蔣偉波

摘 要：在當(dāng)今社會(huì)，焊接技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了國(guó)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(wú)疑承擔(dān)起了社會(huì)發(fā)展的支柱。因此焊接技術(shù)水平的高低是評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家先進(jìn)制造業(yè)和科學(xué)發(fā)展水準(zhǔn)的一個(gè)重要標(biāo)志，焊接技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系到國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)力。文章主要介紹了我國(guó)焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀的分析指出了我國(guó)焊接技術(shù)的發(fā)展前景，希望能夠?yàn)槲覈?guó)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(shì)

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(shí)間并不長(zhǎng)，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(qiáng)了焊接技術(shù)的工藝能力，同時(shí)也使焊接技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)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(guó)焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 較長(zhǎng)焊縫和厚板焊縫的焊接技術(shù)落后

在對(duì)鋼板進(jìn)行焊接的過(guò)程中，長(zhǎng)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(duì)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(duì)焊接技術(shù)要求十分嚴(yán)格。在焊接的過(guò)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(hù)焊（GMAW）打底相互結(jié)合的工藝來(lái)進(jìn)行處理。使用這種方法的一個(gè)缺憾是焊接效率提高受限。在T型焊接和厚板相互對(duì)接的焊接過(guò)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(jìn)行全熔透的焊接，但是增加了加工成本，也對(duì)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(dòng)化水平不高

一個(gè)國(guó)家要想發(fā)展強(qiáng)盛，必須依托于工業(yè)現(xiàn)代化、加工自動(dòng)化。只有這樣生產(chǎn)的產(chǎn)品才能節(jié)約加工成本，給社會(huì)創(chuàng)造出更多的福利。通過(guò)調(diào)查顯示國(guó)外的焊接自動(dòng)化水平已經(jīng)達(dá)到80%，而我國(guó)的焊接自動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就不可避免的拉開了我國(guó)與國(guó)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(shì)，手工焊接一定會(huì)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(dòng)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(guò)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(huì)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(kuò)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(guò)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(diǎn)共晶和雜質(zhì)共存致使晶體偏析。這樣裂紋的強(qiáng)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(duì)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(duì)其的最起碼的要求。而我國(guó)的焊接技術(shù)人員對(duì)業(yè)務(wù)水平了解的太少，與對(duì)行業(yè)需求存在非常大的距離。

3 我國(guó)焊接技術(shù)的發(fā)展前景

為了積極促進(jìn)我國(guó)焊接技術(shù)的發(fā)展，使其滿足我國(guó)市場(chǎng)發(fā)展的需求，通過(guò)分析我國(guó)焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，能夠推斷出我國(guó)焊接技術(shù)主要會(huì)從以下幾個(gè)發(fā)展方向進(jìn)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(guò)磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接。它的投入成本非常低、裝置也比較簡(jiǎn)單、耗能非常少、效益比較好。通過(guò)常年對(duì)磁控焊接技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)了磁控對(duì)電弧焊電弧狀態(tài)的影響。外加磁場(chǎng)對(duì)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(guò)程中的熱量傳遞過(guò)程，進(jìn)而使結(jié)晶方向發(fā)生變化。通過(guò)組織的細(xì)化作用，能夠使焊縫的一些力學(xué)特點(diǎn)提升的更加明顯。除此之外還能降低焊接過(guò)程中缺陷的敏感性。鑒于磁控焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，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(guó)地理環(huán)境的特殊位置，冬季寒冷時(shí)節(jié)持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，這就考驗(yàn)著低溫環(huán)境下焊接技術(shù)的性能。近些年來(lái)，各個(gè)相關(guān)學(xué)術(shù)組織都在積極的解決應(yīng)對(duì)冬季低溫焊接的問(wèn)題以及施工的臨界溫度的取值問(wèn)題。

例如我國(guó)在冬季完成了“鳥巢”萬(wàn)噸級(jí)以上的剛結(jié)構(gòu)件的焊接工作。冬季進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)影響焊接的因素主要有操作員的工藝水平、焊機(jī)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(xiàng)或某兩項(xiàng)是不全面的，是無(wú)法做出正確評(píng)價(jià)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(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。由“鳥巢”焊接任務(wù)中獲得的低溫焊接經(jīng)驗(yàn)技術(shù)必將應(yīng)用于實(shí)踐。

3.3 建立合理的焊工資格認(rèn)證體系

現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)件的焊接過(guò)程具有工程量復(fù)雜、焊接對(duì)象多樣化、施工環(huán)境多變、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)白熾化等特點(diǎn)。進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)涉及到焊接工藝的編寫、工程技術(shù)參數(shù)的評(píng)定、焊接件的檢修等多種情況。除此之外，焊接過(guò)程的焊接點(diǎn)比較多、焊接面比較廣、戰(zhàn)線比較長(zhǎng)。因此，這就對(duì)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(shí)意義。這就要求社會(huì)機(jī)構(gòu)各方面建立完善的焊工資格認(rèn)證體系。認(rèn)真的培養(yǎng)焊工人才，同時(shí)加強(qiáng)焊工的資格認(rèn)證對(duì)我國(guó)的焊工人才培養(yǎng)是一個(gè)正確的人才培養(yǎng)模式。同時(shí)這也是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。這種制度的建立在一定程度上能夠促進(jìn)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(guò)聚焦后，激光焦點(diǎn)處的能量密度高達(dá)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(huì)給焊接工業(yè)帶來(lái)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(dá)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(gè)顯著特點(diǎn)是可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的焊接，因?yàn)榧す饩哂兄本€傳播的特點(diǎn)。除此之外與電子束相比較而言，激光束的優(yōu)勢(shì)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(huì)產(chǎn)生X射線，對(duì)人體不會(huì)造成傷害，不需要專門的防護(hù)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(lái)應(yīng)該會(huì)取代電子束成為焊接主流技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)焊接技術(shù)水平同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距仍然比較巨大。這就要求我國(guó)焊接技術(shù)人員積極探索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極加強(qiáng)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(qiáng)焊接自動(dòng)化水平技術(shù)的提高。只有這樣我國(guó)的焊接技術(shù)才能領(lǐng)超世界強(qiáng)國(guó)，排于前列。在新時(shí)期我們要坦然面對(duì)我們自身的不足，尋找自身的發(fā)展特點(diǎn)和方向。我們要積極沿著磁控焊接、高溫焊接等先進(jìn)焊接工藝的目標(biāo)發(fā)展。爭(zhēng)取焊接技術(shù)的更大進(jìn)步，為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)無(wú)窮的力量。

參考文獻(xiàn)

[1]林錯(cuò)錯(cuò)，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(guó)鋼協(xié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)第l2屆（ASSF-2010）學(xué)術(shù)交流會(huì)暨教學(xué)研討會(huì)論文集，2010：530-541.