Framtidens svetsteknik

För närvarande har svetsning blivit en ny integrerad teknik. Med svetsteknikens allt viktigare roll i den nationella ekonomin har den avancerade graden avsvetsteknikhar blivit en betydande symbol för den avancerade nivån av nationell industri, därför kraftfullt utveckla kompletta uppsättningar av svetsutrustning, artificiell intelligens-teknik, informationsbehandlingsteknik, digital teknik för svetseffektkontroll, intelligent teknik för svetskvalitetskontroll, svetsproduktionsprocessrobotsvetsningsteknik, utveckling för att möta moderna svetsmaterial som möter produktionsbehov kommer säkerligen att spela en viktig roll i att bygga ett innovativt och energibesparande land.

För det första, den nuvarande trenden för utveckling av svetsteknik i både inhemsk och utländsk

Svetsning är en viktig grundteknik, och dess utveckling är beroende av utvecklingen av modern vetenskap och teknologi. Svetstekniken har bara hundra år av historia, men dess utveckling är mycket snabb. Sedan 1900-talet, särskilt under de senaste två eller tre decennierna, med den exempellösa utvecklingen av vetenskap och teknologi, har en mängd nya svetstekniker dykt upp i oändlighet, och nya framsteg inom modern vetenskap och teknologi, såsom plasmafysik, elektronstråle, infraröd strålning, vakuum, ultraljud, akustik, mikroelektronik etc., har använts i stor utsträckning inom svetsning. Tillämpningen av ny teknik har lagt grunden för utvecklingen av svetsteknik, förbättrat svetsteknikens förmåga och utökat tillämpningsområdet för svetsteknik. För närvarande har dussintals svetsmetoder med olika egenskaper bildats. Svetsteknik har använts i stor utsträckning inom energi, transport, kemisk industri, maskiner, specialutrustning, elektronik, flyg- och rymdteknik, petroleum och många andra områden. Man kan säga att de nya framstegen inom modern vetenskap och teknologi i allt högre grad har trängt in i svetsområdet och främjat den snabba utvecklingen av modern svetsteknik.

(A) utvecklingen avsvetsutrustningoch svetsmetoder

Under de senaste decennierna, med den snabba utvecklingen av vetenskap och teknik, har även svetsutrustning och svetsmetoder utvecklats kraftigt. För närvarande är de anmärkningsvärda egenskaperna hos utländsk svetsutrustning hög precision, hög kvalitet, hög tillförlitlighet, digital, intelligent styrning, storskalig, integrerad och multifunktionell. Både ur produktionssammansättningsperspektiv och teknikutveckling utvecklas den inhemska nivån i riktning mot effektiv, automatiserad, intelligent, energibesparande och miljövänlig svetsning. Kinas bågsvetsutrustning närmar sig gradvis den inhemska nivån, justerar produktstrukturen, förbättrar produktkvaliteten, bör kraftfullt utveckla invertersvetsströmförsörjningen och automatiska, halvautomatiska svetsmaskiner, särskilt högeffektiva och energibesparande koldioxidsvetsmaskiner. Motståndssvetstekniken har medelhög och hög effekt som huvudsakligt forskningsinnehåll och utvecklingsriktning. Elektromagnetisk kompatibilitetsteknik kommer att populariseras i svetsutrustning.svetsutrustningsindustrini akut behov av låg energiförbrukning, gröna produkter; Automatisk svetsteknik och utrustning utvecklas i en aldrig tidigare skådad hastighet, Tre raviner-projektet, väst-öst gasöverföringsprojekt, flyg- och rymdteknik, marin teknik och annan nationell storskalig grundläggande teknisk utveckling samt uppkomsten av den inhemska bilindustrin har effektivt främjat utvecklingen och framstegen av avancerad svetsteknik, särskilt svetsautomationsteknik; Svetsrobotar och intelligent svetsning kommer också att utvecklas på lämpligt sätt inom specifika områden och användas i stor utsträckning; Efterfrågan på kompletta uppsättningar av specialsvetsutrustning ökar, tillämpningsområdet är bredare, de tekniska prestandakraven blir högre och högre, utrustningen för att möta den effektiva nya processen kommer att bli mer mogen och populär, och de inhemska tillverkningsföretagen behöver göra nya genombrott inom special, kompletta uppsättningar av svetsutrustning.

(2) Utvecklingen av svetsmaterial

Med vetenskapens och teknikens framsteg och den kontinuerliga innovationen av industriella material har framväxten av nya material skapat nya utmaningar och krav på svetstekniken. Till exempel har tillämpningen av höghållfast stål, aluminiumlegeringar, nickelbaserade legeringar och andra material i stor utsträckning främjat utvecklingen av svetsteknik. Traditionella svetsmetoder kan ha vissa problem vid hantering av dessa nya material, såsom svetsdeformation, sprickor och så vidare. Därför har utvecklingen av nya svetsprocesser och tekniker för att förbättra kvaliteten och tillförlitligheten hos svetsade fogar blivit en viktig riktning för den nuvarande utvecklingen av svetsteknik. För närvarande är produktionen av svetsmaterial i Kina den främsta i världen, men skillnaden i strukturen för svetsmaterial och industrialiserade länder är mycket tydlig. För att anpassa sig till trenden med svetsproduktion mot hög effektivitet, hög kvalitet, låg kostnad och automatisering justerar utvecklade länder som USA och Japan ständigt produktstrukturen för svetsmaterial. I mitten av 1980-talet stod utländska utvecklade länder för cirka 50 % av andelen svetsmaterial. I början av 2000-talet var andelen svetstrådar mindre än 20 % av konsumtionen av svetsmaterial i Europa, Nordamerika och Japan. Den nuvarande automatiseringen och halvautomatiska svetsningen i utvecklade länder har stått för mer än 80 % av den totala svetsarbetsbördan. Från utvecklingen av svetsmaterial i utvecklade länder och regioner som USA, Japan och Västeuropa är minskningen av svetstrådar för manuell bågsvetsning och den kontinuerliga ökningen av automatiska svetsmaterial en oundviklig utvecklingstrend. Det är angeläget att utveckla och producera självskyddande och ytbehandlad kärntråd i vårt land. När det gäller kopparfri tråd som introduceras av inhemska och utländska tillverkare bör den kallas specialbelagd tråd, eftersom de olika beläggningskomponenterna och ytbehandlingsmetoderna hos olika tillverkare också skiljer sig åt i trådens prestanda. Den utmärkta beläggnings- och ytbehandlingsprocessen spelar inte bara en roll för rostförebyggande och smörjande, utan producerar inte heller koppardamm under svetsning, och kan förbättra svetstrådens bågstabilitet och minska svetsstänk. För närvarande förbättras fortfarande denna trådbeläggnings- och ytbehandlingsprocess av inhemska och utländska tillverkare, och det förväntas att denna tråd och den digitala invertersvetsmaskinen noggrant styr bågövergången, kan uppnå hög effektivitet, lågt stänk och högströms CO2-svetsning, för att uppnå motsvarande effekt av flusskärntrådssvetsningsprocessen, vilket är den framtida utvecklingsriktningen.

(3) Nya svetsmetoder, svetsutrustning och svetsmaterial i framtiden

Å ena sidan bör vi utveckla nya svetsmetoder, svetsutrustning och svetsmaterial för att ytterligare förbättra svetskvaliteten och säkerhetstillförlitligheten, såsom att förbättra befintlig svetsenergi från bågar, plasmabågar, elektronstråler, laser och andra svetsar, använda elektronisk teknik och styrteknik för att förbättra bågens processprestanda och utveckla en tillförlitlig och lätt bågspårningsmetod. Å andra sidan är det nödvändigt att förbättra nivån på svetsmekanisering och automatisering, såsom att uppnå programstyrning med svetsmaskiner, digital styrning, utveckling av specialsvetsmaskiner från förberedelseprocessen och svetsning till kvalitetskontroll av hela processautomationen. I den automatiska svetsproduktionslinjen kan främjande och expansion av CNC-svetsrobotar och svetsrobotar förbättra svetsproduktionen och förbättra svetshälso- och säkerhetsförhållandena. Under 2000-talet, inför det stora målet att utveckla vetenskap och teknik i vårt land, och inför den enorma klyftan mellan vår svetsteknik och utlandet, som ställer högre krav på svetsarbetare, måste vi använda modern vetenskap och teknik och sträva efter att främja framsteg och utveckling av svetstekniken.

Ii. Framtida utsikter för svetsteknik

År 2025 har svetstekniken integrerats helt i Industri 4.0-ekologin, vilket visar de tre kärnfunktionerna hos‌"intelligent drivkraft, precisionsintegration, grönt och hållbart"‌.

‌intelligent penetration‌Den globala marknadspenetrationsgraden för industriella svetsrobotar nådde 67 % och kostnaden för AI-svetssystem minskade med 40 %.

Materialinnovation‌Heterogena svetsprocesser täcker 90 % av lättviktstillverkningsscenarier.

Koldioxidneutralt mål‌Penetrationsgraden för vätgassvetsmaskiner överstiger 30 %, och koldioxidutsläppen vid svetsning kommer att minska med 55 % jämfört med 2020.

(A) Framtida svetsteknikens kärngenombrottsriktning

Med utvecklingen av tillverkning mot en avancerad och intelligent riktning, leder svetstekniken in i följande centrala banbrytande riktning‌

‌1. Intelligent svetssystem‌

‌AI-adaptiv svetsning‌: ‌AI-drivet svetssystem‌Svetsidentifiering och parameteroptimering baserad på djupinlärning för att realisera kvalitetsövervakning och felvarning i realtid.

· Den adaptiva svetsroboten kan dynamiskt justera svetsvägen och energiinmatningen för att hantera komplexa arbetsförhållanden (t.ex. ytsvetsning på rymdfarkoster). Svetsroboten utrustad med neuralt nätverk kan analysera materialets termiska deformation i realtid och dynamiskt justera svetsparametrarna (t.ex. svetsning av rymdfarkostens titanlegeringshytt). Defektdetekteringsgraden ökar till 99,5 % och svetseffektiviteten ökar med 50 %.

‌Digital tvillingfabrik‌Virtuell simuleringsteknik minskar svetsprocessens utvecklingscykel med 70 % (fall: Tesla 4680-batteripaket för svetsprocessoptimering). Den virtuella simuleringen används för att förutsäga svetsdeformation och minska kostnaderna för trial and error. Stöder 5G-fjärrstyrning av högriskmiljöer (t.ex. underhåll av kärnkraftverk).

‌2. Högprecisionsenergiteknik‌

Ultrasnabb lasersvetsning‌Femtosekundlasersvetsning uppnår noggrannhet på mikronivå för chipkapsling och mikromedicinska enheter såsom svetsning av pacemakertrådar.

Laserbågsvetsning av kompositer‌En kombination av laser med hög precision och ljusbågspenetration, som används för förpackning av nya energibatterier för fordon.

·Elektronstrålevakuumsvetsning: för att uppnå nollföroreningsanslutning av titanlegering och andra svåra svetsmaterial, som används vid tillverkning av medicintekniska produkter.

Uppgradering av kallmetallövergång (CMT)‌Värmetillförseln reduceras till 20 % av traditionell MIG-svetsning, lämplig för karosssvetsning i aluminium-litiumlegering (BMW i7-serien).

‌3. Rymd- och djuphavssvetsning‌

Tillverkning av månbaser på plats‌NASA använder vakuumelektronstrålesvetsteknik för att svetsa metallstrukturer direkt med ilmenit i månjord.

Reparation av djuphavsledningar‌Tryckdjupet för undervattenssvetsroboten översteg 6 000 meter (CNOOC South China Sea Oil and Gas Field Project).

4. ‌genombrott i materialkompatibilitet‌

Olika materialförbindelser‌

· Utveckla hybridfogteknik för aluminium/stål, keramik/metall och annan hybridfogteknik för att främja lättviktskonstruktioner (t.ex. viktminskning av flygplan).

· kompositsvetsning‌

· Ultraljudssvetsning av kolfiberförstärkt plast (CFRP) för att lösa problemet med otillräcklig styrka vid traditionell bindning.

5. Hållbar uppgradering‌vätesvetsmaskin‌Ersätt traditionell acetylenskärning och uppnå noll koldioxidutsläpp. System för rening av svetsrök‌Nanofilterkärna + AI-riskkontroll, fångar upp 99,9 % skadliga partiklar.

(3) Viktiga data och marknadsprognos för framtida svetsteknik‌

Bågsvetsutrustning, inklusive svetsar, nätaggregat och andra tillbehör, står för ungefär hälften av all svetsutrustning och förväntas växa med en årlig takt på 6 %. Motståndssvetsutrustning, inklusive svetsar, transformatorer, styrenheter och komponenter, kommer också att växa med en hög tillväxttakt. Gassvetsning och gasskärning förväntas ha en lägre tillväxttakt. Annan svetsutrustning, såsom bultsvetsning, lasersvetsning, friktionssvetsning, elektronstrålesvetsning och ultraljudssvetsutrustning, kommer att växa i snabbare takt. Robotsvetsutrustning kommer att växa i mycket hög takt, och dess importtakt kommer att öka ännu mer, eftersom den mesta svetsningen tillverkas utanför USA. Eftersom USA är världens största tillverkningsland för svets- och skärutrustning, kommer exporten av svets- och skärutrustning att fortsätta att öka. Det finns två kategorier av svetsmaterial; svetstråd och svetstråd. Mängden elektrod kommer att minska år för år, medan mängden tråd, inklusive solid tråd och flussfylld rörtråd, kommer att öka år för år. Detta är en oåterkallelig utvecklingstrend.

Marknadsstorlek‌Den globala marknaden för svetsteknik är‌218 miljarder amerikanska dollar‌(2025), med en genomsnittlig årlig tillväxttakt på 9,3 %.

Teknikandel‌:

· Lasersvetsning: 32 %

· Intelligent svetssystem: 28 %

· Grön svetsteknik: 25 %

· Regional tillväxt‌Asien-Stillahavsområdet bidrog med 45 % av ökningen, och Kina dominerade leveranskedjan för ny energi- och halvledarsvetsutrustning.

· (4) Utmaningar och möjligheter för framtida svetsteknik

‌‌Utmaning‌:

Svetssäkerhet i extrema miljöer (såsom fusionsreaktorer med ultrahög temperatur).

· standardisering av svetsprocesser i nanoskala (chip 3D-stapling).

· Vision för 2030:

· Kvantsvetsningsteknik: användning av kvantsammanflätningsprincipen för att uppnå materialbindning på atomnivå.

· Biosvetsning: Forskning och utveckling av biologiskt nedbrytbart lågtemperaturlod baserat på biologiska enzymer.

· (2) Framtida tillämpningsområden för svetsteknikindustrin

· Nya energifordon

· Flyg- och rymdfart

· Medicinsk utrustning

· Arkitektur

· III. Sammanfattning av framtida svetsteknik

· Med ett ord är utvecklingstrenden och utsikterna för svetsteknik spännande. Med den kontinuerliga innovationen av material, utrustning och automationsteknik kommer svetstekniken gradvis att uppnå effektiv, högkvalitativ och intelligent utveckling. Detta kommer att ge fler möjligheter och utmaningar för utvecklingen av tillverkningsindustrin. Vi behöver dock också djupgående forskning och utforskning, och ständigt främja innovation och framsteg inom svetsteknik för att möta de förändrade marknadsbehoven. Endast genom att ständigt sträva efter innovation och utveckling kan svetstekniken spela en viktigare roll inom framtidens industriområde. Svetstekniken har brutit igenom gränserna för traditionell tillverkning och blivit ett nav för tvärvetenskaplig innovation. Under det kommande decenniet kommer dess korsintegration med artificiell intelligens, kvantberäkning och bioteknik att omforma det konkurrenskraftiga landskapet för global avancerad tillverkning.