焊接技术的发展篇（1）

焊接技术在我国的工业生产中发挥了重要作用，因而越来越受到人们的广泛关注。焊接技术主要是在加热、加压或者加热加压条件下使用焊接材料（焊条或焊丝）将两块或两块以上的母材（待焊接的工件）连接成一个整体的操作方法。我国焊接技术虽然出现时间很短，但是却给制造业带来了巨大的改变，在短短几十年间，无论是航空航天、交通运输还是建筑桥梁海洋钻井都广泛的应用了焊接技术，因而促使焊接技术逐渐发展为一种重要的技术。

1、焊接生产现状

一个国家的焊接技术的总体水平是可以通过该国焊接消耗材料的生产情况来反应的。我国焊材的总体增长是与钢材同步的，加上进口的焊材，我国是世界最大的焊材生产和消费国家。但若从种类不一的焊材产值结合来看，我国当前的问题也就明显了。焊条中手工焊产值超过普通的机械化和焊接的自动形式的总量的三倍，如此算来，中国焊接机械化和焊接自动化水平远低于世界发达工业国家。在世界上我国只是属于焊接应用大国并不是焊接实力强国。

2、常用焊接方法

目前金属焊接方法的种类很多，按照焊接过程的特点区分，可以分为熔焊、压焊和钎焊三大类。熔焊可分为：电弧焊、气焊、等离子弧焊、电渣焊、激光焊、电子束焊、铝热焊等。压焊可以分为爆炸焊、接触焊、摩擦焊、超声波焊、冷压焊、高频焊、真空扩散焊等。钎焊可分为烙铁钎焊、火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、浸渍钎焊、电阻钎焊、特种钎焊等。

2、1熔焊

熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率；又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。

2、2压焊

压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。

2、3钎焊

钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子问的相互扩散，从而实现焊接的方法。3、焊接技术的发展

3、1焊接材料的发展

我国的焊接材料产量居于世界第一，但是在焊接材料的产品结构以及科技密集度方面仍然和发达国家存在一定的差距，为了进一步提高焊接生产的效率与质量，实现焊接生产的低成本自动化，我国需要不嘟行焊接材料生产产业结构调整。现阶段发达国家的焊接生产自动化与半自动化水平很高，达到了焊接工作量的80%，因而西方国家的半自动化、自动化焊接用焊丝、焊剂生产在焊接材料生产中有着绝对的优势，我国也要根据这一发展优势做好自身焊接生产结构的转变，以适应焊条电弧焊用焊条生产逐渐减少，半自动化、自动化和焊接用的焊丝与药芯焊丝生产比例逐渐增加的发展趋势。

我国现阶段自动焊与半自动焊需要的焊丝生产量仍然不高，而普通焊材如焊条与焊剂431却存在着生产力膨胀的问题，市场上形成了恶性的价格竞争，不利于我国焊接工业的发展。现阶段，我国在保护实芯焊丝与埋弧焊实芯品质与种类上都不能满足市场需求，尤其是不同强度等级的高强钢焊丝、耐热钢焊丝、不锈钢焊丝等。除此之外，自保护与堆焊用药芯焊丝的生产制造水平不高，产品焊接效果不够理想，有待相关工作人员的继续努力。

3、2焊接设备的发展趋势？

随着现代工业自动化程度的增加，技术发展正向着高效、自动化、智能型、节能环保等方向发展。

焊接技术的发展篇（2）

从目前我国工业化发展现状来看，焊接技术已经在多种材料的连接中得到而来使用，同时随着高新技术的快速发展，传统焊接方式也发生了一些改变，转变为现在广泛使用的电子束及激光焊接技术。不管是在建筑行业，还是在机械、车辆等相关行业，焊接技术应用的作用都非常重要。随着我国与国外交流机会的逐渐增多，现代焊接技术也开始应用于一些非金属材料的连接上，并针对产品表面设计做出了创新，焊接技术的发展前景非常广阔。鉴于此，笔者结合自己的工作经验，对现代焊接技术发展的现状展开了分析。

1 现代焊接技术发展的特点分析

焊接这门工艺的发展主要依托于科学技术的发展。到目前为止，焊接工艺从诞生开始已经经历了上百年的历史，它的发展速度非常快熟，从20世纪以来，特别是近二三十年以来，科学技术得到了快速发展，各种现代焊接技术得到了发展，电子束、等离子物理、红外线以及微电子等现代科学技术都在焊接技术上得到了应用。新技术应用为焊接技术的发展奠定了坚实的基础，焊接技术的能力得到了广泛的增强，其应用范围也得到了扩大。现在已经出现了几十种具有特色的焊接方法，焊接技术在交通、机械、能源等多种领域中均得到了广泛应用。我们甚至可以说，现代科学技术的新成就已经在焊接领域中广泛渗透，极大的促进了现代焊接技术的发展。

2 现代焊接技术的发展现状简述

2.1 焊接生产自动化和智能化发展

焊接领域智能化发展重点体现在焊接智能机器人的发展上，从一定程度上来说，可以将焊接自动化水平与焊接智能机器人的发展水平等同看待。到目前为止，示教再现型是使用最为广泛的一种焊接机器人，这种智能机器人由人工引导机器人末端执行器或者人工导引机械模拟装置共同组成，其中人工引导机器人末端执行器安装在机械人的关节结构末端，人工导引机械模拟装置或者示教盒与控制系统相连接，是一种手持装置，用来对机器人进行编程，或者使机器人运动，因为这种机械人的编程是利用实时在线示教程序来完成在线示教的，完全评价机械人自身的记忆进行操作，所以不能不断的重复出现，这样一来就形成了焊接智能机器人的自动化焊接过程。

2.2 焊接工艺高速高效化

为了能够使焊接行业的高速发展得到实现，需要对现有的焊接工艺进行优化，国内外在这方面投入了很大的精力，目前活性化焊接工艺、多元气体保护焊接工艺等方面已经获得了很大的成效，同时在焊接速度上也有了很大进步，目前已经能够达到1.8m/min，焊接产品效率得到了极大的提升。目前随着国外数字化焊接技术的发展，我国也引进了相关产品与技术，不仅解决了原来技术上的刻板问题，同时焊接过程柔性化控制以及多功能集成也得到了实现，真正实现了焊接工艺的高效化与高速化。

2.3 焊接质量优化保证

焊接质量对于焊接产品来说是最为重要的，如果质量不尽如人意，那么对于日后产品使用质量将会起到重大限制性作用，同时焊缝跟踪技术对于焊接质量的保证也非常关键。目前我国在焊缝跟踪技术上投入了比较大的精力，目前技术也发展的比较成熟，例如熔滴过渡控制目前也引入了数字化焊接电源，系统中开始使用比较先进的电子元件，在质量控制问题上可以做到得心应手，同时在应用上也不输给国外的技术，成为焊接行业中非常关键的部分，是保证焊接质量的一项重要技术。

3 对现代焊接技术未来发展的展望

3.1 积极寻求解决焊接制约新材料的途径

焊接技术发展到一定阶段以后，新材料的开发也开始进入到该领域工作者的视线中，将工作重点放在新材料研制及焊接科技发展两方面。对于焊接技术来说，新材料不一定是好的，但是它的可焊接性却是需要重新菇凉的，同时要认识到材料的高性能与可焊接性二者之间存在矛盾，鉴于此，为了对这一对矛盾进行解决，焊接工程师应该与材料研究工程师紧密联系，将一些新型材料映入到焊接材料中，这样焊接的质量才能得以保证。

3.2 促进焊接产品质量的提高

焊接产品质量和焊接质量直接相关，为了使焊接产品的质量得到提高，首先应该从思想上将焊接是制造焊接产品中薄弱环节的思想消除掉，并以此为基础对更好的焊接工艺加以研究，并对焊接工艺中存在的不足进行改善，这样才能对焊接质量进行提高，不断改善焊接产品的性能。

3.3 对焊接领域整体环境进行改善

焊接行业在大众眼中就是“脏、乱、差”行业的代表，同时也正因如此使很多高素质人才在迈入这一行业中的步伐受到了阻碍。实际上焊接行业需要大家重视自己的形象，并使烟尘、噪音等因素的影响得到减少，创造良好的焊接环境，这样才能使工作环境更具吸引力。现代焊接行业对焊接自动化非常重视，并针对焊接机械人展开了进一步的研究，相信这将对未来传统焊接行业形象塑造起到一定的帮助，吸引更多高素质人员投入到焊接领域的工作中，使焊接行业得到更好的发展。

4 结语

综上所述，目前我国正处于工业占主导的情况中，对于工业的发展来说现代焊接技术对其推动作用是非常明显的。近年来随着我国社会经济的快速发展，更多研究者开始致力于对焊接新材料的探究上，这对于现代焊接行业来说是非常值得期待的，如果能够在新材料方面取得举世瞩目的成就，将会成为焊接领域的重要革命。

参考文献：

[1] 李方芳.我国建筑钢结构焊接技术的发展现状及未来发展趋势[J].科技风，2014（18）：165.

焊接技术的发展篇（3）

1.1同种镁合金的激光焊接。激光焊接作为一种先进的连接技术，具有速度快、线能量低、焊后变形小、接头强度高等优点，得到了人们极大的关注。采用脉冲YAG激光对AZ31B变形镁合金进行对接焊，结果表明，镁合金激光焊焊缝变形小，成型美观，无裂纹等表面缺陷、背面熔透均匀，如图1所示。焊接接头热影响区不明显，无晶粒长大现象；焊缝区由细小的等轴晶组成，如图2所示。在本试验条件下，接头的抗拉强度可达母材的95%以上，实现了镁合金的良好连接。研究表明，激光焊接对焊接工艺参数要求严格，同时镁合金激光焊接过程中易出现裂纹、气孔、热影响区脆化和激光能量吸收率低等系列问题。

1.2镁合金与铝合金的激光焊接。镁铝异种金属可以通过真空扩散焊、爆炸焊、搅拌摩擦焊等方法实现一定程度的连接，但其结合强度并不理想。造成这种结果的主要原因是两种材料焊接时在熔池内部形成了高硬度高脆性的金属间化合物。 SiC颗粒在铸造领域常常与镁、铝合金结合形成复合材料，可以细化材料的微观组织并且全面地提高机械性能；其在表面熔覆的工艺中也经常得到应用。针对SiC的性质及其在镁、铝复合材料中应用研究的基础上，提出SiC作为中间层进行激光镁铝搭接焊工艺，将SiC颗粒作为中间层进行镁铝激光搭接焊，来达到提高镁铝焊接接头性能的目的。对比镁合金与铝合金的直接激光焊接与加入SiC颗粒的激光焊接，其宏观焊缝横截面如图3所示。在相同激光功率条件下，焊接熔池横截面宏观形貌发生了改变。与激光直接焊接相比，加入SiC夹层后熔池内部搅拌能力降低并且镁铝板材界面处熔宽增加。对焊接试件进行剪切试验，结果表明SiC的加入改变了熔池的微观组织，使金属间化合物反应层厚度降低，焊缝的抗剪切拉伸性可达激光直接焊接的三倍以上。

2等离子弧焊技术

2.1同种镁合金的变极性等离子弧焊。等离子弧（Plasma Arc）是一种受到约束的非自由电弧，温度和能量密度都显著高于普通电弧，是一种高效的焊接方法。采用变极性等离子弧焊接镁合金时，可以在背面无垫板的情况下实现对接接头的连接，具有熔深大、焊前准备少、焊接质量高、工件变形小及焊道数目少等优点。图4为变极性等离子弧焊接镁合金AZ31B的接头宏观形貌，接头成形美观，背面熔透均匀。焊接接头没有明显的热影响区，焊缝组织均匀，晶粒细小，如图5所示；经测试焊接接头拉伸强度达到母材的95%以上。

2.2镁合金的变极性等离子弧缝焊。采用变极性等离子弧焊对5mm厚的镁合金板材进行了缝焊，工艺原理图如图6所示，焊缝的宏观照片如图7所示，从焊缝的宏观组织图看，上面镁板具有变极性等离子弧小孔焊的工艺特征――背面熔透均匀，接头的上下表面熔宽尺寸变化小，这将有利于减小应力集中，改善接头的性能。这种方法不仅提高了中厚度镁合金板材的焊接质量，还简化了生产流程、提高生产了效率，适用于大批量生产。

3低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术

低能耗激光诱导增强电弧复合焊接技术是在发现小功率激光诱导增强电弧的现象及规律的基础上，通过揭示小功率激光诱导增强电弧的多条件耦合及其物理本质，突破小功率激光诱导增强电弧的系列关键技术，发明出的一种低能耗激光诱导增强电弧焊接技术。目前采用该技术已成功实现了镁合金之间及镁合金与异质材料之间的优质高效连接，开发出了配套的镁合金专用低能耗激光诱导增强电弧复合焊接设备及系列焊接材料。

3.1同种镁合金板材的焊接。采用低功率YAG激光-电弧复合焊接镁合金板材，焊接原理图如图8所示。试验发现，激光-电弧复合热源焊接镁合金焊缝成型良好，无气孔、裂纹等缺陷。在相同的焊接条件下，采用复合焊接方法获得的焊接熔深可达激光单独焊接的4倍，氩弧焊的2倍，如图9所示。焊接接头的拉伸强度达到母材95%以上，疲劳强度与母材相当，能够满足车辆结构件实际应用中对焊接接头动、静载荷的要求。

3.2同种镁合金薄板的焊接。

目前研究的镁合金焊接板厚都在1.5mm以上，并且针对薄板一般都采用搭接焊的方式。而对于1mm以下镁合金薄板对接焊接的研究还很少，这一定程度上限制了镁合金在特定场合的应用。利用低功率激光-TIG复合焊接方法焊接镁合金薄板，通过系列实验确定了复合热源焊接镁合金薄板的最佳参数。在该参数下成功实现了0.8mm镁合金薄板的对接焊，单面焊双面成型，焊缝成形连续、美观，如图10所示。对焊接接头进行拉伸强度测试，结果表明低功率激光-TIG复合焊接得到的AZ31-AZ31及AZ31-AZ80对焊接头拉伸强度相比单TIG焊接大幅度提高，达到AZ31母材强度的95%以上。

焊接技术的发展篇（4）

中图分类号：P755文献标识码： A

引言

一、我国焊接技术的发展现状

1、较长焊缝和厚板焊缝的焊接技术落后

在对钢板进行焊接的过程中，长焊缝和厚板的焊接是不可避免的。焊接技术水平的高低、焊接的效率以及焊接质量深深影响着产品的质量以及产品的成本。除此之外，厚板的对缝焊接、箱形零构件的整体焊接以及T型焊缝的焊接等的工作量是非常巨大的，对焊接技术要求十分严格。在焊接的过程中，焊缝第一层采用的是埋弧焊（SAW）焊接技术。这种方法产生的垃圾废渣不易清理。所以，焊缝的第一层通常采用埋弧焊（SAW）盖面和熔化极气体保护焊（GMAW）打底相互结合的工艺来进行处理。使用这种方法的一个缺憾是焊接效率提高受限。在T型焊接和厚板相互对接的焊接过程中通常采用的是碳弧气刨清根工艺技术。这种技术能够使焊缝进行全熔透的焊接，但是增加了加工成本，也对焊接工艺人员的身体和焊缝质量造成影响。

2、焊接技术自动化水平不高

一个国家要想发展强盛，必须依托于工业现代化、加工自动化。只有这样生产的产品才能节约加工成本，给社会创造出更多的福利。通过调查显示国外的焊接自动化水平已经达到80%，而我国的焊接自动化水平最多只占30%。绝大多数的焊接依旧是采用手工焊接来实现的。若想取得工业的迅速发展，自动化的焊接发展方向是必然的选择。

3、焊接构件易产生冷热裂纹

冷裂纹指的是焊缝在冷却的过程中，如果温度下降到马氏体转变温度范围以下，焊缝就会在焊接后立即出现。这种焊缝通常也叫做延迟裂纹。这种冷焊缝形成的必要条件是：焊缝接头处存在扩散氢、具备淬硬组织、拉伸应力较大并且密集。而热焊缝是在高温状态下产生的，又称之为结晶裂纹或高温裂纹。这些裂缝容易出现在裂缝的内部，也易出现热影响区。热裂纹的形状主要有横向裂纹、弧坑裂纹、纵向裂纹、根部裂纹等等。热裂纹是由力学和冶金制造过程中的因素一起作用才产生的。它形成的主要原因是由于焊接池中的低熔点共晶和杂质共存致使晶体偏析。这样裂纹的强度就非常低，极易产生裂纹。

4、焊接人员的专业技术水平不足

焊缝技术直接影响产品的质量以及整体钢结构的业务流程。钢结构产品被应用到了几乎所有领域，了解焊接的相关技术是对技术操作人员的基本规定。要求操作人员熟练掌握自身业务水平是对其的最起码的要求。而我国的焊接技术人员对业务水平了解的太少，与对行业需求存在非常大的距离。

二、我国焊接技术主要应用领域

1、航空航天工业中的应用：焊接技术依其可靠的性能，被广泛应用于航空航天工业，焊接的工作量占全部工时的百分之十，焊接连接的部件在航空航天领域内占百分之五十以上。由于航空航天工业中对金属材料要求的特殊性，促成了特种焊接技术的应运而生。目前主要使用的是固态焊接技术和高能束流焊接技术。其中的激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊是在我国航空航天领域中最常用的三种先进焊接技术。

2、汽车制造领域中的应用：电子束焊接主要用于发动机增压器涡轮、后桥、行星齿轮框架、离合器、汽缸、变速箱齿轮等部件的焊接；激光焊技术主要用于框架结构、零部件的焊件和车身拼焊；搅拌摩擦焊主要用于发动机引擎、汽车轮毂、汽车地方车身支架、汽车车门预成型件和液压成型管附件。

3、船舶工业中的应用：高效焊接技术在船舶制造中占有重要的地位，是一项技术性、专业性很强的系统工程，尤其是CO2气体保护半自动焊接技术应用率达到60%-65%，成为我国现代造船模式中的关键技术之一。先进的造船高效焊接技术，在提高船舶的建造效率、降低船舶建造成本、缩短造船周期，提高船舶建造质量，推动船舶建造焊接机械化、自动化发展上的作用是不可小视的，也是企业提高经济效益的有效途径。

4、核电建造中的应用：焊接技术作为一种关键的特殊工艺，在中国核电建造中产生非常重要的作用，核电作为一种“高风险”的清洁领域，对焊接质量的要求非常严格。对于组成核电站的每条焊缝都要求100%的合格，并对每条焊缝实行可追朔性管理，对焊接技术的要求非常高，它直接关系着核电站核安全的状态。因此，不断提高我国焊接技术，可以有效推进核能行业的发展，确保核电站运行的安全可控，同时也为实现核电领域十二五规划的完成奠定基础。

三、我国焊接技术的发展前景

为了积极促进我国焊接技术的发展，使其满足我国市场发展的需求，通过分析我国焊接技术的发展现状，能够推断出我国焊接技术主要会从以下几个发展方向进行。

1、磁控焊接技术

磁控焊接技术属于新兴的焊接技术。它主要是通过磁场来实现焊接。它的投入成本非常低、装置也比较简单、耗能非常少、效益比较好。通过常年对磁控焊接技术的研究发现了磁控对电弧焊电弧状态的影响。外加磁场对焊接母材的熔化与焊缝的成形有非常大的影响。利用电磁搅拌技术能够改变金属结晶过程中的热量传递过程，进而使结晶方向发生变化。通过组织的细化作用，能够使焊缝的一些力学特点提升的更加明显。除此之外还能降低焊接过程中缺陷的敏感性。鉴于磁控焊接技术的优点，这必定是其中的发展方向之一。

2、低温焊接技术

由于我国地理环境的特殊位置，冬季寒冷时节持续时间相对较长，这就考验着低温环境下焊接技术的性能。近些年来，各个相关学术组织都在积极的解决应对冬季低温焊接的问题以及施工的临界温度的取值问题。

例如，我国在冬季完成了“鸟巢”万吨级以上的刚结构件的焊接工作。冬季进行焊接作业时影响焊接的因素主要有操作员的工艺水平、焊机的效率、材料的性能、焊法的熟练程度以及环境的作用。仅仅考虑这些因素中的某一项或某两项是不全面的，是无法做出正确评价的。综合考虑这些因素的影响“，鸟巢”在低温作业环境下取得了显著成果，并以此确定了低温焊接的临界温度为150°C。低温焊接能够缩短工期，为企业带来巨大的经济效益。由“鸟巢”焊接任务中获得的低温焊接经验技术必将应用于实践。

3、电子焊接技术将被激光焊接取代

激光束经过聚焦后，激光焦点处的能量密度高达10-100W/cm并且加热的范围甚至小于1mm。如果将此技术应用于焊接方面，那将会给焊接工业带来巨大的变革。一方面可以提高焊接的速度，另一方面还可以减小接头处的变形以及减小应力集中。激光焊接术达到的焊接精度比较高，是比较理想的焊接技术。激光焊接的一个显著特点是可以进行长距离的焊接，因为激光具有直线传播的特点。除此之外与电子束相比较而言，激光束的优势显而易见。第一，激光焊接不需要真空环境，节约了设备上的成本投入；第二，激光束不会产生X射线，对人体不会造成伤害，不需要专门的防护用具；第三，激光焊接的生产效率比较高。因此，激光束在不久的将来应该会取代电子束成为焊接主流技术。

结束语

我国焊接技术水平同国外发达国家相比差距仍然比较巨大。这就要求我国焊接技术人员积极探索、总结经验，积极加强焊接技术的学习与创新。一方面要提高焊接的质量，另一方面更要加强焊接自动化水平技术的提高。只有这样我国的焊接技术才能领超世界强国，排于前列。在新时期我们要坦然面对我们自身的不足，寻找自身的发展特点和方向。我们要积极沿着磁控焊接、高温焊接等先进焊接工艺的目标发展。争取焊接技术的更大进步，为我国的现代化建设贡献力量。

参考文献

焊接技术的发展篇（5）

焊接是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其他方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。

世界上钢及其它金属产量、品种的不断增长及其对制品质量、性能要求的日益提高，特别是随着我国的入世及世界制造加工基地向我国不断转移，作为工业缝纫和线（材料）的焊割机和焊丝、焊条的数量、质量和品位及其自动化生产水平，也将有限大提高。为适应国内外市场急速发展和激烈竞争的需求，焊接设备与制造业将以市场为目标，进行传统、通用产品改造、产品结构的调整、质量认证和规范管理，取代进口，争取出口。

1.焊接自动化技术的现状与展望

随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控制技术业已稳步进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程，有效地促进了先进焊接特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式――气体保护焊，来取代传统的手工电弧焊，现已初见成效。可以预计在未来的10年，国内自动化焊接技术将以前所未有的速度发展。

2.高效、自动化焊接技术的现状

20世纪90年代，我国焊接界把实现焊接过程的机械化、自动化作为战略目标，已经在职各行业的科技发展中付诸实施，在发展焊接生产自动化，研究和开发焊接生产线及柔性制造技术，发展应用计算机辅助设计与制造；药芯焊丝由现在的2%增长到20%；埋弧焊焊材也将在10%的水平上继续增长。其中药芯焊丝的增长幅度明显加大，在未来20年内会超过实芯焊丝，最终将成为焊接中心的主导产品。高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐取代手弧焊和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。

在汽车上、造船、工程机械和航空等领域，适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用，大幅度提高了焊接质量和生产效率。

可喜的是我国很多待业部门和大型个业已经意识到这些问题，船舶工业已经率先提出，到2005年，船厂的高效率焊接要达到80%以上，其中二氧化焊接自动化的发展相对来说较好，国内的焊接厂商先后为一汽、东风、长丰、徐工、成都神钢、美的、格兰仕等多家著名的汽车生产厂、家电生产企业研究制了几十台（套）自动化焊接专机线，整个生产过程由PLC可编程控制器作为中心控制环节，大量采用非接触传达室感器件和光电编码控制环节。该生产线通过焊接工位机械实现了自动化操控，运行规范、可靠，在保证产品质量的基础上，极大地提高了生产效率，减少生产人员达80%以上。该生产线被日本专家评价为后桥壳生产亚洲自动化程度最高生产线之一。推进焊接自动化进程，学习、吸收、借鉴、提高是十分重要的环节，应加强现有世艺的学习和提高。由于现有工艺多为手工操作，有其局限性，往往就可以实现一定的突破。

国外如欧美、日本等发达国家早在20世纪80年代便在石油，化工、造船、建筑、电力、汽车、机械等行业采用数字控制的小车式自动气保焊机，代替人工进行焊接生产。近年来，国内几家企业开发了几种类似的自动焊接小车，但在结构和功能上均属低端产品，在数字控制、焊接参数预置和专家系统自动调用等方面均为空白。在吸收和借鉴国外先进、成熟基础之上，代表自主知识产权的第一代数控小车式自动焊在国内问世。该焊具有携带方便、安装简单、操作灵活、智能化程度高等特点，通过微机控制的多种焊接模式和专家程序，可在不同焊接位置满足多种焊接工艺要求焊缝的焊接。数字化控制小车自动焊机的研制和市场推广，找到了一个切入点，对推动焊接行业在专用自动焊接设备的发展，具有里程碑的重大意义。

3.焊接自动化技术的展望

电子技术、计算机微电子住处和自动化技术的发展，推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入，促进了焊接自动化技术革命性的发展。

（1）焊接过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一，也是我们未来开展研究的重要方向。我们应开展最佳控制方法方面的研究，包括线性和各种非线性控制。最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制，以及专家系统的研究。

（2）焊接柔性化技术也是我们着力研究的内容。在未来的研究中，我们将各种光、机、电技术与焊接技术有机结合，以实现焊接的精确化和柔性化。用微电子技术改造传统焊接工艺装备，是提高焊接自动化水平淡的根本途径。将数控技术配以各类焊接机械设备，以提高其柔性化水平，是我们当前的一个研究方向；另外，焊接机器人与专家系统的结合，实现自动路径规划、自动校正轨迹、自动控制熔深等功能，是我们近期研究的重点。

（3）焊接控制系统的集成是人与技术的集成和焊接技术与信息技术的集成。集成系统中信息流和物质流是其重要的组成部分，促进其有机地结合，可大大降低信息量和实时控制的要求。注意发挥人在控制和临机处理的响应和判断能力，建立人机圣诞的友好界面，使人和自动系统和谐统一，是集成系统的不可低估的因素。

（4）提高焊接电源的可靠性、质量稳定性和控制，以及优良的动感性，也是我们着重研究的课题。开发研制具有调节电弧运动、送丝和焊枪姿态，能探测焊缝坡开头、温度场、熔池状态、熔透情况，适时提供焊接规范参数的高性能焊机，并应积极开发焊接过程的计算机模拟技术。使焊接技术由“技艺”向“科学”演变辊实现焊接自动化的一个重要方面。本世纪头十年，将是焊接行业飞速发展的有利时期。我们广大焊接工作者任重而道远，务必树立知难而上的决心。抓住机遇，为我国焊接自动化水平的提高而努力奋斗。

参考文献：

焊接技术的发展篇（6）

目前的社会发展中，焊接技术越来越受到人们的关注与重视，已成为整个工程中值得我们关注与重视的话题。尤其是在新世纪以来，随着信息技术、自动化控制技术和管理技术的不断应用，焊接技术也得到了人们的关注与重视，成为现代化社会发展中最受人们关注和青睐的一个话题。高能束流焊接技术作为目前焊接工作中最为常见的一种新型技术措施和技术方法，在社会发展的现阶段越来越受到人们的关注与重视。

一、高能束流焊接技术概述

高能束流加工技术是目前焊接工程中最为常见的一部分，其在应用的过程中包含了各种以激光束、电子束、离子弧等人员结构为主的综合性结构材料和工作模式，也是现代化机械加工制造领域中最为常见的一种生产模式和工作体系。在现代化机械制造的工程中，高能束流焊（或高能密度焊）是指焊接功率密度比通常的氩弧焊（TIG、MIG）或CO2气体保护焊高的一类焊接方法。严格地讲，焊接能量和焊接功率密度是2个不同的概念，但二者具有相关性。习惯上，高能密度焊常被认为是高功率密度焊（功率密度大于105W/cm2），如电子束焊、激光焊、等离子弧焊等。

二、我国焊接技术现状与高能束流焊接的应用领域

1、我国焊接技术现状

在目前的社会发展中，我国逐渐实现了焊接新技术发展要求。自从上个世纪八十年代起，我国工作人员就逐渐开始将信息技术应用在焊接行业之中，也促使了焊接系统化和新技术的实现。在现代化社会发展中，各种工程技术和先进理论的不断实现为新技术的发展提供了理论依据，也为工程项目的全部处理与总结提供了相关的理论依据和技术支持平台。尤其是在近年来，随着计算机应用技术的日益普及和广泛，其为焊接工艺、焊接跟踪和焊接技术方面提出了全面系统的检测标准和基础平台，也为现代化社会的发展提供了良好的历史依据和理论平台，成为现代化社会发展中一项不可缺少的部分，更是目前国际水平和国家评奖制度的核心环节。

就目前现代化社会发展而言，国内自上个世纪八十年代就开始选用了焊接热弹塑性理论的研究，尤其是在新世纪以来，随着各种新技术、新概念和新理论的出现，使得我们在工作的过程中从多个方面都实现了研究要求和基础动力模式，就目前的管理和完善处置提出了系统而又全面的工作标准，也促使了计算机和新技术在焊接行业的应用成为可能。

2、当前高能束流焊接技术应用领域

当前高能束流焊接被关注的主要领域是：

⑴高能束流设备的大型化—功率大型化及可加工零件（乃至零件集成）的大型化。⑵新型设备的研制，诸如，脉冲工作方式以及短波长激光器等。⑶设备的智能化以及加工的柔性化。⑷束流品质的提高及诊断。⑸束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。（6）新材料的焊接

三、关于电子束焊接和等离子弧焊接的最新进展

国外电子束焊接发展可归结为：超高能密度装置研制、设备智能化柔性化、电子束流特性诊断、束流与物质作用机制研究以及非真空电子束焊设备及工艺的研究等。

在日本，加速电压600kV、功率300kW的超高压电子束焊机已问世，一次可焊200mm的不锈钢，深宽比达70∶1。

日、俄、德开展了双枪及填丝电子束焊技术的研究。在对大厚度板第一次焊接的基础上，通过第二次填丝来弥补顶部下凹或咬边缺陷；日本采用双抢实现了薄板的超高速焊接，反面无飞溅，成形良好。

四、我国高能束流焊接现状

在国内，高能束流焊接越来越引起更多相关人士诸如焊接、物理、激光、材料、机床、计算机等工作者的关注。国内在设备水平上，与国外有一定差距，但在工艺研究上，水平则较为接近，甚至在某些方面还有自己的特色。

1、激光焊接

在设备生产与研究上，主要有华工的气体激光加工国家工程中心、电子部11所的固体激光加工国家工程中心、中国大恒激光工程公司、上海团结百超数控激光设备有限公司等，主要生产千瓦级的CO2激光设备和1千瓦以下的固体YAG激光设备。

国内对激光焊接研究主要集中在激光焊接等离子体形成机理、特性分析、检测、控制、深熔激光焊接模拟、激光—电弧复合热源的应用、激光堆焊、超级钢焊接、水下激光焊接、宽板激光拼焊（Tailored Blank Laser Welding）、填丝激光焊、铝合金激光焊、激光切割质量控制等。从事激光焊接研究比较多的主要有华中理工大学、国家产学研激光技术中心、清华大学、哈尔滨焊接研究所、北京航空工艺研究所、哈尔滨工业大学、西北工业大学等。

2、电子束焊接

我国自行研制电子束焊机始于60年代，至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台，并形成了一支研制生产的技术队伍，能为国内市场提供小功率的电子束焊机。

近年来，出现了关键部件（电子枪，高压电源等）引进、其它部件国内配套的引进方式，这种方式的优点是：设备既保持了较高的技术水平，又能大大降低成本，同时还能对用户提供较完善的售后服务。北京航空工艺研究所以此方式为某航空厂实施设备的总体设计和总成，实现了某重要构件的真空电子束焊接；桂林电器科学研究所也通过这种方式开发了HDG（Z）-6型双金属带材高压电子束连续自动焊接生产线，该机加速电压120kV、束流0～50mA、电子束功率6kW，带材运行速度0～15m/min，从而使我国挤身于世界上能生产这种生产线的几个国家之一。北京中科电气高技术公司近期为上海通用汽车公司研制成功自动变速车液力扭变器涡轮组件电子束焊机，70s内可完成两条端面圆焊缝的焊接，并已投入商业化生产。

目前，以科学院电工所的EBW系列为代表的汽车齿轮专用电子束焊机占据了国内汽车齿轮电子束焊接的主要市场份额；我国的中小功率电子束焊机已接近或赶上国外同类产品的先进水平，而价格仅为国外同类产品的1/4左右，有明显的性能价格比优势。

焊接技术的发展篇（7）

6月8日，全国人民代表大会环境与资源保护委员会赴国电集团公司调研，参观科环集团展厅，并在科环集团召开调研座谈会。在会上就建设生态文明和美丽中国的要求，承担好社会责任，把节能减排、保护环境作为企业的硬任务抓实抓好，切实优化能源结构，加大技术投入，不断提升清洁生产水平。如何在畅享驾驭乐趣的同时保护环境，让人们享受蓝天白云，清新空气的生存环境，是新时期节能减排、保护环境的一个重要课题，作为各行业都需要使用的锅炉必须使用新技术，搞好焊接，为人们的生产和生活带来了很多便捷。但由于部分产品的焊接自动化水平还有待提高，焊接质量好坏仍然依赖焊工技术水平，各大锅炉制造厂商正积极与专业焊接设备厂家合作，开发出新的焊接装备和焊接技术。

1.我国锅炉焊接技术的现状

1.1.焊接技术

近些年来，锅炉厂都在进行积极的技术改造，引进新设备，推行先进的焊接新工艺，以适应锅炉容量、参数和炉型的变化，满足复杂锅炉部件和锅炉新材料的制造要求。下面就锅炉关键部件（包括汽包、集箱、膜式壁和过热器、再热器和省煤器等蛇形管等部件的焊接技术发展现状进行以下说明。

1.1.1.锅炉汽包的焊接。汽包在锅炉中承担集汽、集水和汽水分离的作用，是亚临界锅炉关键核心部件，为此锅炉制造厂家需积极发展高效的焊接工艺和方法。一是根据汽包筒身成形工艺不同，各厂采用的焊接方法、工艺和焊接坡口也就有所差异。目前，用于锅筒纵、环缝焊接方法中有电渣焊、焊条电弧焊+常规坡口埋弧自动焊和焊条电弧焊+窄间隙埋弧自动焊等。二是下降管管座焊接。常用的焊接方法为焊条电弧焊和埋弧自动焊，此外还有药芯焊丝半自动气保焊。三是大管座焊接。一般用氩弧焊打底的焊接工艺保证根部焊透。外面填充焊道有

手工电弧焊、半自动气体保护焊、马鞍埋弧自动焊。当前有的锅炉厂已经实现内孔自动氩弧焊+马鞍埋弧自动焊新工艺。四是内件及其他附件焊接，当前还没有实现机械或自动焊接，主要采用半自动气体保护焊和焊条电弧焊。

1.1.2.集箱焊接。集箱是锅炉中关键的承压部件之一，在锅炉中起到集汽或分汽、集水或分水作用，往往布置在炉膛之外，连接炉膛或烟道中的水冷壁、再热器、过热器和省煤器。集箱焊接主要包括筒身环缝焊接、大管座焊接和受热面管座焊接。

1.1.3.膜式壁焊接。锅炉的炉膛和烟道均采用全焊接密封结构，往往使用管子+扁钢焊接成膜式壁。膜式壁管屏根据管内介质不同而分为水冷壁和包墙过热器。膜式壁焊接最具特色的就是光管+扁钢的焊接，其焊接量相当大，一台300mW锅炉焊缝长度达18万m，因此膜式壁焊接的追求目标就是高效、自动化。一是MPM焊，配备12头（甚至20头）GMAW焊头，能从管屏的正反两面进行焊接，焊接过程中产生稳定的脉冲喷射过渡，这就保证了上、下焊缝成型美观，焊接质量稳定，同时正反两面焊缝的焊接变形能相互抵消，管屏焊接后基本上无挠曲变形，其焊接速度为700mm/min。二是管屏埋弧焊接技术采用1.6mm焊丝，匹配高速焊剂，可以达到1200～1300mm/min的焊接速度，埋弧焊接成形美观，熔深较大。

1.1.4.蛇形管的焊接技术。锅炉蛇形管焊接主要是直径小于76mm小口径管的对接焊，其材料从碳钢、高合金钢到不锈钢，焊接接头均要求进行100%的射线探伤。

当前，我国锅炉小管直管对接焊主要采用自动TIG+MIG和自动热丝TIG焊两种焊接工艺。

1.2.锅炉焊接材料

当前国内锅炉上使用的焊接材料主要有手工焊条、氩弧焊丝、埋弧焊焊丝、气体保护焊实心、药芯焊丝等。但是这些材料不能适应大容量、高参数锅炉发展的需要。

1.3.计算机在焊接治理上的运用。

近10多年随着锅炉公司ERP系统的开发和运用，实现了焊接材料验收和治理、焊工考试和治理、焊接工艺评定和焊接工艺规程自动编制和治理、焊接工艺编制和焊接材料定额等焊接治理工作的全微机化。

2.我国锅炉焊接技术发展方向

2.1.焊接材料的国产化

当前锅炉用钢将使用大量新型Cr-Mo耐热钢和不锈钢多为国外研制开发的，为打破国外企业的垄断，推行国内焊材的国产化国内生产。

2.2.自动化焊接和机器人焊接

一是建议成立MAG焊机的蛇形管附件和膜式壁管屏附件焊接机器人或机械手工作站；二是大力推进小口径管全位置脉冲热丝TIG焊机代替手工钨极氩弧焊；三是窄间隙热丝TIG焊或窄间隙热丝TIG焊+埋弧焊是集箱、管道、汽水分离器等部件环缝焊接的方向，需要解决筒体自动点焊、根部单面焊接双面成形、筒体旋转的防窜动、焊缝跟踪、小筒体窄间隙焊接自动排道和焊渣自动脱落等技术困难；四是集箱大小管座的自动焊接技术及其设备，特别是大管座自动焊接需解决立体马鞍焊缝的自动排道和焊缝跟踪技术；五是可将焊接效率在单丝基础上进步60%～70%双丝窄间隙埋弧焊接的操纵技术。六是对当前锅炉使用的自动焊接装备，也需要不断发展进一步进步效率，在不增加设备的情况下发挥更大的效益

2.3.探究高效优质气体保护焊技术

焊接技术的发展篇（8）

1.引言

随着“中国制造2025”战略的实施，中国制造业正在面临着升级发展的局面。其中在航空船舶、高速轨道交通、化学工业、汽车制造等方面亟待升级。铝件焊接技术作为制造业的其中一环，其应用与发展至关重要。铝件作为制造业的耗材需求日益增多，促进了铝件焊接技术的研究日益深入。从而铝件的焊接问题已成为焊接技术研究的重要组成部分。一些新型的焊接技术也正在逐步应用于铝件的焊接。

2.铝件的焊前准备

2.1清洗

铝件的焊接质量决定了产品的质量，焊前清理工作是保证焊接工作质量的前提条件。被焊接物往往被表面的氧化膜或有机杂质所沾污，这些污染会带来气孔等危害。常用办法：采用化学清洗和机械清理。利用化学作用进行清洗时，首先使用浓度为10%的NaOH溶液与氧化铝反应，反应式：Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O，且产物易溶于水。从而去除铝件的氧化物。机械清洗利用相似相溶的原理，使用有机溶剂如汽油、丙酮等对表面进行擦拭。接着用不锈钢丝刷打磨氧化膜达到去除目的。

2.2 垫板与预热

在焊接过程中，为防止铝件等焊接材料焊穿和塌陷，在接缝处需安放垫板，如碳钢板、石墨板等。同时垫板表面需开圆弧型槽。预热同样作为准备工作，主要是用来避免气孔、焊件变形问题的发生。在焊件小、薄的材料时则无需预热。当焊接厚度超过5mm，往往需要对其预热，温度控制下100℃―300℃。

3.铝件的焊接工艺

3.1 铝件的气焊工艺

铝件的气焊之前需进行焊前准备，首先进行接头形式与坡口的制备、接头清洗、焊缝背面加垫板、焊前预热。气焊的参数如火焰种类、焊嘴大小、焊嘴倾角都需要合理选择与调整。

焊丝的化学成分决定了焊接后焊接处的组成，并影响到其性能的不同。不同的材料会有不同的强度、抗裂性、耐蚀性以及塑性等性能上的差异。一般选材原则是选择与基体金属成分相同的焊丝，同时也可以直接从焊接材料上截取一个狭条使用。常用铝件焊丝的型号与用途见下表。

气焊铝件时必须使用气焊剂CJ401，可以优化焊缝的成形以及调高湿润性能等。具体操作时，火焰要正对溶池，在火焰保护范围内焊丝上下晃动。下送时，将带着溶滴的焊丝插入溶池，待焊接过程结束后，立即将焊丝从溶池中拉出。焊丝的这种运动往往可以破坏氧化膜，以得到较好的焊缝。最后进行焊后清理。通过以上多道工序，能够得到较好的焊缝质量，在实际生产应用中解决焊接问题。

3.2铝件的焊条电弧焊

铝条的焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。由于单丝电弧焊存在焊接速度可调性低，依靠增加焊接电流的方法难以达到要求。目前多采用双丝或多丝电焊弧，它可以将瞬时输入功率多用于熔化焊丝，将焊丝熔化速率大大加快，从而实现高速焊接。

双丝MAG焊工艺不同于传统单丝焊接工艺，它是将熔池中的多余热量去熔化焊丝，在此基础上加大电流，使得焊接速度加快。这种方法使得填充丝吸收了热量，减少了对母材热影响区的热量输入，改善了焊接的性能和形状。

3.3新型的铝件焊接工艺

传统的铝件焊接工艺缺陷率高且穿透力差。随着新型电子设备的技术进步，焊接电流、激光发生器等设备的进步，一些铝件焊接工艺得到改良并且发展迅速。其中包括串联MAG焊接、磁脉冲焊接、利用混合激光的MIG/MAG焊接、摩擦搅拌焊接等。在随着异种金属如铝钢、铝铜等结合的需求增加。异种焊接技术也得到迅猛发展，例如电子束焊接和摩擦搅拌焊接等焊接技术就应用于此。这些新焊接技术的开发大大提高了产品的质量，节约资源以及改善作业环境。

4.铝件焊接的应用实例

铝材具有诸多方面优点，它获取方便同时利于回收，材料性能延展性好、使用寿命长等。这使得铝质铸件成为汽车工业中必不可少的结构组成部分，因此铝件的焊接在汽车制造中应用十分重要。在实际生产中焊装奥迪T99项目，铝件焊接的具体操作有，首先对于冲压铝件要采取钝化处理，然后使用专用工位器具对要焊装的铝件运送到焊装车间焊装。具体连接工艺包括：电阻点焊、等离子钎焊、MIG焊/钎焊、MAG焊、激光焊、机器人伺服器焊钳焊接，此外还有其他类连接工艺铆接、冲连、涂胶、压合/翻边等。这些连接技术将钢铝材料组装成一体。

焊接技术的发展篇（9）

1.激光焊接综述

激光焊接是一种非接触焊接工艺，利用激光能源将若干不同的焊接材料进行拼合，从而择接成一个整体，以满足不同零部件对材料性能的不同要求的焊接工艺。激光焊接仅在焊点处施加垂直压力，从而能够将产品受到的机械应力降至最低，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现装备轻量化，以保证焊接质量。

激光焊接与传统择接方法的主要区别就在于二者的热传导方式不同，并且很多因素都会影响到焊接材料对激光束能量的吸收，例如即时激光束的能量密度、激光c的类型、煌接材料的表面状况都会影响到能量的传输。激光焊接的两个重要指标是：（溶化效率，即培合区刚好熔化工件所需要的热量与工件吸收的热量之比；（热传输效率，即工件吸收的热量与激光束能量之比。

2.引进激光焊接的优势

激光焊接机是利用激光束的高方向性和高功率密度的特点，通过光学系统将激光束聚集于一小区域内形成局部高温，从而使金属熔化焊接起来。激光加工是无接触加工，能量在短时间内供给，因此能避免对加工点外的热影响，又由于加工时间短，对运动中的物体也能进行加工。

随着经济的不断发展，企业的市场压力不断加大，迫使企业需要寻求新的发展方向，得以在激烈的市场竞争中生存。激光焊接可以从根本上提高产品质量，增强企业的市场竞争力。以前采用激光焊接的主要障碍是激光焊接机的价格高，这是因为所需要的激光功率较大。而近年来激光焊接机每瓦的价格已经下降，因而可与其它焊接工艺竞争，并且激光焊接的运作费用较低，从而使得激光焊接可以进入企业生产流程。

激光焊接的熔透深而且易于控制，熔透深度取决于金属导热率，焊缝的深宽可比电弧焊的大，充分提高产品的焊接质量。激光焊接速度快，焊接取决于材料.、熔透深度和激光功率。薄材料焊接速度可达30m/s，提高产品的生产效率，增加产值。激光焊接的工艺重复性好，对于水冷壁等形状固定，可使用自动焊的部位容易实现计算机化，适用于大批量生产，进一步提高产品的生产效率。同时，激光焊接的应用范围非常广，可提供足够高的功率来焊接各种同类或不同类材料，还可以焊接形状不规则的接缝，对于一些传统技术很难焊接的合金系列，采用激光焊接可使过程稳定，焊缝强度提高并具有优异的成形。在锅炉的整个生产过程中，基本上全部都是围绕着焊接来进行的，焊接质量以及焊接所用时间和所消耗的劳动

力对整个锅炉制造过程中的质量及效率是非常重要的。而采用激光焊接技术，能够大大提高在焊接环节的工作效率及生产质量，符合锅炉制造优化效率，规模化发展的前景和趋势。

3.激光焊接技术在锅炉制造中的应用

激光焊接机是利用激光c的高方向性和高功率密度的特点，通过光学系统将激光c聚集于一小区域内形成局部高温，从而使金属熔化焊接起来。激光加工是无接触加工，能量在短嘉誓诠，因此能避免对加工点外的热影响，又由于加工时间短，对运动中的物体也能进行加工。

激光焊接的熔透深而且易于控制，熔透深度取决于金属导热率，焊缝的深宽可比电弧焊的大，充分提高产品的焊接质量。激光焊接速度快，焊接取决于材料、熔透深度和激光功率。薄材料焊接速度可达，提高产品的生产效率，增加产值。激光焊接的工艺重复性好，对于水冷壁等形状固定，可使用自动焊的部位容易实现计算机化，适用于大批量生产，进一步提高产品的生产效率。同时，激光焊接的应用范围非常广，可提供足够高的功率来焊接各种同类或不同类材料，还可以焊接形状不规则的接缝，对于一些传统技术很难焊接的合金系列，用激光焊接可使过程稳定，焊缝强度提高并具有优异的成形。在锅炉的整个生产过程中，基本上全部都是围绕着焊接来进行的，焊接质量以及焊接所用时间和所消耗的劳动力对整个锅炉制造过程中的质量及效率是非常重要的。而采用激光焊接技术，能够大大提高在焊接环节的工作效率及生产质量，符合锅炉制造优化效率，规模化发展的前景和趋势。

锅炉制造并不是一个新鲜的行业，在过去相当长的时期内，锅炉制造的重点在锅炉实用性及安全性上，那是因为过去技术水平有限，所以大多精力都放到了抓质量上。而随着时代的发展，在质量能够得到充分保证的同时，锅炉在外形上的美感也成为消费者选择购买的重要参考因素，激光焊接在提高产品质量的同时还可以在很大程度上改善焊缝的外观质量，使产品外观美观大方，充分吸引购买者的注意力，从而提高产品的市场竞争力。其原因就是激光焊接可实现无接触焊接，激光束不会使工件受力，工件变形小，热影响区也小，从而使得焊接部位更加美观。激光焊接技术运用到锅炉制造行业里，能够帮助锅炉企业更好的解决这个问题，使得产品美观大方，将会成为产品的一大卖点。

对于锅炉制造行业而言，激光焊接技术的出现，能够帮助他们利用更先进的焊接技术对锅炉进行焊接，在保证优秀的焊接质量的同时，使得锅炉外形更加美观大方。并且与金属焊接相比，使用激光焊接的焊缝更加耐一磨、耐腐蚀，这种先进的技术会给锅炉制造业注入新的活力与动力。

4.展望

目前激光焊接在国外，尤其在美国已得到广泛应用。目前我国千瓦级和百瓦级的COZ激光器已成为商品，这就为我国大力开展激光热处理的研究和应用提供有力的工具。我国在激光热处理的应用方面也必将取得重大成就。引进激光焊接在很大程度上可以提高产品质量，改善产品外观，从而提高企业的市场竞争力，使得企业继续充满活力的前进。

结束语

随着科学技术水平的不断提高，激光焊接在汽车，钢铁，造船等行业得到了广泛的应用，并进一步促进了激光焊接技术的不断发展和进步，这也显示出激光焊接技术的应用前景是非常乐观的，相信激光焊接技术在锅炉制造行业中也将得到广泛应用，也会给企业带来巨大的经济效益。但同时我们也要清楚的知道，任何一项技术在发展的过程中都会有其自身的局限性，使用激光焊接技术的过程中，也应该清醒的认识到这项技术自身所存在缺陷与不足，在生产工作中不断地予以改进，这才是企业长久发展的可行之道，相信在不久的将来激光焊接技术一定会得到广泛应用并取得丰硕的成果。

参考文献：

[1]陈根余 ， 顾春影 ， 梅丽芳 ， 李时春.激光焊接技术在汽车制造中的应用与激光组焊单元设计 [J]. 电焊机 ，2010（05）.

[2]陈飞 .激光焊接技术在船舶制造中的应用与前景 [J].造船技术 ，2011（05）.

焊接技术的发展篇（10）

一、 水下焊接面临的基本问题

水下焊接由于水环境和水下压力的存在，致使其焊接过程与陆地焊接相比存在更大的难度，并且更复杂。

1. 水下焊接的可见性差

在水下，由于水对光线的吸收、反射、折射等作用，致使水中的能见度比空气中差很多；在焊接过程中，焊材燃烧产生的大量保护气体和烟雾也使操作者对焊接过程难以做到精确的把握；此外，在海底有大量海藻和淤泥的情况时，更使焊接过程的可见性降低。因此，在水下焊接过程中，由于水下可见性差，操作者对焊接熔池、焊缝的成型及焊接的弧光很难做到精确把握，致使整个焊接过程基本属于“盲焊”，造成焊缝缺陷较多、焊接接头质量差。

2. 水环境对焊缝的影响

在水下焊接，电弧的高温燃烧极易使焊材周围的水分解，产生大量的氢气和氧气，致使焊缝中的氢含量过高，产生大量裂纹。一般水下焊接焊缝中的氢含量可达30-40 mL/l00 g，最高可达60-70 mL/l00 g，比陆上焊接高几倍。

3. 水对焊件冷却速度的影响

在水下焊接，由于水具有高传导热系数，致使焊件的热影响区和焊缝急速冷却，产生大量的淬硬组织，使工件的韧性变差，寿命降低。

4. 水压的影响

在水下，随着深度的增加，水压会随之增大，致使焊接电弧弧柱变细，焊道变窄，焊缝高度增加，同时导电介质密度增加，从而增加了电离难度，电弧电压随之升高，电弧稳定性降低，飞溅和烟尘也增多。因此，压力增加时对焊接过程的工艺特性、焊缝性能以及焊缝的化学成分等都会产生不利的影响。

5. 焊接的连续性差

由于水下的特殊环境，焊接操作的不便性，焊接过程很难连续操作。

二、 常用水下焊接的分类及特点

1. 湿法焊接及其特点

湿法焊接是指在焊接过程中把工件直接置于水中，水与焊件之间没有任何隔离措施。焊接的熔滴过渡和焊缝的结晶直接在水中完成。电弧仅仅依靠焊材在燃烧过程中产生的气体及水汽化产生的气泡进行保护。

湿法焊接的优点是设备简单，成本低廉，操作灵活，适应I生强；缺点是焊接质量较差，难以得到较好的焊接接头，一般用于一些非关键性的构件，目前，应用的深度不超过100 m.

2. 干法焊接及其特点

干法焊接是指把包括焊接部位的较大范围内的水排开，使操作者能在干的气相环境进行焊接的方法，即操作者在水下一个大型干式气室中焊接。这种方法多用于深水，需要预热或焊后热处理的材料，且结构较重要，或质量要求很高的结构的焊接。根据水下气室中压力的不同，干法焊接又可分为高压干法焊接及常压干法焊接。

2.1 高压干法焊接

高压干法焊接是指焊接过程中，在气室底部通人气压稍大于工作水深压力的气体，把气室内的水从底部开口排除，焊接是在于的气室中进行的。一般采用焊条电弧焊或惰性气体保护电弧焊等方法进行，是当前水下焊接方法中焊接质量最好的方法之一，基本上可达到陆上焊缝的水平，目前最大实用水深为300米。该方法面临的主要问题是：

（1）因为气室受到工程结构形状、尺寸和位置的限制，适应性弱，目前仅用于海底管线等形状简单、规则结构的焊接。

（2）必须配有一套生命维持、湿度调节、监控、照明、安全保障、通信联络等系统，辅助工作时间长，水面支持队伍庞大，施工成本较高。例如：美国TDS公司的一套可焊接直径813mm管线的焊接装置（MOD一1）价值高达200万美元。

（3）同样存在“压力影响”等问题。在深水进行焊接（如几十米到几百米）时，随着电弧周围气体压力的增加，焊接电弧性、冶金特性及焊接工艺特性都要受到不同程度的影响。因此，要认真研究气体压力对焊接过程的影响，才能获得优质的焊缝。

高压干法焊接能消除水对焊接过程的影响，但装备复杂，施工费用较高，对水深压力的影响无法完全排除，且适用的接头形式有限，一般用于管线接头的焊接。

2.2 常压干法焊接

常压干法焊接是指在深水下，操作者仍然在与陆地环境相当的气相环境中焊接，这种方法排除了水深的影响。

常压干法焊接的最大优点是可以有效地 肖除水对焊接质量的影响，焊接条件几乎和陆地一样，焊接质量达到最好，但焊接设备复杂，提供保障的人员更多、施工的费用更高，比高压干焊法更复杂，且焊接接头的形式也有局限I生，一般只能用于管线接头的焊接。

3. 局部干法水下焊接及其特点

局部干法水下焊接技术是利用气体使焊接局部区域的水排开，形成局部干的气室进行焊接。该法既具有湿法焊接简单灵活的优点，又能像于法焊接那样获得优质的焊缝，它有效降低了水对焊缝的影响，从而提高了焊缝的质量，是一种比较先进的水下焊接方法。小型局部干法设备简单并易于进行自动及半自动焊接，是当前水下焊接研究的重点。

局部干法焊接种类较多，较典型的有日本的水帘式及钢刷式焊接法，美国和英国的干点式及气罩式焊接法，此外还有法国的旋罩式焊接法。

4. 可移动气室式水下焊接

可移动气室式水下焊接有1个可以移动的一段开口的气室，通入的气体既是排水气体又是保护气体，用气体将气室内的水排出，气室内呈气相，电弧在其中燃烧。焊接时，将气室开口端与被焊部位接触，在开口端装有半透密封垫与焊枪柔性密封，焊枪从侧面伸人气室，排水气体将水排出后，便可借助气室中的照明灯看清坡口位置，而后引弧焊接，焊一段移动一段气室，直至焊完整条焊缝。该法可进行全位置焊接。

该法的优点是气室内的气相区较稳定，电弧较稳定，焊接质量较好，接头强度不低于母材，面弯和背弯均180度，焊缝无加渣、气孔、咬肉等缺陷，焊接区硬度也较低。焊接接头性能满足美国石油学会规程的要求，并在最大水深30～40米中应用。但这种水下焊接法也存在一些不足之处：不能很好地降低焊接烟雾的影响；气室与潜水面罩之间仍有一层水，在清水中对可见度影响不大，但在浑水中可见度问题仍未解决；焊枪与气室是柔性连接，焊一段停一段，移动一次气室，焊缝不连续，焊道接头易产生缺陷。

综上所述，合理采用局部排水措施可有效解决水下焊接的主要问题，从而提高电弧的稳定性，改善焊缝成形，减少焊接缺陷，在水深不超过40 m的情况下，可以获得性能良好的焊接接头，局部干法水下焊接是很有前途的水下焊接方法。但是，目前提出的几种小型局部干法水下焊接方法，除了干点式已初步在实际中应用外，其他尚处于试验阶段。

三、 水下焊接的应用和发展

湿法焊接的发展主要是焊接材料的发展。目前，湿法焊接焊条主要有钛钙型和铁粉钛型。其中较典型的焊条有英国Hydroweld公司开发Hydroweld FS水下焊条，美国水下专利焊条7018‘S，德国Hanover大学基于渣气联合保护对熔滴过渡过程的影响和保护机理研制开发了双层自保护药芯焊条。此外，英国TwI与乌克兰巴顿研究所合作完成了一套水下湿法药芯焊丝焊接送丝机构、控制系统及焊接工艺。近年来，美国、英国、德国和日本均开展了相关的研究工作，开发的不锈钢及镍基合金药芯焊丝，改善了湿法水下焊接的性能，这种焊丝可在水深6米以内成功地用于不锈钢或镍基合金结构的湿法水下焊接及表面堆焊。

高压干法焊接由美国在1954年首先提出，1966年开始生产，目前最大实用水深为300米.目前，国外用于水下维修作业的高压干法焊接，多采用高压轨道TIG焊系统进行，如PRS系统（由挪威的Statoil公司组织开发）和OTFO系统（由英国开发）。

在国内，水下焊接技术也一直受到重视和应用。早在20世纪50年代，水下湿法焊条电弧焊已得到应用。20世纪70年代，由华南理工大学开发的D型湿法深水用焊条具有与美国生产的湿法焊条（E6013）相近的良好焊接工艺性能。20世纪70年代后期，哈尔滨焊接研究所等开发了LD—C02焊接法，属于局部焊接法。目前，北京石油化工学院已设计并建立了国内第一个高压焊接实验室，设有高压焊接试验舱，可以进行不同压力等级的焊接试验和研究。随后开始按年度计划进行高压焊接工艺实验和工艺评定。同期，清华大学进行了水下局部干法激光焊接的实验研究。