焊接技術認識與發展

陳華偉

【摘 要】焊接技術作為材料成型重要手段之一，是現代工業生產中不可缺少的重要金屬加工工藝。廣泛應用于機械、冶金、建筑、船舶、石油化工、騎車、電力、電子、鍋爐和壓力容器、航空航天和軍工等產業部門。焊接要考慮那兩個問題，怎樣才能焊上，怎樣才能焊好。對于發展最早，應用最廣的焊條電弧焊來說，有著操作靈活、方便，帶焊接都裝配要求低，可焊金屬材料廣等優點，但是也存在焊接質量不易保障，生產率低等缺點。隨著焊接技術向著自動化、柔性化和智能化方向發展。出現了埋弧自動焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊等常用電弧焊方法以及一些新興的從傳統的熔化焊接轉向固相焊接、精細焊接等特種焊接技術。

【關鍵詞】焊接特點;焊條電弧焊;智能化

被稱為“鋼鐵裁縫”的金屬焊接是一種不同于鉚接，螺栓連接，鍵連接、銷連接等的一種可以把兩種金屬工件在分子或原子層面緊密結合在一起的一種連接方式。雖然相對于直接澆注成型來說強度會差一些。但是對于石油化工機械中的一些化工容器、反應塔、加熱爐等，就需要利用大量的焊接了。

焊接結構有許多優點：焊接的接頭強度高、形式簡單，焊接應用范圍廣、應用場合多，適合制備密閉容器如油罐等，制造大型結構周期短、成本低。但是也有一些缺點：如焊接的結構容易產生氣孔、裂紋、夾渣等問題，對性能產生嚴重影響。焊接的應力和變形易造成裂紋產生，殘余應力對其穩定性也會造成極大影響。

焊接要考慮那兩個問題，怎樣才能焊上，怎樣才能焊好。在實驗過程中，老師講到我們我們之中沒有一個人能夠成功把兩塊金屬焊接在一起。我們實驗的是手工電弧焊：引弧方式采用敲擊法和劃擦法兩種方法。在引弧時我注意到很難控制好力度，利用劃擦法時動作太快容易發生焊條與焊件黏在一起的情況，或是上拉太快提的太高而引弧失敗。在運條過程中要保證運條角度和焊條擺動，在擺動時停留的位置也會影響焊接質量。應確保焊條一直處在焊縫中央，手腕擺動手不動。此外，在焊接時我發現，飛濺比較多。這是因為電弧過長，造成電弧不穩定，飛濺多，熔深淺，易產生氣孔。一條質量好的焊縫是由無數個大小一致而又連續不斷的熔池凝固而成的，就焊縫外觀質量來說，寬窄一致、高低相等、焊波均勻也是與熔池密切相關的。因此，形成正常熔池是操作的核心。

焊接技術發明至今已有百余年的歷史，工業生產中的大量重要產品，如石油化工、機械、航空、航天中產品的生產制造都離不開焊接技術。當前，新興工業的發展迫使焊接技術不斷前進，如全自動焊技術，以及焊接機器人。以及一些特種焊接技術。

在西氣東輸過程中應用的全自動焊技術：在西氣東輸工程中成功使用的外焊自動根焊技術有：PWT 自動根焊+RMS 自動焊填蓋技術和內焊機自動焊技術，自動焊技術在大口徑長輸管道建設上，擁有無可爭議的效率和質量優勢。[1]

進入了工業實用階段得焊接機器人技術：據統計，目前世界擁有的工業機器人中，25%～50%寫是用于焊接的，在汽車和金屬制品工業中尤為突出。在當今世界性大型的工業展覽會中可以看到在代表著人類智慧和進步的工業機器人的發展中，焊接機器人的應用總是占據引人矚目的地位。這表明了焊接技術正迅速地向著高度機械化、自動化的方向發展。[2]

焊接自動化是實現我國裝備制造業由大到強轉變的基石，是裝備制造業由粗放型、作坊式的經營模式向高技術、集約型轉變的重要標志。通過焊接自動化工藝技術裝備，可以提高

焊接加工效率和質量、降低能源和材料消耗、節約成本、減輕工人的勞動強度、改善作業環境，從而對提高企業核心競爭力，實現可持續性發展具有重要意義。我國焊接自動化的產業升級具有必然性，具體體現在以下方面：

（1）、提高焊接效率

焊接加工是中國制造企業最主要的加工手段之一，研究數據統計，以焊接工藝為主導的制造企業焊接工時約占產品制造總工時的 10%-30%，焊接成本約占產品制造總成本的 20-30%，企業從事焊接工作的人員數量約占全體員工的20-30%。提高焊接加工的自動化水平，對企業節約成本，提高效率并實現可持續性高速發展具有重要意義。以工程機械典型結構件為例，焊接機器人工作站的工作效率為手工焊接的5倍，大幅提高生產效率的同時降低了操作者的勞動強度。

（2）、提升產品質量

在采用手工焊接工藝的制造過程中，人工控制焊接過程（起弧、收弧、焊接軌跡及參數設置等）的不準確、不穩定導致焊縫成型不好，容易在焊接部位產生氣孔、裂紋、未熔合等缺陷。在采用自動化焊接工藝的制造過程中，電弧燃燒穩定，連結處成分均勻，焊縫成型好、焊縫接頭少、填充金屬熔敷率高。焊接工藝參數實現了自動化的存儲與輸出，可以保證工藝參數的準確性，保證特殊焊接要求的實現和焊縫質量的重現性。由于焊接自動化在提升產品質量方面具有優勢，自動化焊接已經開始逐步取代手工焊接成為焊接加工的主要方法。

（3）、降低營運成本

隨著勞動力成本的不斷上升，焊接自動化裝備性能、效率的不斷提高以及價格的逐漸降低，自動化焊接和手工焊接相比較長期來看具有成本優勢，同時，焊接自動化裝備具有的高效率、高穩定性優勢使得制造廠商可以較快的收回焊接系統的投入成本并提高焊接質量。

（4）、改善操作環境

手工操作的焊接作業被公認為是一種有害的作業工種，2002年由衛生部和勞動保障部公布的我國法定職業病目錄中，正式列入了電焊工塵肺、電光性眼炎等焊接職業病，同時還列入了對焊接職業可能產生危害的錳及其化合物中毒、一氧化碳中毒、職業性放射性疾病、電光性皮炎及金屬煙熱等職業病。焊接自動化裝備將手工操作變為自動化機械操作，操作工人遠離焊接現場，能夠避免上述職業病的發生，同時工人勞動強度也得到了極大降低。通過焊接自動化裝備與自動傳輸系統、自動化檢測等其他系統的配套，可組成自動生產線，能夠極大改善生產車間內的整體環境狀況。

中國改革開放30年經濟建設取得了巨大的進步，與焊接行業相關的各個領域這些年來進步非常快，中國的經濟條件、工業基礎、產業工人的技能和素質、企業的理念和管理水平也達到了較高的水平，所以中國焊接產業已具備了向自動化、智能化快速發展的前提條件。

近年來隨著制造業的蓬勃發展，提高焊接生產的生產率，保證產品質量，實現焊接生產的自動化和智能化越來越受到焊接生產企業的重視。自動化技術涉及到多個交叉學科，因此，焊接的自動化的發展必然帶來整個制造業生產效率的提高，其綜合應用的分析和研究，對促進現代科技體系的發展，具有一定的理論意義和實際意義。可以預測，中國焊接產業的自動化、智能化時代已經到來！

參考文獻：

[1] 吳立斌.管道焊接技術的發展及對未來的展望[J].2004年《電焊機》雜志增刊，2004：141.

[2] 張厚潑.中國焊接技術現狀及未來發展趨勢[J].《科學與財富》，2014，5：61

[3] 關橋.我國現代運載工具制造工程中的特種焊接技術[J].《與時俱進 追求卓越——中國機械工程學會焊接學會四十周年、中國焊接協會十五周年紀念文集》，2002：49

（作者身份證號碼：32091119681117155X）