難以解決的焊接問題。 

    3 提高焊接質(zhì)量和效率的主要途經(jīng) 

    不同熱源對焊接部位加熱加壓結(jié)合或焊接部位在一定保護情況下熔化結(jié)晶結(jié)合，以手工、半自動或自動方法形成焊接接頭，其不同組合可形成幾十上百種焊接方法，就需要相應(yīng)的焊接設(shè)備。焊接電源或能源設(shè)備的多頭化、多弧化、脈沖化及其數(shù)字花精密化控制實現(xiàn)和是實現(xiàn)多頭焊、多弧焊、多絲焊、脈沖焊和熔滴過渡控制等，可提高熱效率和能量利用率，可在保證優(yōu)質(zhì)的條件下提高焊接效率和節(jié)約能源，以我們用常用電流的多種焊接方法比較，手工焊/細(xì)單絲焊/細(xì)雙絲填絲焊/細(xì)雙絲雙弧焊/細(xì)雙絲三弧焊的生產(chǎn)率比為1/1.6/2.4/2.8/3.1，其能量利用率為1/1.6/1.9/1.8/2.有資料表明雙絲填絲MIG氣保護焊其生產(chǎn)率提高更多，比單絲焊時提高2倍。按不同工件需要用不同能源組合(如熱絲TIG焊、TIG-MIG焊、激光-MIG焊、預(yù)熱填絲CO2氣保護焊等)也可大幅度提高焊接效率和節(jié)約能源。焊接過程自動化智能化和組裝焊接一體化是目前提高質(zhì)量和生產(chǎn)率的主要途徑，這就依賴于計算機和信息化技術(shù)的支持，發(fā)展一些特殊焊接設(shè)備及專用工藝裝備，目前這些方面與國外還有很大差距。另一方生產(chǎn)過程的信息傳輸和管理，進(jìn)一步的深化是將設(shè)計-放樣-下料-焊接綜合一體化，是整個焊接結(jié)構(gòu)制造過程優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材的重要方向.例如，鋼管空間桁架鋼橋， 鋼管相關(guān)線的人工畫線、切割坡口和焊接是費工費料，質(zhì)量難保證，如用FastFRAME空間網(wǎng)架計算軟件，只要一兩個工程師用設(shè)計接點單元數(shù)據(jù)輸入信息就可完成網(wǎng)架生成和各管件相關(guān)線的切割程序用數(shù)控切割機下料和數(shù)控焊機焊接可優(yōu)質(zhì)快速完成。 

    4 發(fā)展新型焊接材料的匹配與高效化 

    在熔化焊中，焊接材料與結(jié)構(gòu)材料和焊接方法設(shè)備的匹配是決定焊縫內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵已為人所共知。但對于提高生產(chǎn)率方面卻一般不易理解。

    由于自動焊時可利用干伸長部分電阻熱的貢獻(xiàn)，將粗絲焊改為細(xì)絲焊可顯著提高效率和節(jié)約能量，如直徑2mm焊絲代5mm焊絲500A埋弧焊時效率可提高一倍，能耗能降低70%，現(xiàn)在的氣保護焊焊絲直徑在2mm以下，其效果就更加顯著。藥芯焊絲焊接是近年來發(fā)展最快的焊接方法，能彌補CO2焊接的很多不足，其特點是熔敷率高，熔深大，成型好，飛濺及氣孔傾向小，而且在各種位置焊接時焊接電流和熔敷率變化不大，對發(fā)展全位置自動焊十分有利。藥芯焊絲焊適合焊接各種鋼材和鑄鐵的半自動焊和自動焊，其高效節(jié)能節(jié)材的效果也很明顯。用常用電流的幾種焊接方法比較，藥芯焊絲焊/實心焊絲氣保護焊/手工焊，填充金屬量比為1/1.3/2.7，焊材消耗比為1/1.1/3.6，作業(yè)時間比為1/1.2/11，電能消耗比為1/1/2。即使這樣，我國應(yīng)用還不是很普遍，急待宣傳推廣，設(shè)備有待配套， 藥芯焊絲的質(zhì)量有待提高，品種急待擴充。 

    5 用計算機及信息科學(xué)技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及工程科學(xué)技術(shù) 

    用計算機及信息科學(xué)技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)及工程科學(xué)技術(shù)是實現(xiàn)新型工業(yè)化的必經(jīng)之路。焊接科學(xué)和焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)都是傳統(tǒng)型的，但在應(yīng)用高新技術(shù)和計算機及信息技術(shù)方面得到很快發(fā)展(如圖)。焊接技術(shù)的計算機仿真是利用物理或數(shù)學(xué)模型對實際系統(tǒng)進(jìn)行試驗研究，使焊接科學(xué)技術(shù)研究變?yōu)椤袄碚?計算機模擬-生產(chǎn)應(yīng)用”循環(huán)，使其分析逐步由定性到定量。計算機仿真則是對實際生產(chǎn)或工作系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型和仿真模型進(jìn)行計算及試驗達(dá)到其系統(tǒng)改進(jìn)提高的目的。因此計算機模擬及仿真是焊接科學(xué)與工程的研究和創(chuàng)新的重要基礎(chǔ).焊接結(jié)構(gòu)分析是焊接工程中計算機及信息科學(xué)技術(shù)應(yīng)用最早的領(lǐng)域，主要是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)材料及施工方案的優(yōu)選、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布及應(yīng)力集中的有限元分析和預(yù)防斷裂及安全評定的有限元及斷裂力學(xué)分析，這是提高結(jié)構(gòu)質(zhì)量、水平和提高安全度的基礎(chǔ).最優(yōu)化技術(shù)是用計算機研究和解決在一切可能的方案中尋求最優(yōu)方案的科學(xué)方法，實際上是根據(jù)一定數(shù)學(xué)摸型和目標(biāo)函數(shù)在一定約束條件下求極大極小問題，可廣泛用于焊接工程很多方面以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能和提高經(jīng)濟效益的目的。焊接專家系統(tǒng)是利用已往專家的知識庫利用開發(fā)機通過與現(xiàn)場工程師人機對話來快捷地解決工程問題。最優(yōu)化技術(shù)和專家系統(tǒng)是尋求最佳工程方案的最好手段.焊接自動化是最直接應(yīng)用最廣泛投資最大的領(lǐng)域，是基于焊接科學(xué)與工程、焊結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析和焊接新技術(shù)采用的總和。高度自動化首先是根據(jù)某項任務(wù)， 用高度的信息技術(shù)包括設(shè)計、生產(chǎn)和管理一體化的綜合生產(chǎn)系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），其中包括計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造(CAM)、工廠自動化（FA）和事務(wù)處理自動化（OA）等，充分利用計算機和信息產(chǎn)業(yè)的成果來完成自動化系統(tǒng)，這對一個資金雄厚的大批量生產(chǎn)的高端產(chǎn)品的企業(yè)不這樣作就難以進(jìn)入世界群強之林。但對大多數(shù)企業(yè)還必需采用適用新技術(shù)進(jìn)行低成本自動化，即在關(guān)鍵工序采用單機自動化和專機自動化甚至焊接機器人，在非關(guān)鍵工序采用人力加機械組成生產(chǎn)線，同時盡可能的采用計算機信息技術(shù)及機電液一體化技術(shù)。 

    6 焊接技術(shù)人才的培養(yǎng) 

    焊接已由一個單一的加工工藝發(fā)展成為有科學(xué)基礎(chǔ)有廣泛的應(yīng)用范圍和前景的焊接工程和焊接產(chǎn)業(yè).而原來的焊接專業(yè)除哈工大保留外，其余各校合并到材料科學(xué)與工程或材料加工工程，除少數(shù)作為一個方向培養(yǎng)外(我校設(shè)此方向)，多數(shù)要照顧到多方向，專而不精的通才，而在近年來要人單位還是還是按專才需要要人，其中以焊接人才需求最大，以我校多次供需見面會看，僅由不足100的單位需求統(tǒng)計，供需比達(dá)1/3，在學(xué)生精心挑選情況下，就業(yè)率還達(dá)到100%。我認(rèn)為焊接人才與現(xiàn)存的”焊接技術(shù)與工程”專業(yè)比，服務(wù)對象應(yīng)由機械制造業(yè)擴大到各種結(jié)構(gòu)制造及安裝業(yè)，從專業(yè)要求作到通多精一，從學(xué)科結(jié)構(gòu)看要加強計算機、自控和信息科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)和與專業(yè)學(xué)科結(jié)合。我�，F(xiàn)正在材料加工工程及控制專業(yè)中按此方向來培養(yǎng)本科人才，同時在獲準(zhǔn)在材料加工工程以外設(shè)立信息化制造工程碩士點和博士點，培養(yǎng)信息化制造及加工工程人材，以適應(yīng)對傳統(tǒng)學(xué)科和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)信息化改造和現(xiàn)代工業(yè)化需要的高級創(chuàng)新研究開發(fā)人才。

szsszs

好!謝謝！!

wencjp1016

是不是跟國際接軌啊

紅帆船

哈工大在焊接方面對人才的培養(yǎng)的確有可取之處，我原來的公司就有哈工大的研究生在實驗室實習(xí)，既彌補了工廠設(shè)計中理論知識的不足，又使學(xué)生得到了理論聯(lián)系實際的鍛煉。這樣的人才不受企業(yè)歡迎才怪。