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世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都非常重視焊接技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。美國和德國專家在討論21世紀(jì)焊接的作用和發(fā)展方向。一致認(rèn)為:
(1)焊接(到2020年)仍將是制造業(yè)的重要加工技術(shù),它是一種精確、可靠、低成本,并且是采用高科技連接材料的方法。目前還沒有其它方法能夠比焊接更為廣泛地應(yīng)用于金屬的連接,并對所焊產(chǎn)品增加更大的附加值。
(2)焊接技術(shù)(包括連接、切割、涂敷)現(xiàn)在以及將來,都有違禁詞可能成功地將各種材料加工成可投入市場的產(chǎn)品的首選加工方法。
(3)焊接不再是一種“應(yīng)召工藝”,它將逐步集成到產(chǎn)品的全壽命過程,從設(shè)計、開發(fā)、制造到維修、再循環(huán)的各個階段。
(4)焊接將被認(rèn)為對改善產(chǎn)品全壽命的成本、質(zhì)量和可靠性是至關(guān)重要的手段,而且對提高產(chǎn)品的市場競爭力有重要貢獻(xiàn)。
世界各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都非常重視發(fā)揮焊接研究機(jī)構(gòu)的作用,基本上都形成大學(xué)研究所企業(yè)的三級研究開發(fā)體系。各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都成立了焊接研究所,如英國的焊接研究所(TWI)、美國的愛迪生焊接研究所(EWI)、法國焊接研究所(FWI)、日本的連接與溶接研究所(JRWI)、烏克蘭的巴頓電焊研究所(PEWI)、德國亞琛大學(xué)的焊接研究所(ISF)和德國焊接學(xué)會(DVS)下屬的分布在全國各地的焊接研究與培訓(xùn)中心(SLV)等,而韓國的焊接研究中心是設(shè)在韓國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究院(KAIST)的韓國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究院KITCH之內(nèi)。它們都屬于國家級的焊接研究機(jī)構(gòu)。
國外近年來焊接技術(shù)的發(fā)展可以用下列有關(guān)工業(yè)機(jī)器人、焊接新電源和激光焊接技術(shù)等發(fā)展過程的幾個例子來簡要說明產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的重要性。日本在1972年第一次國際全球石油危機(jī)之后,為了提高其汽車產(chǎn)業(yè)在國際上的競爭地位,開始引進(jìn)、吸收美國的機(jī)器人技術(shù),政府資助產(chǎn)學(xué)研結(jié)合大力發(fā)展本國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè),政府對應(yīng)用本國機(jī)器人的制造企業(yè)給予稅收的優(yōu)惠,很快幾家技術(shù)較強(qiáng)的電子/電器公司轉(zhuǎn)型成為日本的工業(yè)機(jī)器人骨干企業(yè),如安川(電機(jī))、松下(電器)、FANAC(數(shù)控)等。從20世紀(jì)70年代至80年代末的15年間,日本的工業(yè)機(jī)器人迅速發(fā)展并超過美國成為世界工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)與應(yīng)用“王國”,2004年已擁有35.6萬臺各類機(jī)器人,占世界總量的42%。日本汽車產(chǎn)業(yè)也是應(yīng)用機(jī)器人最多的行業(yè),造就其價格競爭優(yōu)勢。韓國于20世紀(jì)80年代末開始大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人技術(shù),在政府的資助和引導(dǎo)下,由現(xiàn)代重工集團(tuán)牽頭,到20世紀(jì)90年代末用了10年的時間形成自己的工業(yè)機(jī)器人體系,目前韓國的汽車工業(yè)大量應(yīng)用本國的機(jī)器人,并已經(jīng)有韓國的整套汽車焊接機(jī)器人生產(chǎn)線進(jìn)入中國。中國從20世紀(jì)80年代開始,國家連續(xù)投入幾億元的資金,花了近20年的時間,但是由于工作過于學(xué)術(shù)化,至今連一個能批量生產(chǎn)具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人的企業(yè)都沒有建立,形成巨大的反差。
激光被認(rèn)為是21世紀(jì)的新能源,激光技術(shù)反映一個國家的工業(yè)水平。激光在焊接中的應(yīng)用正引起各國的重視。德國、俄羅斯、美國、日本、法國、意大利等國都很重視發(fā)展激光技術(shù)。德國已經(jīng)將激光焊接、激光切割、激光+電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)應(yīng)用于汽車的生產(chǎn),特別是鋁合金轎車的生產(chǎn),引領(lǐng)了汽車焊接技術(shù)的發(fā)展。德國政府很重視激光技術(shù)的發(fā)展,在政府的教育與研究部中設(shè)立了專門管理部門,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)激光技術(shù)的發(fā)展。在德國已經(jīng)形成大學(xué)?黽す餳際躚芯克??黽す庥τ霉こ炭?發(fā)公司的聯(lián)合,以及激光主機(jī)生產(chǎn)廠?黽す馀浼?生產(chǎn)廠?黽す庥τ悶笠檔牧?合,形成一個立體覆蓋網(wǎng)。由亞琛大學(xué)和Fraunhofer激光研究所(ILT)以及IPG公司聯(lián)合,主要開發(fā)光纖激光器FL和半導(dǎo)體激光器(DDL)?煻?斯圖加特大學(xué)及其光學(xué)加工工具研究所(IFSW)和Trumpf公司聯(lián)合,主要研究開發(fā)碟型激光器。德國的Rofin-Sina公司和Trumpf公司主要生產(chǎn)CO2激光器,HAAS公司則主要生產(chǎn)固體(ND YAG)激光器,而IPG公司生產(chǎn)新型的光纖激光器,Laserline公司生產(chǎn)半導(dǎo)體激光器,形成相互競爭又互相補(bǔ)充的激光技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)鏈。大眾汽車、寶馬汽車、奔馳汽車和美雅(Meyer)船廠是德國應(yīng)用激光焊接技術(shù)的示范企業(yè)。德國的大眾汽車已經(jīng)將激光焊接技術(shù)引入中國,并在上海大眾和一汽-大眾的轎車批量生產(chǎn)線上應(yīng)用,推動了中國激光焊接技術(shù)的應(yīng)用。德國這種由政府牽頭形成一條由研究?隹?發(fā)?鮒骰?生產(chǎn)?讎浼?制造?鲇τ眉際蹩?發(fā)?鍪痙鍍笠滌謝?結(jié)合的激光技術(shù)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合鏈條,很值得中國學(xué)習(xí)。這種鏈條和日本發(fā)展機(jī)器人技術(shù)有異曲同工之處。
電弧焊至今仍是焊接的主要方法,而電弧焊技術(shù)的進(jìn)步主要是由電源的發(fā)展帶動的。國外企業(yè)非常重視焊接電源的開發(fā),而且將電源的開發(fā)與電弧物理和焊接工藝技術(shù)相結(jié)合。每當(dāng)出現(xiàn)一種新型焊接電源都同時推出新的控制方法。例如當(dāng)出現(xiàn)晶閘管整流焊接電源就推出波形控制減少飛濺的CO2焊接電源和方波交流焊接電源;當(dāng)逆變電源出現(xiàn)后就推出變極性電源、STT短路過渡焊接電源等;而當(dāng)全數(shù)字化電源出現(xiàn)后又出現(xiàn)焊接電流和電壓與送絲速度同步協(xié)調(diào)控制的雙脈沖鋁合金焊接電源和CMT“冷金屬過渡”焊接電源等等。這說明焊接電源的發(fā)展并不只是電路的設(shè)計,它關(guān)系到電氣技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電弧物理、工藝技術(shù)等工程技術(shù)人員的聯(lián)合與合作,需要一個多學(xué)科的團(tuán)隊。國內(nèi)電焊機(jī)行業(yè)缺乏龍頭企業(yè),缺乏這樣的團(tuán)隊,是造成國內(nèi)電焊機(jī)發(fā)展速度慢、小企業(yè)只能在低端產(chǎn)品的生產(chǎn)中掙扎生存的主要原因。
攪拌摩擦焊是20世紀(jì)90年代初由英國焊接研究所發(fā)明的固態(tài)焊接新技術(shù),這是一項帶有革命性的創(chuàng)新,由于焊接時金屬不熔化、無弧光和熱輻射、耗能小、效率高、工件變形小等諸多的優(yōu)點(diǎn),而迅速得到推廣應(yīng)用。目前已經(jīng)在飛機(jī)、火箭、快艇、郵輪、火車車廂等鋁合金結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域得到應(yīng)用。國內(nèi)一些研究所和高校已經(jīng)購買了英國的專利技術(shù)使用許可證,開始自己的創(chuàng)新活動,并部分應(yīng)用于生產(chǎn)。
綜上所述,國外主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家的政府很重視焊接技術(shù)的發(fā)展,他們希望用先進(jìn)的焊接技術(shù)來提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量、提高效率、降低成本,以此來與勞力成本相對低廉的國家進(jìn)行市場競爭,這是一種戰(zhàn)略手段。