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现代焊接工程在制造业中的作用及其发展研究

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薛勇

【摘要】阐述了制造业和制造技术在国民经济发展中的地位，并以长期在焊接领域工作的体会，论述了新型工业化中的焊接工程和焊接产业，采用优质高效节能的焊接技术改进焊接结构生产，利用信息及计算机改造焊接传统产业、焊接系统工程等几个重要问题，并对之进行了分析，提出有关建议。

【关键词】制造技术焊接工程焊接产业

1新型工业化的焊接工程和焊接产业

1.1焊接已由单一的加工工艺发展成为有科学基础、应用范围广泛和有前景的焊接工程和焊接产业。它是决定产品使用安全的关键。有些直接生产焊接产品或在现场组装焊接后投入使用，有些作成主体结构再在其上安装动力和机电设备后应用，有些是作为机械的组成部分使用。无论什么厂生产的焊接结构，在质量保证中都是以设计为龙头、焊接为核心，选用合理的焊接材料、焊接方法、焊接工艺和焊接设备是保证焊接优质高效的关键。备料组装及前后处理是保证焊接质量的必要条件。焊接科学技术的发展决定于使用者对焊接结构性能的要求，焊接结构设计者对焊接方法、材料及设备的要求，以及焊接材料及设备企业的供应情况。

1.2在计划经济年代，焊接结构、焊接材料和焊接设备企业分属不同部门，部门之间互不通气。而国外冶金企业有专门研究焊接性能和焊接强度的部门，为用户提供全套资料，给用户的使用创造了良好条件。国外的钢结构企业生产各种焊接结构，焊接设备和材料多是在一个公司生产，如英国焊接合金有限公司和美国林肯焊接设备公司就同时提供多功能组合式自动焊机和相应的药芯焊丝。目前国内焊接结构生产也有综合化的趋势，如桥梁厂造龙门起重机、造船厂和桥机厂也造桥，但焊接设备和材料的产业还没有综合化的趋势。如何将焊接结构、焊接材料和焊接设备形成一个产业链，相互依存、协调合作，是一个急待解决的问题。用优质高效节能的焊接技术改进焊接结构生产。如目前的半自动气保护焊机配上气割机或专用轻便小车加上一个简易控制箱可实现自动焊，其目的不只是提高效率，更重要的是保证优质的焊接质量和节约能源，同时还能降低工人劳动强度和改善工作环境。采用优质高效节能的焊接技术改进焊接结构生产的效果十分明显。同时，细丝焊接还可降低裂纹倾向和改善接头焊接性能；如果使用细丝双丝焊，其效果还要明显。

2计算机及信息科学技术改造传统产业及工程科学技术

焊接科学和焊接结构产业在高新技术和计算机及信息技术方面的应用。焊接技术的计算机仿真是利用物理或数学模型对实际系统进行试验研究，使焊接技术研究变为“理论一计算机模拟生产应用”循环，使其分析逐步由定性到定量。计算机仿真是对实际生产或工作系统的信息和数据建立数学模型和仿真模型进行计算及试验，达到改进系统的目的，因此计算机模拟及仿真是焊接科学与工程研究和创新的重要基础。焊接结构分析包括结构优化设计、结构材料及施工方案的优选、结构应力分布及应力集中的有限元分析和预防断裂及安全评定的有限元及断裂力学分析，这是提高结构质量水平和提高安全度的基础。最优化技术是用计算机在一切可能的方案中寻求最优方案的科学方法，实际上是根据一定数学模型和目标函数在一定约束条件下求极值，可广泛用于焊接工程以达到优质、高效、节能和提高经济效益的目的。系统的各个环节都能用计算机及信息科学技术来改造传统的设计、制造和管理，因此必须产学研结合，尽快于以推进。必须将焊接结构设计、焊接工艺、焊接设备工装和材料优化作为一个系统，焊接科学技术、焊接结构工程和焊接结构及焊接设备材料产业作为一个系统，用系统工程的理念综合考虑、分析和协调。焊接专家系统则是利用已有专家的知识库，通过开发机与现场工程师人机对话来解决工程问题。可惜目前还没有能作到这一点。焊接专家系统则是利用已有专家的知识库，通过开发机与现场工程师人机对话来解决工程问题。最优化技术和专家系统是寻求最佳工程方案的最好手段。焊接自动化是直接应用最广泛、投资最大的领域，是焊接科学与工程、焊结构设计与分析和焊接新技术采用的总和，包括设计、生产和管理一体化的综合生产系统和计算机集成制造系统。但是，目前中国的大多数企业还必需采用适用新技术进行低成本自动化，即在关键工序采用单机自动化和专机自动化甚至焊接机器人，在非关键工序采用人力机械组成生产线，同时尽可能地采用计算机信息技术和机电液一体化技术。

3焊接系统工程

系统的各个环节都能用计算机及信息科学技术来改造传统的设计、制造和管理，因此必须产学研结合，尽快于以推进。必须将焊接结构设计、焊接工艺、焊接设备工装和材料优化作为一个系统，焊接科学技术、焊接结构工程和焊接结构及焊接设备材料产业作为一个系统，用系统工程的理念综合考虑、分析和协调。可惜目前还没有能作到这一点。建议由省市焊接学会协会、教学和科研单位、典型的焊接结构企业和焊接设备和材料企业自愿结合组成虚拟焊接工程集