焊接技术的应用和发展
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中文科技期刊数据库 （ 文摘版 ） 工程技术
理论 前沿
２ ０ １ ５ 年７ 月 ・ ２ ６ ３・
焊接 技术 的应用 和 发展
冯 本存
安徽省 煤 田地质局 第二勘探 队，安徽芜湖 ２ ４ １ ０ ０ ６
摘 要： 大约有三分之一 的钢铁产 品需要 经过 焊接加 工，除 了少数高端设 备外 ，这些焊接加工设备我 国基本能够 自行提供 ， 我 国已经成 为世界 上最大的焊接设备 生产 国和 出ｃ ｒ 国。 目前 ，我 国焊接设备 行业的产 能大于需求，尽 管上游资 源及原材料价 格 在不 断上 涨，但整 个行 业的销售平均价格 处于下降 区间，行业 的平 均利 润越 来越薄 。企业 的核 心竞争力和规模化 的优 势 已经使 那些没有 自主研发能 力的小企业 的生存 空间越 来越 小，企业 的数 量将会逐 步减少。
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 ３ ０ ％，同发达工业 国家的 ８ ０ ％差距甚远 。从２ Ｏ 世纪 未 国家逐渐在各个行业推广 自动焊 的基础焊接方 式一一气 体保 护 焊 ，来取代传 统的手工 电弧焊 ，现 己初 见成效。可以预计在未 来的１ ０ 年，国 内自动化焊接技术将 以前所未有的速度发展 。 ２焊接 自动化技术 的意义 ． 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
不足 。
１焊接 自动化技术 的现状和 问题 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
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 。 焊 接过 程控 制系 统的智 能化 是焊接 自动化 的核 心 问题 之 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 。 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。 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。 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 。 ３我国桥梁焊接技术发展趋势 常见 的钢 桥型式 有 ：梁桥 （Ｉ型板梁 、桁 梁、箱梁 ） ，拱 桥 （ 系杆拱 、下承拱 、上承 拱、 中承拱 ） ，以及 悬索桥和 斜拉 桥等 。大跨径公路和钢桥主要是悬索桥和斜拉桥 ； 铁路钢桥多 为梁桥 和拱桥。按造桥方法，钢桥可分为 ： 铆接桥 （ 工厂制造 和工地拼接 均为铆接 ） 、栓 焊桥 （ 工厂制 造为焊接 ，工 地拼接 为高 强度螺 栓边 接 ）和 全焊桥 （ 工厂 制造和 工地 拼接均 为焊 接） 。栓焊桥和 全焊桥统称 为焊接桥 。我 国仅在长江 上 已有各 种型式 的桥梁 ２ ９ 余座 ，其 中接近 半数 为钢桥 。“ 万里长江成 了 中国当代桥 梁的展 台。 ”在世界 建成全部 悬索桥 中排名 前十位 的焊接钢桥 中，中 国有 ２ 座 ： 江 阴长江大桥 （ Ｌ ＝ １ ３ ８ ５ ｍ）排名 第四，香港青马大桥 （ Ｌ ＝ １ ３ ７ ７ ｍ）排名第五 。而在全部斜拉桥 排名前十位的焊接钢桥 ， 中 国有 ６ 座桥 ， 排名第三 、四、 五、六、 七和第九 （ 南京长江二桥 Ｌ ＝ ６ ２ ８ ｍ，排第三位 ； 武 汉长江三桥 Ｌ ＝ ６ １ ８ ｍ，排 第 四位 ） 。 焊接钢桥的制造技术 。我 国桥梁钢结构 由早期 的铁路桥简
关键词 ： 钢 铁 产品 ； 焊 接 加 工 ：生存 空 间 中图分类号 ： Ｔ Ｇ４ ５ ６ － ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）３ ０ － ０ ２ ６ ３ — ０ １ 单工型杆件 、箱型杆件 到 目前悬 索桥 和斜 拉桥 的复杂的正交异 性板之类结构 ，绎焊接技术 的要 求提 高很 多，各钢 桥制造单 位 为适应发展 的需要 ，在 不断地完 善和革新制造 技术 ，工艺装备 和工 艺水平在 不断提高。发展到今天， 己具有 了制造质量焊接 钢桥 的条件 。早期 制造 钢箱梁 时，没有专用胎 具，采用国外早 期使 用过 的 “ 倒装 法 ” 。当前采用 正装法 “ 多节 段边续 匹配 组 装法 ， ”焊接 和预拼装 同时完成 。这当然 需要很大 的场地 ，并 且要布置 的非 常合 理。主拼 装胎 架纵 向线形按桥梁设计线形设 置横 向预 设上 拱度 。板单元组装定须在无 日照时进行 。这种多 节段边续 匹配 组装 法的实施具有一定的创造性 。但工艺装备方 面 尚有进 一步提高和平共处完善之处 ，以进一步提高效率和质 量 。当前 ，定位板 的使 用尚不能完全避免，应尽可能减少。焊 接方法应 用与早期也有 很大不同 。己经不再仅仅是手工 电弧焊 定位 、埋 弧 自动焊完成焊接任务的情况 。在公路斜拉桥和悬索 桥钢 箱梁 制造中，高效率焊接方法的应用受到重视 ，应用最多 的为 Ｃ Ｏ 自动 焊和 半 自动 焊和 单面焊 双面 焊成 型技术 ，其余 为焊条手工 电弧焊 。其它各厂的情况大体相似 。而对于杵梁结 构形 式的铁路 桥或公铁 两用桥，主要焊接方法仍是埋弧焊 。 在焊 接材 料方面，一个突出的变化是药芯焊丝 的应用逐渐 增 多，例如，宜 昌大桥焊接 中，Ｃ Ｏ ， 焊接 时完全使 用药 芯焊 丝， 用量 为 ２ １ ０ 吨， 占该桥用钢量的 １ ． ９ ％。军 山大工业桥的情况相 同，药芯 焊丝 占该桥 用钢量 的 １ ． ８ ％。 目前，高韧 性和工 艺性 能优 异的焊接材料 的开发稳定供货 ，是进一步提高焊接钢桥质 量的重要因素之一 。 ４焊 接行 业发展存在的主要 问题 由于中国经济建设的高速发展 ，我 国已经成为世界上 的电 焊机 大国，但还远非强 国。 电焊机产业 同质化发展 ，各个企业在产 品构成 、市场取 向 方面过于集 中导致 了价格 的恶性竞争 ，损害 了电焊机行业 的整 体利益 。 电焊 机 企 业 大 都 缺 乏 核 心 技 术 ，大 量 企 业 片 面 追 求 扩 张 规 模，采用粗犷式生产方式提高产量 以求大 的市场 占有率 ，大都 难 以筹措大量资金进行高端产 品的研制开发 ，产 品的拷 贝抄袭 现 象 严 重 ，在 知 识 产 权 日益 受 到 重 视 的今 天 ，企 业 的发 展 后 劲
理论 前沿
２ ０ １ ５ 年７ 月 ・ ２ ６ ３・
焊接 技术 的应用 和 发展
冯 本存
安徽省 煤 田地质局 第二勘探 队，安徽芜湖 ２ ４ １ ０ ０ ６
摘 要： 大约有三分之一 的钢铁产 品需要 经过 焊接加 工，除 了少数高端设 备外 ，这些焊接加工设备我 国基本能够 自行提供 ， 我 国已经成 为世界 上最大的焊接设备 生产 国和 出ｃ ｒ 国。 目前 ，我 国焊接设备 行业的产 能大于需求，尽 管上游资 源及原材料价 格 在不 断上 涨，但整 个行 业的销售平均价格 处于下降 区间，行业 的平 均利 润越 来越薄 。企业 的核 心竞争力和规模化 的优 势 已经使 那些没有 自主研发能 力的小企业 的生存 空间越 来越 小，企业 的数 量将会逐 步减少。
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 ３ ０ ％，同发达工业 国家的 ８ ０ ％差距甚远 。从２ Ｏ 世纪 未 国家逐渐在各个行业推广 自动焊 的基础焊接方 式一一气 体保 护 焊 ，来取代传 统的手工 电弧焊 ，现 己初 见成效。可以预计在未 来的１ ０ 年，国 内自动化焊接技术将 以前所未有的速度发展 。 ２焊接 自动化技术 的意义 ． 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
不足 。
１焊接 自动化技术 的现状和 问题 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
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 。 焊 接过 程控 制系 统的智 能化 是焊接 自动化 的核 心 问题 之 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 。 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。 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。 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 。 ３我国桥梁焊接技术发展趋势 常见 的钢 桥型式 有 ：梁桥 （Ｉ型板梁 、桁 梁、箱梁 ） ，拱 桥 （ 系杆拱 、下承拱 、上承 拱、 中承拱 ） ，以及 悬索桥和 斜拉 桥等 。大跨径公路和钢桥主要是悬索桥和斜拉桥 ； 铁路钢桥多 为梁桥 和拱桥。按造桥方法，钢桥可分为 ： 铆接桥 （ 工厂制造 和工地拼接 均为铆接 ） 、栓 焊桥 （ 工厂制 造为焊接 ，工 地拼接 为高 强度螺 栓边 接 ）和 全焊桥 （ 工厂 制造和 工地 拼接均 为焊 接） 。栓焊桥和 全焊桥统称 为焊接桥 。我 国仅在长江 上 已有各 种型式 的桥梁 ２ ９ 余座 ，其 中接近 半数 为钢桥 。“ 万里长江成 了 中国当代桥 梁的展 台。 ”在世界 建成全部 悬索桥 中排名 前十位 的焊接钢桥 中，中 国有 ２ 座 ： 江 阴长江大桥 （ Ｌ ＝ １ ３ ８ ５ ｍ）排名 第四，香港青马大桥 （ Ｌ ＝ １ ３ ７ ７ ｍ）排名第五 。而在全部斜拉桥 排名前十位的焊接钢桥 ， 中 国有 ６ 座桥 ， 排名第三 、四、 五、六、 七和第九 （ 南京长江二桥 Ｌ ＝ ６ ２ ８ ｍ，排第三位 ； 武 汉长江三桥 Ｌ ＝ ６ １ ８ ｍ，排 第 四位 ） 。 焊接钢桥的制造技术 。我 国桥梁钢结构 由早期 的铁路桥简
关键词 ： 钢 铁 产品 ； 焊 接 加 工 ：生存 空 间 中图分类号 ： Ｔ Ｇ４ ５ ６ － ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）３ ０ － ０ ２ ６ ３ — ０ １ 单工型杆件 、箱型杆件 到 目前悬 索桥 和斜 拉桥 的复杂的正交异 性板之类结构 ，绎焊接技术 的要 求提 高很 多，各钢 桥制造单 位 为适应发展 的需要 ，在 不断地完 善和革新制造 技术 ，工艺装备 和工 艺水平在 不断提高。发展到今天， 己具有 了制造质量焊接 钢桥 的条件 。早期 制造 钢箱梁 时，没有专用胎 具，采用国外早 期使 用过 的 “ 倒装 法 ” 。当前采用 正装法 “ 多节 段边续 匹配 组 装法 ， ”焊接 和预拼装 同时完成 。这当然 需要很大 的场地 ，并 且要布置 的非 常合 理。主拼 装胎 架纵 向线形按桥梁设计线形设 置横 向预 设上 拱度 。板单元组装定须在无 日照时进行 。这种多 节段边续 匹配 组装 法的实施具有一定的创造性 。但工艺装备方 面 尚有进 一步提高和平共处完善之处 ，以进一步提高效率和质 量 。当前 ，定位板 的使 用尚不能完全避免，应尽可能减少。焊 接方法应 用与早期也有 很大不同 。己经不再仅仅是手工 电弧焊 定位 、埋 弧 自动焊完成焊接任务的情况 。在公路斜拉桥和悬索 桥钢 箱梁 制造中，高效率焊接方法的应用受到重视 ，应用最多 的为 Ｃ Ｏ 自动 焊和 半 自动 焊和 单面焊 双面 焊成 型技术 ，其余 为焊条手工 电弧焊 。其它各厂的情况大体相似 。而对于杵梁结 构形 式的铁路 桥或公铁 两用桥，主要焊接方法仍是埋弧焊 。 在焊 接材 料方面，一个突出的变化是药芯焊丝 的应用逐渐 增 多，例如，宜 昌大桥焊接 中，Ｃ Ｏ ， 焊接 时完全使 用药 芯焊 丝， 用量 为 ２ １ ０ 吨， 占该桥用钢量的 １ ． ９ ％。军 山大工业桥的情况相 同，药芯 焊丝 占该桥 用钢量 的 １ ． ８ ％。 目前，高韧 性和工 艺性 能优 异的焊接材料 的开发稳定供货 ，是进一步提高焊接钢桥质 量的重要因素之一 。 ４焊 接行 业发展存在的主要 问题 由于中国经济建设的高速发展 ，我 国已经成为世界上 的电 焊机 大国，但还远非强 国。 电焊机产业 同质化发展 ，各个企业在产 品构成 、市场取 向 方面过于集 中导致 了价格 的恶性竞争 ，损害 了电焊机行业 的整 体利益 。 电焊 机 企 业 大 都 缺 乏 核 心 技 术 ，大 量 企 业 片 面 追 求 扩 张 规 模，采用粗犷式生产方式提高产量 以求大 的市场 占有率 ，大都 难 以筹措大量资金进行高端产 品的研制开发 ，产 品的拷 贝抄袭 现 象 严 重 ，在 知 识 产 权 日益 受 到 重 视 的今 天 ，企 业 的发 展 后 劲
