焊接技術(shù)的新進(jìn)展

焊接技術(shù)的新進(jìn)展

焊接技術(shù)自發(fā)明至今已有百余年的歷史，工業(yè)生產(chǎn)中的一切重要產(chǎn)品，如航空、航天及核能工業(yè)中產(chǎn)品的生產(chǎn)制造都離不開焊接技術(shù)。當(dāng)前，新興工業(yè)的發(fā)展迫使焊接技術(shù)不斷前進(jìn)，如微電子工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了微型連接工藝和設(shè)備的發(fā)展；陶瓷材料和復(fù)合材料的發(fā)展促進(jìn)了真空釬焊、真空擴(kuò)散焊、噴涂以及粘接工藝的發(fā)展。所以焊接技術(shù)將隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

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、等離于、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)展可概括為三個方面：首先是對現(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。

2計算機(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、焊接符號檢索數(shù)據(jù)庫、焊接工藝評定數(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焊接機(jī)器人和智能化

焊接機(jī)器人是焊接自動化的革命性進(jìn)步，它突破了焊接剛性自動化的傳統(tǒng)方式，開拓了一種柔性自動化新方式，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24小時連續(xù)生產(chǎn)；可在有害環(huán)境下長期工作，改善了工人勞動條件；降低了對工人操作技術(shù)要求；可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動化；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化程度，除了控制電弧對焊縫的自動跟蹤外，還應(yīng)實(shí)時控制焊接質(zhì)量，為此需要在焊接過程中檢測焊接坡口的狀況，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階段，但有著廣闊前景，是一個重要的發(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。

4提高焊接生產(chǎn)率

提高焊接生產(chǎn)率是推動焊接技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動力。提高生產(chǎn)率的途徑有二個方面：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。例如三絲埋弧焊，其工藝參數(shù)分別為2200AX33V；1400AX40V1100AX45V，采用坡口截面較小，背面采用擋板或襯墊，50－6mm的鋼板可一次焊透成形，焊速達(dá)到0．4m／min以上，其熔敷效率是手弧焊的100倍以上。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，均可采用對接形式。例如，鋼板厚度由50－300mm，間隙均可設(shè)計為１３mm左右，因而所需熔敷金屬量成數(shù)倍、數(shù)十倍地降低，從而大大提高了生產(chǎn)率。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跟蹤處于坡口中心線上。為解決這兩個問題，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，可采用對接接頭，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。