現代焊接工程在制造業中的作用及其發展研究

薛勇

【摘要】闡述了制造業和制造技術在國民經濟發展中的地位，并以長期在焊接領域工作的體會，論述了新型工業化中的焊接工程和焊接產業，采用優質高效節能的焊接技術改進焊接結構生產，利用信息及計算機改造焊接傳統產業、焊接系統工程等幾個重要問題，并對之進行了分析，提出有關建議。

【關鍵詞】制造技術 焊接工程 焊接產業

1 新型工業化的焊接工程和焊接產業

1.1 焊接已由單一的加工工藝發展成為有科學基礎、應用范圍廣泛和有前景的焊接工程和焊接產業。它是決定產品使用安全的關鍵。有些直接生產焊接產品或在現場組裝焊接后投入使用，有些作成主體結構再在其上安裝動力和機電設備后應用，有些是作為機械的組成部分使用。無論什么廠生產的焊接結構，在質量保證中都是以設計為龍頭、焊接為核心，選用合理的焊接材料、焊接方法、焊接工藝和焊接設備是保證焊接優質高效的關鍵。備料組裝及前后處理是保證焊接質量的必要條件。焊接科學技術的發展決定于使用者對焊接結構性能的要求，焊接結構設計者對焊接方法、材料及設備的要求，以及焊接材料及設備企業的供應情況。

1.2 在計劃經濟年代，焊接結構、焊接材料和焊接設備企業分屬不同部門，部門之間互不通氣。而國外冶金企業有專門研究焊接性能和焊接強度的部門，為用戶提供全套資料，給用戶的使用創造了良好條件。國外的鋼結構企業生產各種焊接結構，焊接設備和材料多是在一個公司生產，如英國焊接合金有限公司和美國林肯焊接設備公司就同時提供多功能組合式自動焊機和相應的藥芯焊絲。目前國內焊接結構生產也有綜合化的趨勢，如橋梁廠造龍門起重機、造船廠和橋機廠也造橋，但焊接設備和材料的產業還沒有綜合化的趨勢。如何將焊接結構、焊接材料和焊接設備形成一個產業鏈，相互依存、協調合作，是一個急待解決的問題。用優質高效節能的焊接技術改進焊接結構生產。如目前的半自動氣保護焊機配上氣割機或專用輕便小車加上一個簡易控制箱可實現自動焊，其目的不只是提高效率，更重要的是保證優質的焊接質量和節約能源，同時還能降低工人勞動強度和改善工作環境。采用優質高效節能的焊接技術改進焊接結構生產的效果十分明顯。同時，細絲焊接還可降低裂紋傾向和改善接頭焊接性能；如果使用細絲雙絲焊，其效果還要明顯。

2 計算機及信息科學技術改造傳統產業及工程科學技術

焊接科學和焊接結構產業在高新技術和計算機及信息技術方面的應用。焊接技術的計算機仿真是利用物理或數學模型對實際系統進行試驗研究，使焊接技術研究變為“理論一計算機模擬生產應用”循環，使其分析逐步由定性到定量。計算機仿真是對實際生產或工作系統的信息和數據建立數學模型和仿真模型進行計算及試驗，達到改進系統的目的，因此計算機模擬及仿真是焊接科學與工程研究和創新的重要基礎。焊接結構分析包括結構優化設計、結構材料及施工方案的優選、結構應力分布及應力集中的有限元分析和預防斷裂及安全評定的有限元及斷裂力學分析，這是提高結構質量水平和提高安全度的基礎。最優化技術是用計算機在一切可能的方案中尋求最優方案的科學方法，實際上是根據一定數學模型和目標函數在一定約束條件下求極值，可廣泛用于焊接工程以達到優質、高效、節能和提高經濟效益的目的。系統的各個環節都能用計算機及信息科學技術來改造傳統的設計、制造和管理，因此必須產學研結合，盡快于以推進。必須將焊接結構設計、焊接工藝、焊接設備工裝和材料優化作為一個系統，焊接科學技術、焊接結構工程和焊接結構及焊接設備材料產業作為一個系統，用系統工程的理念綜合考慮、分析和協調。焊接專家系統則是利用已有專家的知識庫，通過開發機與現場工程師人機對話來解決工程問題。可惜目前還沒有能作到這一點。焊接專家系統則是利用已有專家的知識庫，通過開發機與現場工程師人機對話來解決工程問題。最優化技術和專家系統是尋求最佳工程方案的最好手段。焊接自動化是直接應用最廣泛、投資最大的領域，是焊接科學與工程、焊結構設計與分析和焊接新技術采用的總和，包括設計、生產和管理一體化的綜合生產系統和計算機集成制造系統。但是，目前中國的大多數企業還必需采用適用新技術進行低成本自動化，即在關鍵工序采用單機自動化和專機自動化甚至焊接機器人，在非關鍵工序采用人力機械組成生產線，同時盡可能地采用計算機信息技術和機電液一體化技術。

3 焊接系統工程

系統的各個環節都能用計算機及信息科學技術來改造傳統的設計、制造和管理，因此必須產學研結合，盡快于以推進。必須將焊接結構設計、焊接工藝、焊接設備工裝和材料優化作為一個系統，焊接科學技術、焊接結構工程和焊接結構及焊接設備材料產業作為一個系統，用系統工程的理念綜合考慮、分析和協調。可惜目前還沒有能作到這一點。建議由省市焊接學會協會、教學和科研單位、典型的焊接結構企業和焊接設備和材料企業自愿結合組成虛擬焊接工程集團，主要從事系統工程的理念綜合考慮、分析和協調相關行業的銜接、咨詢服務、技術合作的組織，技術交流、研究、創新、推廣和人員培訓，達到共同受益和共同提高，促使科技進步，加速新型工業化。

4 結論

制造業是拉動工業生產快速增長的主要動力。焊接已由一個單一的加工工藝發展成為有科學基礎、有廣泛的應用范圍和前景的焊接工程和焊接產業，在很多行業中占有重要地位，是產品使用安全的關鍵。必須推廣使用一些先進適用的新技術，才能達到優質高效節能的目的，使企業立于不敗之地。必須利用計算機和信息技術來改造傳統學科和產業，才能進入世界群強之林。焊接是一個復雜的系統工程，必須用系統工程的理念綜合考慮、分析和協調，促使科技進步，加速新型工業化。

參考文獻：

[1]王元良，論焊接科學與工程電焊機，2015.

[2]陳序.低合金高強度鋼的開發及焊接工作者面臨的任務.第九次全國焊接會議論文集.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2016.

[3]唐伯鋼.我國焊接材料的”世紀之交”的發展前景與結構調整.第九次全國焊接會議論文集.哈爾濱：黑龍江人民出版社，2014.

[4]馬紅，于慶勝，王小寶.我國電焊機行業現狀及經濟運行分析.電焊機，2014.

[5]王元良.藥芯焊絲雙絲焊工藝及設備的研究.焊接技術（增刊），2015.

[6]王元良.高效節能的細絲雙絲自動焊接工藝及設備研究.電焊機，2015.

[7]王元良.藥芯焊絲自動雙絲焊工藝研究.焊管，2014.

[8]王元良.焊接工業工程.中國機械工程，2016.