焊接技术的创新与发展方向

世界各工业发达国家都非常重视焊接技术的发展与创新。美国和德国专家在讨论21世纪焊接的作用和发展方向。一致认为：

（1）焊接（到2020年）仍将是制造业的重要加工技术，它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的方法。目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊产品增加更大的附加值。

（2）焊接技术（包括连接、切割、涂敷）现在以及将来，都有最大可能成功地将各种材料加工成可投入市场的产品的首选加工方法。

（3）焊接不再是一种“应召工艺”，它将逐步集成到产品的全寿命过程，从设计、开发、制造到维修、再循环的各个阶段。

（4）焊接将被认为对改善产品全寿命的成本、质量和可靠性是至关重要的手段，而且对提高产品的市场竞争力有重要贡献。

世界各主要工业发达国家都非常重视发挥焊接研究机构的作用，基本上都形成大学研究所企业的三级研究开发体系。各主要工业发达国家都成立了焊接研究所，如英国的焊接研究所（TWI）、美国的爱迪生焊接研究所（EWI）、法国焊接研究所（FWI）、日本的连接与溶接研究所（JRWI）、乌克兰的巴顿电焊研究所（PEWI）、德国亚琛大学的焊接研究所（ISF）和德国焊接学会（DVS）下属的分布在全国各地的焊接研究与培训中心（SLV）等，而韩国的焊接研究中心是设在韩国现代科学技术研究院（KAIST）的韩国工业生产技术研究院KITCH之内。它们都属于国家级的焊接研究机构。

国外近年来焊接技术的发展可以用下列有关工业机器人、焊接新电源和激光焊接技术等发展过程的几个例子来简要说明产学研结合的重要性。日本在1972年第一次国际全球石油危机之后，为了提高其汽车产业在国际上的竞争地位，开始引进、吸收美国的机器人技术，政府资助产学研结合大力发展本国的工业机器人产业，政府对应用本国机器人的制造企业给予税收的优惠，很快几家技术较强的电子/电器公司转型成为日本的工业机器人骨干企业，如安川（电机）、松下（电器）、FANAC（数控）等。从20世纪70年代至80年代末的15年间，日本的工业机器人迅速发展并超过美国成为世界工业机器人的生产与应用“王国”，2004年已拥有35.6万台各类机器人，占世界总量的42%。日本汽车产业也是应用机器人最多的行业，造就其价格竞争优势。韩国于20世纪80年代末开始大力发展工业机器人技术，在政府的资助和引导下，由现代重工集团牵头，到20世纪90年代末用了10年的时间形成自己的工业机器人体系，目前韩国的汽车工业大量应用本国的机器人，并已经有韩国的整套汽车焊接机器人生产线进入中国。中国从20世纪80年代开始，国家连续投入几亿元的资金，花了近20年的时间，但是由于工作过于学术化，至今连一个能批量生产具有中国自主知识产权的工业机器人的企业都没有建立，形成巨大的反差。

激光被认为是21世纪的新能源，激光技术反映一个国家的工业水平。激光在焊接中的应用正引起各国的重视。德国、俄罗斯、美国、日本、法国、意大利等国都很重视发展激光技术。德国已经将激光焊接、激光切割、激光＋电弧复合热源焊接技术应用于汽车的生产，特别是铝合金轿车的生产，引领了汽车焊接技术的发展。德国政府很重视激光技术的发展，在政府的教育与研究部中设立了专门管理部门，负责协调激光技术的发展。在德国已经形成大学?黾す饧际跹芯克??黾す庥τ霉こ炭?发公司的联合，以及激光主机生产厂?黾す馀浼?生产厂?黾す庥τ闷笠档牧?合，形成一个立体覆盖网。由亚琛大学和Fraunhofer激光研究所（ILT）以及IPG公司联合，主要开发光纤激光器FL和半导体激光器（DDL）?煻?斯图加特大学及其光学加工工具研究所（IFSW）和Trumpf公司联合，主要研究开发碟型激光器。德国的Rofin-Sina公司和Trumpf公司主要生产CO2激光器，HAAS公司则主要生产固体（ND YAG）激光器，而IPG公司生产新型的光纤激光器，Laserline公司生产半导体激光器，形成相互竞争又互相补充的激光技术研发与生产链。大众汽车、宝马汽车、奔驰汽车和美雅（Meyer）船厂是德国应用激光焊接技术的示范企业。德国的大众汽车已经将激光焊接技术引入中国，并在上海大众和一汽－大众的轿车批量生产线上应用，推动了中国激光焊接技术的应用。德国这种由政府牵头形成一条由研究?隹?发?鲋骰?生产?雠浼?制造?鲇τ眉际蹩?发?鍪痉镀笠涤谢?结合的激光技术产学研结合链条，很值得中国学习。这种链条和日本发展机器人技术有异曲同工之处。

电弧焊至今仍是焊接的主要方法，而电弧焊技术的进步主要是由电源的发展带动的。国外企业非常重视焊接电源的开发，而且将电源的开发与电弧物理和焊接工艺技术相结合。每当出现一种新型焊接电源都同时推出新的控制方法。例如当出现晶闸管整流焊接电源就推出波形控制减少飞溅的CO2焊接电源和方波交流焊接电源；当逆变电源出现后就推出变极性电源、STT短路过渡焊接电源等；而当全数字化电源出现后又出现焊接电流和电压与送丝速度同步协调控制的双脉冲铝合金焊接电源和CMT“冷金属过渡”焊接电源等等。这说明焊接电源的发展并不只是电路的设计，它关系到电气技术、微电子技术、控制技术、计算机技术、电弧物理、工艺技术等工程技术人员的联合与合作，需要一个多学科的团队。国内电焊机行业缺乏龙头企业，缺乏这样的团队，是造成国内电焊机发展速度慢、小企业只能在低端产品的生产中挣扎生存的主要原因。

搅拌摩擦焊是20世纪90年代初由英国焊接研究所发明的固态焊接新技术，这是一项带有革命性的创新，由于焊接时金属不熔化、无弧光和热辐射、耗能小、效率高、工件变形小等诸多的优点，而迅速得到推广应用。目前已经在飞机、火箭、快艇、邮轮、火车车厢等铝合金结构制造领域得到应用。国内一些研究所和高校已经购买了英国的专利技术使用许可证，开始自己的创新活动，并部分应用于生产。

综上所述，国外主要工业发达国家的政府很重视焊接技术的发展，他们希望用先进的焊接技术来提高产品的生产质量、提高效率、降低成本，以此来与劳力成本相对低廉的国家进行市场竞争，这是一种战略手段。