节能环保高效技术在焊接中的应用

摘要:随着我国科学技术的发展，焊接技术也有了很大提高，一些新机械、新工艺得到了推广与应用，并且，为符合我国节能环保之战略目标，节能环保焊接技术是今后发展的方向，可以有效的提高焊接工程的工作效率与工作质量，加强对节能环保焊接技术的研究具有非常重要的意义。

关键词：节能环保；焊接；应用；

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

近年来，很多国家都将节能、环保作为今后发展的方向，我们国家也不例外。在焊接技术的应用上，我国落后于国际先进水平，因此，在今后的发展过程中，我们应当通过技术创新，提高焊接质量，提高工作效率，坚持节能、环保的发展理念，使我国焊接技术跨上一个新的台阶，步入国际先进水平。

一、节能环保高效技术在焊接中的应用

1.逆变焊机

逆变焊机具有焊接性能好、动特性好、动态反应速度快、质量轻、体积小、焊接速度快、效率高、多功能等优点，因此易于实现焊接机械化和自动化；逆变电源功率因数达0.95以上，总体效率可以达到85%~92%，比传统焊机平均节电25%~60%，空载时电耗只有30~50W，节能效果明显。为了说明逆变焊机的节能效果和优越性，把逆变式弧焊整流器和几种传统的弧焊机主要技术性能指标列于表l，以便对比。

表1逆变式弧焊整流器与传统弧焊机主要性能比较

2.熔化极气体保护焊

熔化极气体保护焊(GMAW)具有高效、节能和便于自动化的特点，是目前用得最多的一种焊接方法也是自动线上和焊接机器人的首选熔焊方法。据不完全统计，在汽车零部件、集装箱和工程机械行业中，基本上全部采用气体保护焊；而一般机械、铁路车辆和重型机械行业的比例都超过50%；在造船、锅炉和金属结构行业由于埋弧自动焊的用量较大，CO2气体保护焊的比例相对较低。随着实践的不断深入，人们发现由不同气体组成的混合气体比用单一气体更易得到好的焊接结果。现在，采用混合气体的趋势越来越强，混合气体的种类也越来越多，探索其在GMAW中的影响规律有着极大的社会效益。

3.智能机器人焊接

近些年，随着模糊控制理论和神经网络控制技术及专家系统理论的发展，模拟焊工操作的智能控制方法已经在焊接过程中成功应用，对焊缝成形的质量取得了较好的控制结果。国内外对遥控技术的研究成果较多，遥控焊接正向着实用化的方向发展。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。目前，关节式焊接机器人已在汽车制造、航空航天、工程机械、船舶等行业获得广泛应用，但对一些危险、恶劣及特殊环境下，例如航天空间、深海作业、管道内外焊接等，传统的关节式焊接机器人难以完成，为此需要研究发展新型的特种焊接机器人，我国在管道焊接机器人、水下焊接机器人、爬壁焊接机器人、球罐焊接机器人等方面进行了研究，培养了队伍，取得了一批研究成果，在某些技术方面达到了国际先进水平。

4.振动焊接技术

振动焊接技术是在金属焊接的过程中，对被焊件施加振动处理的一项焊接工艺，它起到细化晶粒的作用，在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力，这样可有效防止焊接裂纹的形成和工件的畸变，提高构件的疲劳寿命，增强焊缝的力学性能，达到提高焊接质量的目的。并且可以省去焊后消应力处理，缩短生产周期，降低生产成本。可以预言，振动焊接的推广和应用必将给焊接生产行业带来巨大的经济效益。大连理工大学的陈源从振动焊接减少焊接变形方面，采用先进的有限元方法进行了计算，论证了振动焊接在控制变形方面的作用;刘峰研究了振动焊接对焊接裂纹的影响，通过理论分析和数值模拟指出振动焊接在防止和减少焊接裂纹方面具有明显的效果。

国外也对振动焊接进行了研究。Tseng研究了焊弧摆动对焊接质量的影响，指出由于摆动的作用，使得焊接速度得以提高有利于焊接凝固，提高焊接区的力学性能。TewariSP详细研究了轴向振动对焊接件拉伸特性的影响，其结论是：经过振动焊接的构件的屈服强度、极限拉伸强度和破坏强度有显著提高。

二、节能环保高效技术在焊接辅助工艺中的应用

1.振动时效

振动时效(VSR)是利用一受控振动能量对金属工件进行处理，以消除工件残余应力。振动时效的显著优点是节能环保、降低成本、缩短周期。与热时效相比，节约成本90%以上，节能95%以上，节约投资90%以上。振动时效快，一般仅需30min,最长不超过1h，而且设备轻便，工艺简单，适应性强，优点很突出。VSR在我国从无到有，现已有几千台VSR设备在我国机床、模具、锻压、航空、发电等行业生产中运行[7]。节能减排效果明显的频谱谐波振动时效技术与传统的热时效相比，振动时效技术节能95%以上，完全克服了以煤为燃料的热时效炉存在的严重污染问题，实现零排放。与传统亚共振相比，频谱谐波振动时效技术的应用覆盖而从原有的23%提高到了100%，并彻底解决了传统亚共振技术噪音大、应用而窄、工艺操作复杂、长期无法纳入企业正式生产工艺问题。推广应用频谱谐波振动时效技术具有很好的经济效益和社会效益。

2.随焊锤击

随焊锤击是在焊接过程中通过实时锤击焊缝及近缝区金属材料从而消除或减小焊后金属塑性影响的一种加工工艺。利用随焊锤击技术能够有效地控制焊接横向及纵向收缩变形，实时调整焊接接头的残余应力分布状态，从而真正实现动态低应力、无热裂、小变形焊接。因此，能节约大量的能源和资金，给国家和企业将带来前景广阔的经济效益和社会效益。

对于不同的试件和焊接条件，应采用不同的焊接锤击参数，但现有的随焊锤击装置存在参数调节困难，个别参数调节不可实现等缺点，所以提出了参数可调的随焊锤击方式。可调随焊锤击方式采用锤击频率控制，保证被处理金属在每次锤击间隔中有充分的时间进行塑性反弹，使之在而内产生两维塑性伸长，释放焊接过程中的残余拉应变，大幅度提高了焊接接头的疲劳强度。锤击力、锤击距离的控制均采用按钮控制，电机调节，使其参数的调整方便可靠，从而保证焊接过程中当焊接材料和焊接条件变化时可随时调整锤击参数，进一步提高焊机的工作效率。

三、结束语

虽然我国在节能环保高效焊接技术应用方而做了大量工作，并取得了可喜的成绩，但与先进国家相比，还有相当大的差距。因此要继续大力推广节能环保高效焊接技术.加强消化吸收引进的高效节能焊接技术，并创新提高，克服总是依赖进口的思想。

参考文献:

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【2】林尚扬，关桥.我国制造业焊接生产现状与发展战略研究[J].热加工,2004

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【6】关桥.动态控制焊接应力与变形技术基础研究[Z].国家自然科学基金巾请书，1990.3

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【8】王希望，李建昌，王亚辉.可调随焊锤击系统的设计研究[J].轻工机械,2005.