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工业制造业 |
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2007-12-19 电焊机行业现状及发展趋势_08 *
将通过引进关键设备后，集成制造生产线，并在此基础上消化吸收国外先进的技术、工业装备，研制国产化产品，如管子法兰焊机，型材切割自动化设备等，以形成成套的生产加工线。数控等离子、火焰切割机基本满足性能和功能上的要求，并已形成产业规模，在国内各行业获广泛应用，数控管子切割机也已商品化，数控型材切割机研制初期，切割机器人研制水平较低，至今未能形成产业。
5年内，我国将研制出具有代表性的专用和成套设备切割设备，其加工性能更优、柔性更好。布局合理、具有物流和节省各项费用优点的钢板加工中心将逐步在各行业地区形成。大功率、高切割质量、低能耗、绿色环保措施的等离子切割机将占主导地位，现时的常规等离子将退出市场。具有竞争优势的激光切割将对传统切割形成冲击。切割机器人将在机械制造行业被更广泛的接受和应用。科学合理、省材、高效的专业套料切割软件，将越来越受到设备制造商和设备使用者的重视，并在切割设备的研制过程中大量配套采用。
15年间，行业和区域性的切割、焊接加工中心成为主流，而其他的厂家都逐步成为总装厂。数字化、高度信息化技术已日臻完美，并向智能化全面发展。广泛采用激光、水射流等新型高效、低耗、环保等切割方法。信息技术、网络技术、机器人技术使切割的远程控制、无人化车间、切割与焊接一体化柔性加工生产线等都变成现实。
3.7辅机具及配套件
我国焊接送丝机生产，有以南通振康机械有限公司为代表的一批生产企业，他们有十几年的研究生产经验。主要生产CO2送丝机、电弧喷涂送丝机、TIG送丝机、埋弧焊自动送丝机。以南通振康机械有限公司为例，“十五”期间，生产的CO2送丝机每年增长50%以上，截止到2004年12月，其生产、销售送丝机大小合计7万台套，2005年受宏观调控的影响，递增量可能会下降，预计增量20%。
从我国的焊接行业的总体情况来看，5年后CO2焊机应该进一步增长，全国的总需求量将达到20万台。微型送丝机出口势在必行。
目前，我国送丝机的整体水平基本达到日本水平，经过5年的继续努力，有望赶上超出日本水平。
总之，质量指标是由企业理念决定，增长率取决于国家的经济方针，任何企业都没有办法解决固定的增长率，生产能力可以设计，宏观调控无法想象和控制。
后5年的电焊机行业应着眼于半自动化、自动化焊接，CO2焊接、埋弧自动焊机，这是最有希望的增长点。
中国的药芯焊丝发展已较快，近年来年产量在4-5万吨，但是量还是不大。目前的送丝焊，无论是焊机，还是送丝机，大多是用于气体保护焊的，对于药芯焊丝应该有专用设备，才能更好地体现出其优越性能。今后5年和更长时间的重要工作，药芯焊丝焊接设备和技术将得到不断进步与发展，研究适合药芯焊丝的送丝设备，并不断的完善。
4重点发展态势
4．1逆变式焊接电源所占比重将越来越大
逆变式焊接电源由于具有焊接性能好、动态反应速度快、动特性好、体积小、重量轻、效率高、焊接速度高、多功能、有利于实现焊接机械化和自动化的优点，已成为弧焊电源的发展方向。2000年，国家将IGBT逆变电源列入高科技产品目录，这是电焊机行业唯一被列入的产品。今后5年，逆变焊机产量每年仍将以近30%的速度增长。
4．2自动、半自动电焊机，尤其是高效节能的CO2焊机将得到快速的发展
自动、半自动电焊机主要是指自动、半自动气体保护焊机、埋弧焊机等产品，是实现优质、高效焊接工艺的必备，尤其是CO2气体保护焊机，还具有节能、生产效率高、成本低、焊接品质好、有利于实现焊接自动化等特点。
目前，通过电焊机行业的自行开发、设计、引进技术和合资生产，使我国的自动、半自动焊机的技术水平有了很大的提高，同时也推动了我国机电一体化焊接设备的发展。
自动、半自动电焊机的技术发展方向正朝着以下趋势发展：
a.高组合化和多功能，即以标准型多功能的弧焊电源为主体，配以各种功能装置，实现多种用途。
b.气体保护焊机中，脉冲焊接进一步向同步脉冲最佳控制方向发展，将微机、逆变技术用于MIG/MAG/CO2焊机，通过精确控制输出脉冲，减少飞溅。
c.应用微机实现焊机自适应控制，利用微机控制弧焊机电源的动态、静态特性，自动调节焊接规范和焊接参数，改善焊接性能，保证焊缝一致性，获得高质量焊缝。
d.逆变式气体保护焊机（特别是CO2焊机）将得到更大的发展。为实现更可靠的引弧和更理想的波形控制，要求电源具有更好的动态响应能力，所以逆变电源用于CO2焊将有更广阔的前途。
4．3自动化焊接技术及其设备将以前所未有的速度得到发展
三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程有力地促进了先进焊接工艺特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求也日新月异，我们可以这样来概括未来我国电焊机行业的发展趋势，即“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的近80%差距尚远。从上个世纪末国家逐渐在各个行业推广自动焊的最基础焊接方式- 气体保护焊，来取代传统的手工电弧焊，现已初见成效。可以预计在未来的10年，国内自动化焊接技术及其设备将以前所未有的速度得到发展。
a.熔化极气体保护焊逐渐取代手工电弧焊将成为焊接的主流，预计未来10年内实芯焊丝占焊材消耗量的比例会由现在的15％增长到30％，药芯焊丝由现在的2％增长到20％，埋弧焊焊材也将在10％的水平上继续增长。其中药芯焊丝的增长幅度明显加大，在未来20年内会超过实芯焊丝，最终会成为焊接中的主导产品。
b.高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型的逆变焊机会逐渐取代手弧焊机和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。
c.在汽车、造船、工程机械和航空航天等领域较广泛应用适用于不同场合的智能化焊接机器人，大幅度提高焊接质量和生产效率。
可喜的是我国很多行业部门和大型企业已经意识到这些问题，船舶工业早已经率先提出，到2005年船厂的高效率焊接要达到80％以上，其中二氧化碳焊接应用率达到55％，焊接机械化率、自动化率要达到70％左右。
4．4成套、专用焊接设备的应用将会也来也广阔。
近年来，电焊机行业在专用成套焊接设备制造方面有了一定的发展，除继续为汽车、冶金、石油化工、轻工等传统产业提供部分所需要电焊机外，还部分承担了国家重点工程焊接装备的供货工作，如承担了西气东输工程中输气管道用的大直缝管焊接生产线的研制任务。此外，机器人焊接、切割及搬运系统也已经在汽车、摩托车、工业电器、化工机械以及民用产品制造等众多领域得到应用。
各工业部门，为了提高生产的效益，以最低的生产成本，满足市场对产品的高水平高质量的要求，都在千方百计地设法提高焊接生产过程的机械化、自动化水平，也给焊接专用成套设备提出了更高的要求，如，从“小成套”到“大成套”，包括生产线、焊接工装、焊接机床和成套焊接工艺等，有些工程要求承制方提供产品生产全过程的成套设备，除焊装设备外，还需要其它加工设备、检测装置等，即要求实现交钥匙工程；交货周期急剧缩短，要求制造单位既要有足够的技术力量和技术储备，还要有强大的生产能力和制造经验；产品有极高的可靠性和耐用性，很多产品要求连续运转，24小时不停机；制造企业要有较强的承接能力和质量保证能力，一般均要求企业通过ISO9001质量管理体系认证等。
我国的成套焊接设备制造企业不但要在提高技术、设计水平上做出努力，还要在企业质量管理、各种基础件、配套件的选用方面投入下功夫，争取在专用、成套焊接设备方面取得新的突破。
今后5-15年，专用及成套焊接设备的开发重点有：
a.焊接机械化自动化的关键技术和部件的研究开发
研究高性能的焊接电源，标准化积木化的焊机部件，焊接参数检测及控制技术，焊接过程自适应控制技术，生产线标准传输单元，装焊夹具的标准构件等等，都是当前应立即着手开展研究的课题。
b.继续开发国民经济各行业急需的成套焊接设备，如汽车总装焊接生产线（包括焊接机器人系统、高精度传输装置、中心控制系统等）；电站锅炉、压力容器行业的重型容器焊接中心、集箱焊接生产线、大型三通的马鞍形接头的全自动焊接装置。
c.开发、研制高科技含量的特种专用电焊机，如大功率电子束焊机、大功率激光焊机等。
d.为国家重大项目研制高起点，高水平的成套焊接设备，提供交钥匙工程，保证焊接质量和可靠性。
4．5电焊机电磁兼容得到重视并研究解决
4.5.1电焊机电磁兼容的现状
随着电力电子设备在机械加工等工业中的普遍采用，清洁电网和电磁空间也成为环境保护的重要内容。“电磁污染”已经继“水、气、渣、声”之后被确定为第五大环境污染源。电磁环境问题日益突出，引起世界各工业发达国家的重视。
自进入WTO以来，为了提高我国电气电子产品的安全性和可靠性，我国也将电气电子产品的电磁兼容性要求纳入到国家强制性产品认证范围，电焊机的电磁兼容性问题由于技术原因和我国电焊机行业现状暂时未纳入强制认证产品目录。
近年来，随着微电子技术的发展的应用，设备小型化和数字化已成为技术发展的主流。在电焊机行业中，逆变焊接的研制成功对焊接电源的技术进步具有“革命性”意义。逆变焊接电源具有热效率高、节能、成型好、控制精度高、体积小、重量轻等优点，具有极其广阔的发展前景，是焊接电源的发展方向。IGBT逆变电源已被国家列入重点支持的高新技术产品目录。
目前，严重制约逆变电源发展的问题之一就是其对环境的污染问题。在出口方面，由于受欧盟CE指令的EMC要求的限制，我国逆变焊接电源很难进入欧洲市场。中国已经加入世界经贸组织，随着世界经济一体化进程的加快，我国也将对逆变电源污染问题采取一系列措施进行治理。因此，电焊机行业如不加快逆变电源的绿色化改造进程，我们的逆变电源就很可能被挤出国际甚至国内市场，这将是焊接电源技术的一个大倒退。
因此，加强逆变电源绿色化设计工作，对我国的逆变电源占领国内市场并走向国际市场，推动电焊机行业技术进步都具有重要意义。
4.5.2电焊机电磁兼容今后5年应解决的问题
a、建立电焊机电磁兼容性分析与测试平台，掌握和熟
悉电焊机电磁兼容性测试技术；全国电焊机标准化委员会应制定适合中国国情的电焊机电磁兼容国家标准；
b、通过建立不同复杂程度模型的方法，在电力电子仿真软件SABER上建立针对谐波抑制装置的、精度与速度合适的系统仿真（研究低频响应特性）、电路仿真（研究电路拓扑性能）和器件仿真（研究器件工作状态）三个级别的计算机仿真工作平台，并利用场路结合理论，将上述三个平台综合成电焊机电磁兼容性预测的计算机仿真平台。利用这个平台对市场上不同技术类别的电焊机电磁兼容水平进行预测与分析。
c、在谐波抑制技术的电路级仿真工作平台上，对各种谐波抑制方案进行分析论证，确定合理焊接逆变电源的谐波抑制电路；同时对逆变焊接电源应采取的各种电磁兼容性技术措施进行仿真优化研究；从电磁兼容性提高的角度对电焊机的焊接工艺参数设置进行优化；
d、开展对电焊机机箱、控制电缆、焊接电缆以及焊接电源内部各个部件的场路结合的之间的互相耦合问题。研究并解决各种类型的不同结构方式的电焊机电磁兼容性问题，从而推动电焊机行业的技术进步，为我国电焊机全面走向世界打下良好的基础。
4.6电焊机测试技术将得到飞速发展
a.测试技术对行业技术进步具有积极的推动作用
目前，我国大多数电源生产企业使用的电源测试系统主要由继电器、接触器、指针式仪表等分立器件组成，只能满足基本要求，并且存在一些缺陷：如技术含量低、自动化水平低、试验人员劳动强度大、设备生产复杂、设备故障率高、维护难度较大等，而对于动特性等性能指标根本无法作出有效评定。因而，研发新一代大功率电源测试技术及设备就尤为迫切。
电焊机测试技术的发展一方面可以提高电焊机电源的技术水平以缩短与发达国家的差距，另一方面又可大大改善生产企业的工艺水平，提高工作效率、减少误差、减轻劳动强度，在增强企业市场竞争力的同时增加企业效益。目前国内大多数电源生产企业已充分意识到高档电源测试设备对产品质量提高的重要性。再者，测试技术属行业共性服务技术，测试技术发展有利于建立我国大功率电源测试研发基地，配合我国的CCC认证工作，为大功率电源测试提供技术支持和人才培训服务，还能产生极大的社会效益。
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