杜鸿 王红庆 孟昭兴

【摘 要】目前焊接广泛应用于各种材料的连接，并采用了诸如激光、电子束焊等先进技术，无论是在石油化工、电力、建筑、桥梁行业，还是在车辆、计算机及医疗机械行业，绝大多数产品离开焊接技术就根本无法制造。特别是有了异种材料和非金属构料的连接技术和在产品形状与设计方面的创新制造方法，焊接技术的未来充满了希望。

【关键词】现代；焊接技术；发展；现状；前景

焊接作为一门制造技术，在制造业中起着重要作用。没有一种技术能像焊接技术那样被制造商如此普遍地用于金属及合金的高效连接，并在其产品中产生如此多的附加值。

1.焊接技术发展的现状

近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入，使现代焊接技术取得了长足进步。

1.1焊接生产自动化及智能化技术水平

焊接过程的自动化与智能化水平主要体现在焊接机器人技术的发展水平。目前应用广泛的焊接机器人大多属于示教再现型。操作者通过示教盒在直角坐标系或极坐标系叶，移动机器人的各个关节，使焊矩沿焊接轨迹运动，在焊矩路径上记录示教的位置、焊矩姿态、运动参数和工艺参数，并生成连续执行全部操作的示教程序。此类机器人不具备对工件装配误差、焊接过程中的热变形等环境变化，以及对工作对象变化的自适应能力，因此，研制新一代具有多种传感功能的、能够自动制订运动轨迹、焊矩姿态和焊接参数的智能机器人将成为主要的发展方向。

国外有公司开发了一套基于双日立体视觉的机器人路径规划系统。该系统以自然光作为视觉系统的光源，将双目摄像机安装在机器人的末端执行器上，使其能跟随焊枪沿焊缝走向一起移动。由于经典的计算机三维视觉重构是通过2个图像平面上的特征点的匹配来确定对象的三维坐标的，而对于焊缝来说，坡口边缘内外不存在明确的特征点，所以无法使用特征点匹配法。系统针对在局部图像窗口中，焊缝可以近似为直线段的特点，设计了一种简化的特征匹配算法来计算焊缝的三维坐标，并通过人工神经网络提高了精度和速度。该系统可以实现对直线和曲线焊缝的路径规划。

1.2焊接工艺高速高效化

以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究，且取得了显著成效。

在多丝多弧焊接新工艺方面，日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。例如日本的藤村告史开发的多丝焊接系统，可用于角焊缝的高速焊接，焊速可以达到1.8m/min。

基于上述思想，伴随着新型的功能强大的数字信息处理DSP的出现，Fronius公司推出了全数字化焊接电源，随后Panosonic等公司也推出了各自的数宁化焊接电源产品，并相继；进入中国市场。数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。

1.3焊接质量控制智能化技术

焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。在焊缝自动跟踪方面，采用的技术及获得的成果比较多。在熔滴过渡控制方面，由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用，使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。

1.4以激光焊为代表的先进焊接技术的新进展

激光束所具有的微焦点与散焦加热、高能量密度、高速加热、深穿透、高速冷却、可精密控制、高速扫描、全方位加工等技术特点，目前在材料加工领域中得到了充分的利用。激光除了已应用于焊接、打孔、切割、表面改性、涂覆和精细加工外，在新材料的削备（如功能材料、纳米材料、非晶材料）与快速成形和超精细加工技术方面的应用，也大有可为；尤其当大功率的YAG激光、二极管激光和准分子激光：工程化应用后，对材料与激光束流交互作用机理的深入科学研究，将会引导学科的发展。与创新”。

2.现代焊接技术的任务和展望

展望未来，现代焊接技术面临的主要任务有：

2.1全面改善焊接生产环境，提升焊接行业的整体形象，吸引高素质人才的加盟

新材料的研制、先进焊接工艺的应用不仅降低了材料与能源的消耗，而且将焊接对自然资源的影响降低到最低程度，通过消除烟尘、噪音和辐射，使焊接工作环境更具吸引力；新型焊接技术的应用、焊接自动化及机器人的发展和多种高新技术在焊接领域中的应用，必将改变焊接行业的负面印象，吸引更多的年轻科技工作者，保证焊接技术领域的人才需求。

2.2提高焊接产品质量，使焊接不再成为制造过程中的“薄弱环节”

要提高焊接产品质量，必须消除焊接必然是制造过程中的“薄弱环节”的思想，为此，焊接界将进行长期的研究工作，开发新的焊接工艺，进―‘步提高焊接质量控制的智能化技术水平，使焊缝达到“零缺陷”，并提出实现这一目标的可行性方法，已改善焊接能效，提高生产效率，降低焊接成本。

2.3焊工资格认证制度建立

由于现代钢结构工程复杂，施工环境多样，焊接对象不确定，市场竞争严酷，工程过程中始终是焊接方案编写、工艺评定、检修等许多工作交叉进行的情况，且钢结构的安装及焊接过程战线长、点多面广的特点和因素的影响，使准确科学的安排使用焊接人员，充分发挥其最大的能力和能动性成为了极具挑战的管理学要求。焊接管理对于“天时、地利、人和”三方面的要求造成了其独特的管理困难。此外，培养造就大量熟练掌握钢结构焊接应用技术的专业性极强的从业人员的满足行业的巨大需求具有极大的现实意义。因此，基于各方面的需要创立焊工资格认证机制是钢结构行业发展的必然趋势。焊工资格认证机制的建立也必将在很大程度上促進我国钢结构焊接技术的发展和进步。

新材料的研制将向着高效能、高性能（包括良好的可焊性）和益于环境的方向发展。焊接界将研究出更佳的焊接工艺，研制出更优良的焊接电源并开发出相应的控制技术，提高自动化程度与扩大机器人的应用范围；减少废品率和返修率，降低焊接成本，提高生产效率（如：减少预热、后热、避免焊接过热等），彻底消除“焊接是制造工序障碍”的观念。

结语

伴随着我国经济的快速稳定发展，我国的年钢铁产量、配套焊接材料产量及建筑结构的钢材使用量均实现逐年递增式上涨。本文总结了钢结构的焊接技术的发展现状并对未来钢结构焊接技术的发展趋势进行了预测。

参考文献：

[1]贾宝华，张建芳.我国钢结构焊接技术现状及发展趋势[J]，现代焊接，2008（6）

[2]段斌，孙少忠.我国建筑钢结构焊接技术的发展现状和发展趋势[J]，焊接技术，2012，5（41）

[3]曾乐.现代焊接技术手册，[M].上海：上海科技出版社，2009

（作者单位：大庆油田中油电能热电一公司）