先进焊接技术

高科技引领下的先进焊接技术 研究现状与展望 裘红军宁波技师学院 世界第一钢铁大国 我国钢产量2002年超过1 85亿吨 2004年达到2 728亿吨 2005年超过3 5亿吨 连续10年成为世界上最大的钢铁生产和消费国 钢产量超过了排名世界第二至四位的日本 美国和俄罗斯钢产量的总和 成为当之无愧的世界第一钢铁大国 60 70 的钢通过焊接加工成型 现代焊接的特征 焊接已成为最流行的连接技术在当今工业社会 没有哪一种连接技术象焊接那样被如此广泛 如此普遍地应用在各个领域 而其中最主要的原因就是其极具竞争力的性价比 焊接显现了极高的技术含量和附加值在人类社会步入21世纪的今天 焊接已经进入了一个崭新的发展阶段 当今世界的许多最新科研成果 前沿技术和高新技术 诸如 计算机 微电子 数字控制 信息处理 工业机器人 激光技术等 已经被广泛地应用于焊接领域 这使得焊接的技术含量得到了空前的提高 并在制造过程中创造了极高的附加值 焊接已成为关键的制造技术焊接作为组装工艺之一 通常被安排在制造流程的后期或最终阶段 因而对产品质量具有决定性作用 焊接已成为现代工业不可分离的组成部分在工业化最发达的美国 焊接被视为 美国制造业的命脉 而且是美国未来竞争力的关键所在 其主要根源就是基于这样一个事实 许多工业产品的制造已经无法离开焊接技术的使用 我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面取得可喜成就 在人类发展史上留下辉煌篇章的三峡水利工程 西气东输工程以及 神舟 号载人飞船 哪个没有采用焊接结构 我国近年来通过焊接制造成功了一批最大 最重 最长 最高 最厚 最新的具有代表性的重要产品 由此表明焊接在国民经济建设和社会发展中发挥着无可替代的重要作用 三峡电站水轮机叶轮 水轮机转轮直径10 7m 高5 4m 重达440吨 为世界最大 最重的不锈钢焊接转轮 转轮分别由上冠 下环和13个或15个叶片焊接而成 每个转轮需要消耗12吨焊丝 三峡水电站的电机定子座和蜗壳 电机定子座直径22m 高6m 重832吨 是在我国焊接的最大钢结构机座 蜗壳进水口直径12 4m 总重量750吨 为世界最大 最重的焊接蜗壳 西气东输工程中焊接的应用 航天 火箭 卫星 宇宙飞船 神舟五号发射升空 世界第一拱桥 上海卢浦大桥 全长3900m 跨度550m 为世界跨度最大的全焊钢结构拱桥 用3 4万吨厚度为30 100mm的细晶粒钢焊接而成 我国目前最高的摩天大楼 上海金茂大厦 采用焊接钢结构框架 共有88层 高420m 芜湖长江大桥 最近完成的跨越长江的芜湖长江大桥 是一座公路 铁路两用桥 采用矮塔斜拉结构 全长10km 主跨312m 是我国目前跨度最大的公 铁两用桥 采用50mm厚的14MnNbq钢整体焊接箱型主桁 世界第一穹顶 北京国家大剧院 国家大剧院 其椭球形穹顶长轴212 2m 短轴143 64m 高46 28m 焊接钢结构的总重量达6475吨 将成为世界最大的穹顶 30万吨超大型原油船 我国建造的最大载重量之一的30万吨超大型原油船 长333m 宽58m 半冷半压式液化气船 国产最大的半冷半压液化气船 总长154 98米 型宽23 10米 载重量17900吨 其中3个液态货罐采用了厚度为30 35mm的13MnNi63低温钢焊接而成 工作温度为 48 总容积16500立方米 大型热壁加氢反应器 焊接制造了总重量达千吨级 壁厚280mm的大型热壁加氢反应器 神华集团煤液化工程容器制造 重量2060吨 壁厚337mm 外径5500mm 长度60m 石油 天然气储罐 外形整体远观 内部焊接施工 600MW热电站锅炉 焊接制造了600MW热电站锅炉 其汽包长30m 壁厚203mm 重250吨 空间环境模拟装置 近年建成了一个最大的空间环境模拟装置 它是一个大型不锈钢整体焊接结构 主舱是一个直径18m 高22m真空容器 辅舱直径12m 如图10所示 我国发射的 神舟 号载人飞船都曾在这个模拟舱中进行过试验 北京国家体育场 鸟巢 总重量达4 2万吨 全部采用中国自主创新研发的钢材 施工中的鸟巢 北京国家游泳中心 水立方 北京首都机场新航站楼 香港昂船洲大桥 焊接机器人工作站 各厂家使用的焊接机械手基本上是从国外进口的 外围设备大部分由国内厂商配套 CLOOS公司生产的ROMAT 500机械手臂 工业机器人 自动焊接专机 基本配置包括焊机 焊接操作机构 多轴变位机 程序控制系统 可选配置包括 Frontframesforwheelloader 自动焊接专机 焊缝跟踪系统 焊枪摆动装置等 与焊接机器人相比 焊接专机操作 维护保养简便 零配件易得 使用费用低 设备可靠性高 受到人们的青睐 最新焊接技术 A TIG技术 钛合金A TIG焊焊缝截面比较 搅拌摩擦焊 FrictionStirWelding 高速偏转多束技术 多束技术是指从一个源产生的一束电子 以极快的速度在不同的位置之间跳跃 由于热惯性的存在 就好像同时有多束电子束作用 多束技术根据焊点的位置和能量的不同 又分为多熔池焊接 多道焊接 多工艺焊接 Laserbeam激光束 Workpiece工件 ElectrodeMIG电极 LaserHybridWelding激光MIG复合焊 复合激光 熔化极气体保护焊 最佳组合 熔化极气体保护焊 GMAW Nd YAG激光焊 复合Nd YAG激光 溶化极气体保护焊 GMAW 激光 GMAW WhyLaserHybrid Welding 为什么用激光复合焊 MaterialS235JR s 3mmPosition PG30 vs 3 6m minToproduceathroatthicknessMIG获得焊缝厚度 2 Toavoidincompleterootpenetration激光获得更好的熔深 填充性电阻焊 孔洞补焊技术 双丝MIG焊 两个相互绝缘的焊丝 从同一个喷嘴里送出 形成两个电弧 在同一个熔池里燃烧 改变了对熔池的加热特点 设备组成 进口每套约75万人民币 天津大学已开发成功该套设备 每套约45万元 电流1 电流2 电压1 电压2 双丝推挽式输出的高速摄像图像 采用脉冲埋弧焊技术后 焊接速度提高了30 取得了很好的效益 上海发电设备焊接技术进展 一 上海电气 集团 总公司 上海市焊接学会 上海市焊接协会 电焊机 2005 35 9 43 48 管道施工连头的利器 带有斜切功能的自动火焰钢管切割机 机遇与挑战 我国已成为世界最大的焊接大国 但远不是一个焊接强国 国务院最近发布的 国家中长期科学和技术发展规划纲要 明确指出 现阶段中国特色国家创新体系建设重点之一是建设以企业为主体 产学研结合的技术创新体系 自动化焊接设备技术开发及设备制造 已于2005年底被国家发改委列入 产业结构调整指导目录 机械制造工艺装备领域的鼓励产业 发展途径 国家中长期科学和技术发展规划纲要提出 自主创新就是要加强原始创新 集成创新和引进消化