我國工業(yè)焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析

蔣偉波

摘 要：在當(dāng)今社會，焊接技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了國家建設(shè)的各行各業(yè)。小至家用產(chǎn)品、大至航空航天設(shè)備，焊接技術(shù)無疑承擔(dān)起了社會發(fā)展的支柱。因此焊接技術(shù)水平的高低是評價一個國家先進制造業(yè)和科學(xué)發(fā)展水準(zhǔn)的一個重要標(biāo)志，焊接技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系到國家的競爭力。文章主要介紹了我國焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過對現(xiàn)狀的分析指出了我國焊接技術(shù)的發(fā)展前景，希望能夠為我國的焊接技術(shù)的研究與發(fā)展提供一定的思路。

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù)；激光焊接；發(fā)展趨勢

1 引言

焊接技術(shù)是一門非常重要的基礎(chǔ)工藝學(xué)科，它的發(fā)展離不開現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的支持。焊接技術(shù)雖然起步時間并不長，但是它的發(fā)展速度是不容小覷的。在近些年，隨著新材料、新能源的不斷出現(xiàn)，焊接技術(shù)如雨后春筍般飛速發(fā)展。新技術(shù)的采用給焊接技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，加強了焊接技術(shù)的工藝能力，同時也使焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍擴展至生活的方方面面。新技術(shù)、新思想已逐步滲透至入焊接，使焊接技術(shù)更上一層樓，發(fā)展的更迅猛。

2 我國焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 較長焊縫和厚板焊縫的焊接技術(shù)落后

在對鋼板進行焊接的過程中，長焊縫和厚板的焊接是不可避免的。焊接技術(shù)水平的高低、焊接的效率以及焊接質(zhì)量深深影響著產(chǎn)品的質(zhì)量以及產(chǎn)品的成本。除此之外，厚板的對縫焊接、箱形零構(gòu)件的整體焊接以及T型焊縫的焊接等的工作量是非常巨大的，對焊接技術(shù)要求十分嚴(yán)格。在焊接的過程中，焊縫第一層采用的是表面聲波（SAW）焊接技術(shù)。這種方法產(chǎn)生的垃圾廢渣不易清理。所以，焊縫的第一層通常采用表面聲波（SAW）蓋面和熔化極氣體保護焊（GMAW）打底相互結(jié)合的工藝來進行處理。使用這種方法的一個缺憾是焊接效率提高受限。在T型焊接和厚板相互對接的焊接過程中通常采用的是碳弧氣刨清根工藝技術(shù)。這種技術(shù)能夠使焊縫進行全熔透的焊接，但是增加了加工成本，也對焊接工藝人員的身體和焊縫質(zhì)量造成影響。

2.2 焊接技術(shù)自動化水平不高

一個國家要想發(fā)展強盛，必須依托于工業(yè)現(xiàn)代化、加工自動化。只有這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品才能節(jié)約加工成本，給社會創(chuàng)造出更多的福利。通過調(diào)查顯示國外的焊接自動化水平已經(jīng)達到80%，而我國的焊接自動化水平最多只占30%。絕大多數(shù)的焊接依舊是采用手工焊接來實現(xiàn)的。這就不可避免的拉開了我國與國外技術(shù)上的差距。隨著焊接件向重型化、大型化、復(fù)雜化的發(fā)展趨勢，手工焊接一定會成為發(fā)展生產(chǎn)的絆腳石。若想取得工業(yè)的迅速發(fā)展，自動化的焊接發(fā)展方向是必然的選擇。

2.3 焊接構(gòu)件易產(chǎn)生冷熱裂紋

冷裂紋指的是焊縫在冷卻的過程中，如果溫度下降到馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍以下，焊縫就會在焊接后立即出現(xiàn)。這種焊縫通常也叫做延遲裂紋。這種冷焊縫形成的必要條件是：焊縫接頭處存在擴散氫、具備淬硬組織、拉伸應(yīng)力較大并且密集。而熱焊縫是在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生的，又稱之為結(jié)晶裂紋或高溫裂紋。這些裂縫容易出現(xiàn)在裂縫的內(nèi)部，也易出現(xiàn)熱影響區(qū)。熱裂紋的形狀主要有橫向裂紋、弧坑裂紋、縱向裂紋、根部裂紋等等。熱裂紋是由力學(xué)和冶金制造過程中的因素一起作用才產(chǎn)生的。它形成的主要原因是由于焊接池中的低熔點共晶和雜質(zhì)共存致使晶體偏析。這樣裂紋的強度就非常低，極易產(chǎn)生裂紋。

2.4 焊接人員的專業(yè)技術(shù)水平不足

焊縫技術(shù)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量以及整體鋼結(jié)構(gòu)的業(yè)務(wù)流程。鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品被應(yīng)用到了幾乎所有領(lǐng)域，了解焊接的相關(guān)技術(shù)是對技術(shù)操作人員的基本規(guī)定。要求操作人員熟練掌握自身業(yè)務(wù)水平是對其的最起碼的要求。而我國的焊接技術(shù)人員對業(yè)務(wù)水平了解的太少，與對行業(yè)需求存在非常大的距離。

3 我國焊接技術(shù)的發(fā)展前景

為了積極促進我國焊接技術(shù)的發(fā)展，使其滿足我國市場發(fā)展的需求，通過分析我國焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，能夠推斷出我國焊接技術(shù)主要會從以下幾個發(fā)展方向進行。

3.1 磁控焊接技術(shù)

磁控焊接技術(shù)屬于新興的焊接技術(shù)。它主要是通過磁場來實現(xiàn)焊接。它的投入成本非常低、裝置也比較簡單、耗能非常少、效益比較好。通過常年對磁控焊接技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)了磁控對電弧焊電弧狀態(tài)的影響。外加磁場對焊接母材的熔化與焊縫的成形有非常大的影響。利用電磁攪拌技術(shù)能夠改變金屬結(jié)晶過程中的熱量傳遞過程，進而使結(jié)晶方向發(fā)生變化。通過組織的細化作用，能夠使焊縫的一些力學(xué)特點提升的更加明顯。除此之外還能降低焊接過程中缺陷的敏感性。鑒于磁控焊接技術(shù)的優(yōu)點，這必定是其中的發(fā)展方向之一。

3.2 低溫焊接技術(shù)

由于我國地理環(huán)境的特殊位置，冬季寒冷時節(jié)持續(xù)時間相對較長，這就考驗著低溫環(huán)境下焊接技術(shù)的性能。近些年來，各個相關(guān)學(xué)術(shù)組織都在積極的解決應(yīng)對冬季低溫焊接的問題以及施工的臨界溫度的取值問題。

例如我國在冬季完成了“鳥巢”萬噸級以上的剛結(jié)構(gòu)件的焊接工作。冬季進行焊接作業(yè)時影響焊接的因素主要有操作員的工藝水平、焊機的效率、材料的性能、焊法的熟練程度以及環(huán)境的作用。僅僅考慮這些因素中的某一項或某兩項是不全面的，是無法做出正確評價的。綜合考慮這些因素的影響，“鳥巢”在低溫作業(yè)環(huán)境下取得了顯著成果，并以此確定了低溫焊接的臨界溫度為150°C。低溫焊接能夠縮短工期，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。由“鳥巢”焊接任務(wù)中獲得的低溫焊接經(jīng)驗技術(shù)必將應(yīng)用于實踐。

3.3 建立合理的焊工資格認證體系

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)件的焊接過程具有工程量復(fù)雜、焊接對象多樣化、施工環(huán)境多變、市場競爭白熾化等特點。進行焊接作業(yè)時涉及到焊接工藝的編寫、工程技術(shù)參數(shù)的評定、焊接件的檢修等多種情況。除此之外，焊接過程的焊接點比較多、焊接面比較廣、戰(zhàn)線比較長。因此，這就對焊接人員的技術(shù)提出了嚴(yán)格的要求。使其發(fā)揮聰明才智和自主創(chuàng)造性向管理人員提出了巨大的挑戰(zhàn)。培養(yǎng)焊接技術(shù)方面的專業(yè)性應(yīng)用人才具有重要的現(xiàn)實意義。這就要求社會機構(gòu)各方面建立完善的焊工資格認證體系。認真的培養(yǎng)焊工人才，同時加強焊工的資格認證對我國的焊工人才培養(yǎng)是一個正確的人才培養(yǎng)模式。同時這也是社會發(fā)展的必然趨勢。這種制度的建立在一定程度上能夠促進焊接技術(shù)的迅速發(fā)展、提高焊接工藝的整體水平。

3.4 電子焊接技術(shù)將被激光焊接取代

激光束經(jīng)過聚焦后，激光焦點處的能量密度高達10～100W/cm并且加熱的范圍甚至小于1mm。如果將此技術(shù)應(yīng)用于焊接方面，那將會給焊接工業(yè)帶來巨大的變革。一方面可以提高焊接的速度，另一方面還可以減小接頭處的變形以及減小應(yīng)力集中。激光焊接術(shù)達到的焊接精度比較高，是比較理想的焊接技術(shù)。激光焊接的一個顯著特點是可以進行長距離的焊接，因為激光具有直線傳播的特點。除此之外與電子束相比較而言，激光束的優(yōu)勢顯而易見。第一，激光焊接不需要真空環(huán)境，節(jié)約了設(shè)備上的成本投入；第二，激光束不會產(chǎn)生X射線，對人體不會造成傷害，不需要專門的防護用具；第三，激光焊接的生產(chǎn)效率比較高。因此，激光束在不久的將來應(yīng)該會取代電子束成為焊接主流技術(shù)。

4 結(jié)束語

我國焊接技術(shù)水平同國外發(fā)達國家相比差距仍然比較巨大。這就要求我國焊接技術(shù)人員積極探索、總結(jié)經(jīng)驗，積極加強焊接技術(shù)的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新。一方面要提高焊接的質(zhì)量，另一方面更要加強焊接自動化水平技術(shù)的提高。只有這樣我國的焊接技術(shù)才能領(lǐng)超世界強國，排于前列。在新時期我們要坦然面對我們自身的不足，尋找自身的發(fā)展特點和方向。我們要積極沿著磁控焊接、高溫焊接等先進焊接工藝的目標(biāo)發(fā)展。爭取焊接技術(shù)的更大進步，為我國的現(xiàn)代化建設(shè)貢獻無窮的力量。

參考文獻

[1]林錯錯，施剛，王元清，等.鋼結(jié)構(gòu)焊接截面軸心受壓構(gòu)件局部整體相關(guān)穩(wěn)定受力性能研究[C]中國鋼協(xié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會第l2屆（ASSF-2010）學(xué)術(shù)交流會暨教學(xué)研討會論文集，2010：530-541.