1.2 焊接与切割未来发展方向与展望

1.2.1 焊接未来发展方向与展望

受材料、信息科学等新技术的影响，焊接新工艺，新技术接连问世，焊接行业从传统的手工操作向自动化、智能化方向发展，焊接技术发展主要表现在以下几个方面。

（1）焊接热源改善与更新现有焊接热源主要有火焰、电弧、电阻、超声波、摩擦、等离子、电子束、激光束及微波等。首先是改善现有热源，使其经济适用、热量集中、方便有效，在这方面电子束和激光焊接的发展尤为迅速；其次是开发更好、更高效的热源，比如同种或者异种热源叠加，如激光复合焊（激光+MIG焊、电子束焊中加入激光焊）等（见图1-4）；再就是以节能或新能源为目标的新技术，如太阳能焊接将成为可能。

（2）新型焊接材料的研发随着高精端科技的发展，新材料的研发势必迎来井喷式发展，这对新型焊接材料的研发将提出更高的要求；同时对现有产品的焊接，研究新型焊接材料以期改善焊缝成形、提升焊接质量等也大有裨益。

（3）计算机的应用以计算机为核心建立的各种控制系统，包括焊接顺序、PID调节及自适应等控制系统均已在不同焊接方法中得到应用。计算机仿真模拟技术已用于焊接热过程、焊接冶金过程、焊接应力和变形等方面；数据库技术被用于建立焊工档案管理、焊接符号检索、焊接工艺评定，以及焊接材料检索等方面。

（4）焊接机器人的应用焊接机器人应用是焊接自动化的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化新方式。其优点：焊接质量稳定，保证焊接产品的均一性；生产效率高，适合大批量生产，可不间断连续生产；劳动条件得到改善，可在有害、危险环境下长期工作；对工人操作技术要求降低；为焊接柔性生产线提供了技术基础。

为提高焊接过程的自动化程度，除了控制电弧对焊缝的自动跟踪外，还应实时控制焊接质量，为此需要在焊接过程中检测焊接坡口的状况，如熔宽、熔深和背面焊道成形等，以便能及时地调整焊接参数，保证良好的焊接质量，这就是智能化焊接。智能化焊接的第一个发展重点在视觉系统，它的关键技术是传感器技术。虽然焊接机器人开始往智能化方向发展，但其智能化仍处于初级阶段，智能化是未来重要的发展方向。图1-5所示为机器人焊接场景。

（5）新技术新工艺的推广应用随着大熔深、低飞溅焊接技术的面世，大间隙、高速高效焊接工艺也在不断推出，如图1-6所示。

提高焊接生产效率是推动焊接技术发展的重要驱动力。提高生产效率的途径有两个方面：一是提高焊接熔敷率。埋弧焊中的多丝焊（见图1-7a）、热丝焊、带极焊（见图1-7b）均属此类，其效果显著；二是减少坡口截面及熔敷金属量，近年来最突出的成就是窄间隙焊接（见图1-7c）。窄间隙焊接以采用气体保护焊为基础，利用单丝、双丝、三丝或多丝进行焊接。无论接头厚度如何，均可采用对接形式。窄间隙焊接的关键技术是如何保证两侧熔透和保证电弧中心自动跟踪处于坡口中心线上。电子束焊、激光束焊及等离子弧焊时，可采用对接接头，且不用开坡口，因此是理想的窄间隙焊接法，这是它们受到广泛重视的重要原因之一。

（6）焊接设备小型化、数字化和智能化发展当前，焊接设备正向小型化、轻量化转变，从工业化向全民化转变，从传统向数字化和智能化发展，使其应用越来越便捷，越来越减少对人的依赖。图1-8所示为应用较多的一些小型化和智能化焊接设备。