隨著科學技術的發展,焊接已經從簡單的構件連接方式和毛坯制造方式發展成為制造業中生產具有精確尺寸產品的生產方式。因此,保證焊接產品質量的穩定性,提高勞動生產率,已經成為壹個亟待解決的問題。以下是壹些突出的例子。
在機械制造業中,許多過去采用整體鑄鍛方式生產的大型毛坯改為焊接結構,大大簡化了生產工藝,降低了成本。很多尖端技術,比如航空航天、核電,沒有焊接結構其實是不可能實現的。焊接在整個行業中的地位也可以從世界主要工業國家每年生產的焊接結構約占鋼產量的45%來判斷,而焊接結構之所以發展如此迅速,是因為它具有壹系列的優點。這裏舉幾個例子來說明:(1)與鉚接相比,可以節省大量的金屬材料,可以減少大約15-20%的金屬材料,因為不需要輔助材料,如角鋼、平板,也不需要鉚釘。而且時間長了,柳接頭可能會松動,影響質量,但是焊接是絕對不行的。雖然只有壹個焊縫,但屬於原子結核,完全可以解決。其次,焊接結構的制作不需要打孔,劃線的工作量比較小,省工省時,工作效率當然要高很多。(2)與鑄件相比,焊接結構的生產不需要制作木模和砂模,也不需要特殊的熔煉和鑄造,工序簡單,生產周期短。這對於單件小批量生產尤為明顯。換句話說,和鑄件相比,特別省時,工作效率高。其次,焊接結構比鑄件節省材料。壹般來說,它比鑄鋼輕20-30%以上,比鑄鐵件輕50-60%。這主要是因為焊接結構的截面可以根據設計需要選擇,不需要像鑄件壹樣由於工藝限制而增加尺寸。因為液體要想流動好,充分到位,必須要有更大的空間,這就勢必要使用更多的金屬材料。
比如12000噸水壓機的下橫梁是焊接的,凈重260噸。如果采用鑄鋼件,重量將達到470噸,重量減輕近45%。這是因為鑄坯的尺寸精度很難保證,加工余量會很大,所以使用的液態金屬當然會多很多,而且需要很長時間。這是因為熔化和冷卻金屬需要很長時間。此外,焊接車間所需的設備和廠房投資壹般低於同等重量的鑄造車間。只需要壹定的場地和必要的電源,不需要特別復雜的工藝就可以加工。壹個焊縫就徹底解決了問題,所以焊接和鑄造省力省料,也很經濟便宜。以上比較顯示了焊接質量和工作效率的優越性。
比如大齒輪的輪圈,必須是高強度耐磨優質合金鋼,可以長期使用,保證質量。但這種鋼材非常昂貴,會大大增加成本,所以其他部分可以用普通鋼材制作,以節省材料,既提高了齒輪的使用性能,又節省了優質鋼材,降低了成本。這就采用了量身定制的焊接方法,比如堆焊、摩擦焊,分別對工件進行加工,然後拼接在壹起,形成壹個完美的整體,可見這也是很有優勢的。
因為上面提到的焊接的優點,只要我們正確的理解和把握,合理的使用,就可以獲得高質量的部件,所以焊接是絕對不可替代的,是值得發展的。
現代焊接技術自誕生以來,就直接受到各學科最新發展的影響和指導。眾所周知,受材料和信息學科新技術的影響,不僅導致了數十種焊接新技術的出現,而且使焊接工藝操作經歷了從手工焊接向自動焊接、自動化和智能化的過渡,成為公認的發展趨勢。
今天,焊接作為壹項傳統技術,正面臨著世紀的挑戰。壹方面,作為21世紀的支柱,材料呈現出幾個趨勢,即從黑色金屬到有色金屬;從金屬材料到非金屬材料,從結構材料到功能材料,從多維材料到低維材料;隨著單壹材料向復合材料的轉變,新材料連接必然對焊接技術提出更高的要求。另壹方面,先進制造技術的蓬勃發展,從駐留、集成等方面對焊接技術的發展提出了越來越高的要求。突出“高”和“新”迎接21世紀新技術的挑戰。
在20世紀中期,焊接方法也有了突飛猛進的發展。隨著科學技術的進壹步發展,出現了新的高精度熱源電子束、等離子體束、激光束等,使其精度和溫度遠高於電弧焊。真空電子束焊接壹次可以焊透200毫米的金屬,激光焊接的優點是可以在大氣中焊接。因為聚焦光斑只有0.2-2mm,焊縫小變形小很多,接頭質量高。比如在航空發動機、汽車車身等重要領域,立即創造了明顯的經濟效益和社會效益,完全融合了高效、低耗、清潔、柔性生產的技術發展方向。
新材料的出現給焊接技術帶來了新的課題,成為焊接技術發展的重要推動力。耐熱合金、鈦合金、陶瓷等許多新材料都提出了新的課題。尤其是異種材料之間的連接無法用通常的焊接方法完成,固態連接的優勢日益顯現。擴散焊和摩擦焊已成為焊接領域的熱點。比如金屬和陶瓷已經可以進行擴散連接,這在以前是不可想象的,所以固態連接是21世紀會有大發展的連接技術。
通過前面的介紹,我們已經知道,焊接現在已經從簡單的構件連接方式和粗糙的制造方式發展成為制造業的壹項基礎技術和生產出尺寸精確的成品的生產方式。因此,保證焊接產品質量的穩定性,提高勞動生產率已成為焊接生產發展中迫切需要解決的問題。實現焊接過程的自動控制和焊接工藝制造的自動化越來越迫切。此外,計算機技術、控制理論、人工智能、電子技術和機器人技術的發展為焊接過程自動化提供了非常有利的技術基礎,已經滲透到焊接的各個領域,並取得了許多成果。焊接過程自動化已經成為焊接技術的生長點之壹。從焊接技術的發展來看,焊接自動化、機器人化和智能化已經成為趨勢。
總結焊工的智能經驗,運用到先進的高科技中,可以快速、靈活、安全地實現自動焊接。現在,發達國家的焊接自動控制已經取得了令人滿意的成果,宏觀焊接質量控制(如熔深控制和接頭尺寸)取得了很大進展,微觀焊接質量控制(焊縫的金相組織和力學性能)也開始起步。焊接過程正從宏觀向微觀發展,從簡單控制向系統智能控制發展。