В момента заваряването се е превърнало в нова интегрирана технология. С нарастващата роля на заваръчните технологии в националната икономика, напредналата степен натехнология за заваряванесе е превърнал в значителен символ на напредналата степен на националната индустрия, следователно, енергично разработва пълни комплекти заваръчно оборудване, технологии за изкуствен интелект, технологии за обработка на информация, цифрови технологии за управление на заваръчната мощност, интелигентни технологии за контрол на качеството на заваряване, производствен процес на заваряванетехнология за роботизирано заваряване, разработването на съвременни заваръчни материали, които отговарят на производствените нужди, със сигурност ще играе важна роля в изграждането на иновативна и енергоспестяваща страна.
Първо, настоящата тенденция в развитието на заваръчните технологии в страната и чужбина
Заваряването е важна базова технология и нейното развитие зависи от развитието на съвременната наука и технологии. Технологията на заваряване има само стогодишна история, но развитието ѝ е много бързо. От 20-ти век, особено през последните две или три десетилетия, с безпрецедентното развитие на науката и технологиите, се появиха безкрайно разнообразни нови технологии за заваряване и нови постижения в съвременната наука и технологии, като плазмена физика, електронен лъч, инфрачервени лъчи, вакуум, ултразвук, акустика, микроелектроника и др., намериха широко приложение в заваряването. Прилагането на нови технологии постави основите за развитието на заваръчната технология, подобри възможностите на заваръчната технология и разшири обхвата ѝ. В момента са разработени десетки методи на заваряване с различни характеристики. Заваръчната технология се използва широко в енергетиката, транспорта, химическата промишленост, машиностроенето, специалното оборудване, електрониката, аерокосмическата промишленост, петрола и много други области. Може да се каже, че новите постижения на съвременната наука и технологии все повече проникват в областта на заваряването и насърчават бързото развитие на съвременната заваръчна технология.
(А) развитието назаваръчно оборудванеи методи на заваряване
През последните десетилетия, с бързото развитие на науката и технологиите, заваръчното оборудване и методите на заваряване също претърпяха значително развитие. В момента забележителните характеристики на чуждестранното заваръчно оборудване са висока прецизност, високо качество, висока надеждност, цифрово управление, интелигентно управление, мащабност, интеграция и многофункционалност. Както от гледна точка на производствения състав, така и на технологичното развитие, местното се развива в посока на ефективно, автоматизирано, интелигентно, енергоспестяващо и екологично заваряване. Китайското оборудване за дъгово заваряване постепенно се доближава до местното ниво, като се коригира структурата на продукта, подобрява се качеството на продукта, като се налага енергично развитие на инверторни захранвания за заваряване и автоматични, полуавтоматични заваръчни машини, особено високоефективни и енергоспестяващи машини за заваряване с въглероден диоксид; технологията за съпротивително заваряване със средна и висока мощност ще бъде основно съдържание на изследванията и насоките за развитие; технологията за електромагнитна съвместимост ще бъде популяризирана в заваръчното оборудване.индустрия за заваръчно оборудванеспешно се нуждаят от екологични продукти с ниска консумация на енергия; технологиите и оборудването за автоматично заваряване се развиват с безпрецедентна скорост, проектът „Трите клисури“, проектът за пренос на газ запад-изток, аерокосмическото инженерство, морското инженерство и други национални мащабни разработки на базово инженерство, както и възходът на местната автомобилна индустрия, ефективно насърчиха развитието и напредъка на съвременните технологии за заваряване, особено технологиите за автоматизация на заваряването; заваръчните роботи и интелигентното заваряване също ще бъдат разработени по подходящ начин в специфични области и широко използвани; търсенето на пълни комплекти специално заваръчно оборудване се увеличава, обхватът на приложение е по-широк, изискванията за технически характеристики стават все по-високи, оборудването, което отговаря на ефективния нов процес, ще бъде по-зряло и популярно, местните предприятия за производство на оборудване трябва да направят нови пробиви в специалното, пълни комплекти заваръчно оборудване.
(2) Разработване на заваръчни материали
С напредъка на науката и технологиите и непрекъснатите иновации в индустриалните материали, появата на нови материали постави нови предизвикателства и изисквания към заваръчните технологии. Например, използването на високоякостна стомана, алуминиеви сплави, сплави на основата на никел и други материали значително насърчи развитието на заваръчните технологии. Традиционните методи на заваряване могат да имат някои проблеми при работа с тези нови материали, като например деформации при заваряване, пукнатини и т.н. Следователно, разработването на нови заваръчни процеси и технологии за подобряване на качеството и надеждността на заварените съединения се превърна във важно направление в съвременното развитие на заваръчните технологии. В момента производството на заваръчни материали в Китай е на първо място в света, но в структурата на заваръчните материали и индустриално развитите страни разликата е много очевидна. За да се адаптират към тенденцията на заваръчното производство към висока ефективност, високо качество, ниска цена и автоматизация, развитите страни като САЩ и Япония непрекъснато коригират продуктовата структура на заваръчните материали. В средата на 80-те години на миналия век, развитите страни в чужбина са представлявали около 50% от заваръчните материали. До началото на 21-ви век в Европа, Северна Америка и Япония делът на заваръчните пръти в потреблението на заваръчни материали е по-малко от 20%, т.е. настоящото автоматизирано и полуавтоматично заваряване в развитите страни представлява повече от 80% от цялото заваръчно натоварване. С развитието на заваръчните материали в развитите страни и региони като САЩ, Япония и Западна Европа, намаляването на заваръчните пръти за ръчно дъгово заваряване и непрекъснатото увеличаване на автоматичните заваръчни материали са неизбежна тенденция в развитието. Спешно е да се разработи и произведе самозащита и напластяване с лекарствена сърцевина в нашата страна. Що се отнася до безмедната тел, въведена от местни и чуждестранни производители, тя трябва да се нарича тел със специално покритие, тъй като поради различните компоненти на покритието и методите за обработка на повърхността на различните производители, характеристиките на телта също са различни. Отличното покритие и процес на повърхностна обработка не само играят ролята на предотвратяване на ръжда и смазване, но също така не произвеждат меден прах по време на заваряване и могат да подобрят стабилността на дъгата на заваръчната тел и да намалят пръските при заваряване. В момента местните и чуждестранните производители на този процес на покритие и повърхностна обработка на тел все още се усъвършенстват. Очаква се тази тел и цифровата инверторна заваръчна машина да контролират прецизно прехода на дъгата, да постигнат висока ефективност, ниско пръски при високотоково CO2 заваряване, за да се постигне еквивалентен ефект на процеса на заваряване с флюсова тел, което е бъдещата посока на развитие.
(3) Нови методи на заваряване, заваръчно оборудване и заваръчни материали в бъдеще
От една страна, трябва да разработим нови методи на заваряване, заваръчно оборудване и заваръчни материали, за да подобрим допълнително качеството и надеждността на заваряването, като например подобряване на съществуващата дъга, плазмена дъга, електроннолъчева, лазерна и друга заваръчна енергия, използване на електронни технологии и технологии за управление за подобряване на производителността на процеса на дъгата и разработване на надежден и лек метод за проследяване на дъгата. От друга страна, е необходимо да се подобри нивото на механизация и автоматизация на заваряването, като например заваръчни машини за постигане на програмен контрол, цифрово управление, разработване на специални заваръчни машини от процеса на подготовка и заваряване до контрол на качеството на целия процес, автоматизация на автоматичната производствена линия за заваряване, популяризиране и разширяване на CNC заваръчни роботи и заваръчни роботи, което може да подобри нивото на заваръчно производство и да подобри условията на здраве и безопасност при заваряване. През 21-ви век, изправени пред голямата цел за развитие на науката и технологиите в нашата страна, се сблъскваме с огромната разлика между нашата заваръчна технология и чуждите страни, които поставят по-високи изисквания към заваръчните работници, така че трябва да използваме съвременната наука и технологии и да се стремим да насърчаваме напредъка и развитието на заваръчната технология.
II. Перспективи за бъдещите технологии за заваряване
През 2025 г. заваръчната технология е напълно интегрирана в екологията на Индустрия 4.0, показвайки трите основни характеристики на„интелигентно задвижване, прецизна интеграция, екологично и устойчиво“.
интелигентно проникванеГлобалният процент на проникване на пазара на индустриални заваръчни роботи достигна 67%, а цената на заваръчни системи с изкуствен интелект намаля с 40%.
Материални иновацииХетерогенните заваръчни процеси обхващат 90% от сценариите за производство на леки конструкции.
Цел за въглеродна неутралностСтепента на проникване на водородните заваръчни машини надхвърля 30%, а интензитетът на емисиите на въглерод при заваряване ще бъде намален с 55% в сравнение с 2020 г.
(A) Насока за пробив в основната технология на заваряване в бъдещето
С развитието на производството към висок клас и интелигентна посока, заваръчната технология въвежда следната основна пробивна посока
1. Интелигентна система за заваряване
Адаптивно заваряване с изкуствен интелект: Система за заваряване, управлявана от изкуствен интелектИдентифициране на заваръчните шевове и оптимизиране на параметрите, базирани на дълбоко обучение, за осъществяване на мониторинг на качеството в реално време и предупреждение за дефекти.
· Адаптивният заваръчен робот може динамично да регулира пътя и входящата енергия, за да се справи със сложни работни условия (като например заваряване на повърхността на космически кораби). Заваръчният робот, оборудван с невронна мрежа, може да анализира термичната деформация на материала в реално време и динамично да регулира параметрите на заваряване (като например заваряването на кабината от титаниева сплав на космическия кораб). Процентът на откриване на дефекти се увеличава до 99,5%, а ефективността на заваряване се увеличава с 50%.
Фабрика за цифрови близнациТехнологията за виртуална симулация намалява цикъла на разработване на заваръчния процес със 70% (Случай: Оптимизация на заваръчния процес с батериен пакет Tesla 4680). Виртуалната симулация се използва за прогнозиране на деформацията при заваряване и намаляване на разходите за проба-грешка. Поддържа 5G дистанционно управление на операции в среда с висок риск (като например поддръжка на атомни електроцентрали).
2. Високопрецизна енергийна технология
Ултрабързо лазерно заваряванеФемтосекундното лазерно заваряване постига точност на микронно ниво за опаковане на чипове и микромедицински устройства, като например заваряване на пейсмейкъри.
Лазерно-дъгово композитно заваряване: комбиниране на лазерна висока прецизност и дъгова проникваща технология, използвана за опаковане на нови енергийни батерии за превозни средства.
·Вакуумно заваряване с електроннолъчев лъч: за постигане на нулево замърсяване на съединението на титаниева сплав и други трудни заваряеми материали, използвани в производството на медицински изделия.
Надграждане на прехода за студен метал (CMT)Подаването на топлина е намалено до 20% от традиционното MIG заваряване, подходящо за заваряване на каросерии от алуминиево-литиеви сплави (BMW i7 line).
3. Заваряване в космоса и дълбоководни води
Изработване на лунни бази на мястоНАСА използва технология за вакуумно електроннолъчево заваряване, за да заварява метални конструкции директно с илменит в лунна почва.
Ремонт на дълбоководни тръбопроводи: дълбочината на налягане на подводния заваръчен робот надхвърли 6000 метра (проект за нефтено и газово находище на CNOOC в Южнокитайско море).
4. пробив в съвместимостта на материалите
Свързване на различни материали
· Разработване на технологии за хибридни съединения от алуминий/стомана, керамика/метал и други, за да се насърчи дизайнът на леките конструкции (като например намаляване на теглото на самолетите).
· композитно заваряване
· Ултразвуково заваряване с въглеродни влакна, подсилени с пластмаса (CFRP), за решаване на проблема с недостатъчната здравина на традиционния процес на свързване.
5. Устойчиво подобрениемашина за водородно заваряване: заменя традиционното рязане с ацетилен, постига нулеви въглеродни емисии. Система за пречистване на заваръчен дим: нанофилтърно ядро + контрол на риска с изкуствен интелект, улавящ 99,9% от вредните частици.
(3) Ключови данни и пазарна прогноза за бъдещите технологии за заваряване
Оборудването за дъгово заваряване, включително заваръчни апарати, захранвания и други аксесоари, представлява около половината от цялото заваръчно оборудване и се очаква да нараства с годишен темп от 6%. Оборудването за съпротивително заваряване, включително заваръчни апарати, трансформатори, контролери и компоненти, също ще нараства с висок темп на растеж. Очаква се газовото заваряване и газовото рязане да имат по-нисък темп на растеж. Друго заваръчно оборудване, като например заваряване на шпилки, лазерно заваряване, заваряване с триене, електроннолъчево заваряване и ултразвуково заваряване, ще нараства с по-бързи темпове. Роботизираното заваръчно оборудване ще расте с много висок темп, а темпът на внос ще се увеличи още повече, тъй като по-голямата част от заваръчния материал се произвежда извън Съединените щати. Тъй като Съединените щати са най-големият производител на оборудване за заваряване и рязане в света, износът на оборудване за заваряване и рязане ще продължи да се засилва. Има две категории добавъчни метали за заваряване: заваръчни пръти и тел. Количеството електроди ще намалява година след година, докато количеството тел, включително плътна тел и флюсова тел, ще се увеличава година след година. Това е необратима тенденция на развитие.
Размер на пазараГлобалният пазар на заваръчни технологии е218 милиарда щатски долара(2025 г.), със сложен годишен темп на растеж от 9,3%.
Пропорция на технологиите:
· Лазерно заваряване: 32%
· Интелигентна заваръчна система: 28%
· Зелена технология за заваряване: 25%
· Регионален растежАзиатско-тихоокеанският регион допринесе с 45% от увеличението, а Китай доминираше във веригата за доставки на ново енергийно и полупроводниково заваръчно оборудване.
· (4) Предизвикателства и перспективи на бъдещата технология за заваряване
Предизвикателство:
Надеждност на заваряването в екстремни среди (като например свръхвисокотемпературни термоядрени реактори).
· Стандартизация на наномащабния заваръчен процес (3D подреждане на чипове).
· Визия за 2030 г.:
· Технология на квантово заваряване: използване на принципа на квантово заплитане за постигане на свързване на материалите на атомно ниво.
· Биозаваряване: Изследване и разработване на биоразградим нискотемпературен спойлер на базата на биологични ензими.
· (2) Бъдещи области на приложение в индустрията на заваръчните технологии
· Превозни средства с нова енергия
· Аерокосмическа индустрия
· Медицинско оборудване
· Архитектура
· III. Обобщение на бъдещите технологии за заваряване
· С една дума, тенденцията за развитие и перспективите на заваръчните технологии са вълнуващи. С непрекъснатите иновации в материалите, оборудването и технологиите за автоматизация, заваръчните технологии постепенно ще постигнат ефективно, висококачествено и интелигентно развитие. Това ще осигури повече възможности и предизвикателства за развитието на производствената индустрия. Необходимо е обаче да се провеждат задълбочени изследвания и проучвания, както и постоянно да се насърчават иновациите и развитието на заваръчните технологии, за да се отговори на променящите се пазарни нужди. Само чрез постоянно търсене на иновации и развитие, заваръчните технологии могат да играят по-важна роля в бъдещата индустриална област. Заваръчните технологии са пробили границите на традиционното производство и са се превърнали в център на интердисциплинарни иновации. През следващото десетилетие, тяхната кръстосана интеграция с изкуствения интелект, квантовите изчисления и биоинженерството ще промени конкурентния пейзаж на глобалното висококачествено производство.
Време на публикуване: 14 март 2025 г.
