电焊机行业现状及发展趋势

电焊机行业现状及发展趋势(3)——电焊机行业“十一五”规划( 报批稿)
3．电焊机发展趋势
随着市场竞争的日益加剧，适者生存，优胜劣汰将成为电焊机行业结构调整的必然趋势。

有些电焊机企业在竞争中发展壮大，甚至发展成大集团；有些企业将面临破产，或被兼并、收购，从而退出电焊机行业。

但无论是从目前电焊机产量构成比的发展趋势，还是从电焊机的技术发展方向上看，我国电焊机今后将向高效、节能、机电一体化和成套方面发展。

3．1 弧焊设备
弧焊设备是量大面广的焊接设备。

弧焊设备从焊机自动化程度上分，有手工焊机、半自动焊机、自动化焊机、机器人焊机、智能化焊机；从电源性质上分，有交流焊机、直流焊机、交直流两用弧焊机；从控制方式上分，有晶闸管焊机、IGBT逆变焊机、数字式焊机、微机（单片）控制弧焊机；从使用方式上分，有焊条电弧焊机、气体保护焊机、埋弧焊机。

a. 目前，在我国弧焊设备正在逐渐赶上和接近国际水平，我国弧焊设备生产品种多，产品齐全。

电流从10多安到1250安、从书包大小到大型埋弧焊机、从手工操作到智能化焊接机器人都有生产；IGBT逆变和单片机控制技术在弧焊设备中普遍应用，并制成较为通用的控制器，但晶闸管焊机仍然具有稳定的市场；CO2焊机、MIG焊机更多的采用一脉一滴的精确控制技术，使焊接飞溅更少，焊缝成形更加美观，焊接质量得到提高；数字式焊机的研制受到很多科研院所、大型企业的重视，并得到更多生产厂家的认知和欢迎；专家系统、智能化焊机、焊接质量监控与跟踪系统（如弧长跟踪，焊缝摆动装置，机械、光学、电子式焊缝跟踪等）的研究更加深入，应用越来越普遍；弧焊机器人在自动化生产、困难及有危害性生产环境中扮演着更加重要的角色；在弧焊设备的研制过程中，环保意识逐渐加强，软开关技术、焊接设备的电磁兼容性、无铅化生产、高频防护、防触电装置受到许多研究者、厂商、使用者的重视；绝大部分焊接生产厂家通过了ISO9000质量体系及3C强制性产品认证，加强内部管理、提高产品质量、树立品牌意识、提高市场竞争力已成为广大焊接设备生产厂家的自觉行动。

由于我国电焊机生产企业多，尤其是弧焊机生产厂家更是大大小小，遍布各地，焊机技术和质量水平不整齐，一些技术水平低、适应性较差、质量不稳定、参数波动范围较宽的弧焊机仍有一定市场，这就需要生产厂家、用户、质量检测与监督部门共同努力，提高我国弧焊机生产的整体水平。

同时，应加强高质量、轻型灵巧的自动化双丝焊接设备研制，特别是双丝气保护焊机推广应用，这种设备虽已有企业在生产，但数量仍很缺乏，很有推广价值，特别是应用在堆焊方面会有更好发展前景。

b. 大力发展气体保护焊（送丝焊）、大力推进运用逆变电源是今后5年的工作方向。

国产数字化焊机技术将达到国外20世纪90年代水平。

可控硅CO2焊机、逆变CO2焊机的技术将更加成熟，熔滴过度形式多为一脉一滴。

调整产品结构、提高产品档次、顺应市场要求。

逆变式多功能气体保护焊机，逆变式埋弧焊机，以良好的性能和可靠耐用的特点赢得客户的好评。

逆变焊机将向数字化、轻巧化、节能化、高可靠性化方向发展。

数字化逆变电源、高效率气体保护焊是未来15年的发展方向。

焊机将实现数字化技术，智能化技术越来越成熟且水平更高。

逆变CO2焊实现真正的一脉一滴。

闭环控制全规范范围内的熔滴过渡，一脉一滴控制也采用闭环控制。

c. 内燃动力电焊机用于野外无电区施焊。

国内如重庆运达机电设备制造有限公司、重庆凯达电焊设备厂、成都皮克电源有限公司、成都熊谷电器工业有限公司等研发的此类焊机，已形成野外焊接工作站、自驱动弧焊机、自驱动多功能弧焊机及稀土永磁发电机组等系列产品，主要用于砼电线杆接头、铁轨、辙岔、油管、气管的焊接，并外销售、转销到到美国和欧洲各国。

焊机能满足下向焊工艺要求，采用IGBT变频技术，实现平、降两种外特性。

功能的选择输出，能在全电压或全电流的调节区内得到满意的动特性，实现药芯焊丝半自动焊和纤维素焊条下向焊。

四轮驱动已在焊机上得到应用，既可车载，也能在短距离工位移动时，通过遥控，焊机近距离平稳自动行走，适合公路、山道、旱田、沙地等路面条件。

5年后将出现车载式（地胶轮）发电电焊机，专门用于野外抢险施焊，目前已准备装在坦克抢险车上，作军用电焊机。

15年，发电电焊全自动送丝，电脑程控药芯焊丝，多功能输出。

3．2 电阻焊设备
我国电阻焊技术经历了工频交流、直流脉冲、三相低频、次极整流、微机控制和质量监控技术水平的提升过程。

目前，我国采用微机控制的次极整流的点/缝焊机、带恒流输出的质量控制电阻焊机的应用已较为普遍，电阻焊质量控制理论和技术、各种通用及专用电阻
点/缝焊机、成套设备的研究和应用已较为普遍和成熟，接近国际先进水平。

但我国逆变电阻焊机、柔性化电阻焊成套设备、电阻焊机的软开关脉冲调制变换等技术的研究和应用，与国外先进技术相比，与弧焊设备的发展水平、更新换代速度相比，与国民经济发展的需求相比，仍有很大距离。

这些技术在日本、美国、德国等工业发达国家的研究已很深入，并在工业生产中得到普遍的应用；我国逆变电阻焊机的研究处在大专院校、科研单位、少数有技术实力的企业所进行的中、小功率实验研究和少量试生产阶段，一些重要的、技术要求较高的企业需要精密或大功率逆变电阻焊机，到目前为止，大多数依赖进口，或进口关键部件再配套机架、机械部件、加压系统等组装。

所以说，逆变电阻焊机、柔性化电阻焊成套设备、逆变阻焊机器人，对与我国焊接设备研究单位及生产企业来说，是一个较大的研究领域，具有很大的市场前景和发展空间。

a. 未来5年，中、大功率逆变电阻焊是我国电阻焊机主要研究内容及发展方向。

电阻焊微机控制质量监控、智能化及专家系统、柔性化电阻焊成套设备、阻焊机器人、电阻焊机的软开关技术以及大功率快恢复整流二极管国产化研制、个性化专用电阻焊设备等也是重要的研究内容和专业生产方向。

专门适用于镀层材料、铝合金材料焊接要求，以及精密零件焊接的电阻焊机的研制更引人重视，焊接工艺与设计研发技术密切配合，专用焊机更具个性化。

未来15年，我国电阻焊机总体水平进一步提高，达到国际先进水平。

逆变电阻焊技术将比较成熟，并大量用于焊接生产；普遍采用微机控制，数字化水平更高；逆变阻焊机器人的研究更加深入和应用更为广泛。

逆变电阻焊机、阻焊机器人进口数量减少，基本实现国产化。

b. 目前，我国闪光焊机与国际先进水平相比仍有较大距离。

手动凸轮式闪光焊机仍是许多设备厂家首选的生产产品；一些技术力量较强的研究院所及企业则以生产气/液夹紧、加压、顶锻及液压伺服机构实现烧化曲线的闪光焊机为主；微机控制技术在闪光焊机研制中得到普遍应用；专用及带去毛刺、去飞边、整形等功能的成套闪光焊设备在轮圈、锚链、锯条、钢筋、平板及集中截面等焊接中大量使用。

但我国闪光焊机自动化水平较低，大截面（如钢轨、载重车轮毂）所需大功率（几百甚至上千kW），并具有焊前预热、焊后回火、微机质量控制和数字显示等功能闪光焊机，大多是进口产品。

正式因为这一技术和市场发展的需求，一些有实力和市场眼光的科研院所和企业，正瞄准这一方向进行技术改造和产品研制。

今后5年内，我国微机控制、气/液连动闪光焊机技术更成熟，设备加工精度提高，焊接质量更稳定；主要发展方向是大功率、微机质量监控闪光焊机的研制，并在铁道等行业中得到应用，部分取代进口产品；小功率精密闪光焊机的研制，用于细丝（如不锈钢丝、钨丝）或薄件的焊接。

未来15年内，大功率闪光焊机恒流控制、关键参数采集及焊接质量评定、逆变技术在闪光焊机中得到应用，大功率、高品质闪光焊机基本实现国产化，并有部分产品出口创汇。

3.3 特种焊设备（激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等）
焊接一直是高污染的行业之一，改善焊工的工作条件，减少烟尘已经成为焊接工作者所面临的重要问题。

随着科学的发展，低成本激光发生器的出现，必然会使激光焊等高效、高质量的洁净焊接技术日益普及，和电子束焊、等离子焊等高能束焊接一起进入普普通通的加工制造企业中。

3.3.1 激光焊
近年来，我国在大功率激光的研制方面取得了巨大的成果，所研制的激光器功率已达到并超过了万瓦级，形成了激光焊接、切割、打孔、表面处理、合金化、熔覆、快速成型制造、直接成型、光刻等十几种应用工艺，在汽车、电子、航空航天、机械、冶金、铁道、船舶等工业领域广泛应用。

一些著名高校、院所激光焊接及切割设备及工艺研究力量不断加强，如，北京工业大学激光工程研究院、上海交通大学闵行新校区激光制造实验楼、华中科技大学激光技术国家重点实验室、武汉楚天激光集团等。

由于我国对激光光束质量的研究不够深入，在实际应用方面与国际先进水平相比存在很大差距。

大功率激光焊接切割设备、激光—电弧复合焊设备的研究和应用基本停留在实验室阶段，使得目前用于激光制造的大功率激光器只能依赖进口。

未来5年，我国应加强激光焊机研究。

大功率CO2 、YAG激光焊接切割设备、激光—电弧复合焊设备的研究是重要的发展方向，这些先进技术设备是我国生产实际中急需的设备。

扩大其在军事、航空航天、汽车制造、舰船等领域的应用，部分替代进口产品和传统焊接工艺（电阻点/缝焊、弧焊）。

未来15年，在嫁接引进国外激光焊接切割关键技术及设备的基础上实现跨越式的发展，能够有我们自己研制的大功率激光焊接切割用于生产线中，更多焊接设备生产厂家研发成熟的激光—电弧复合焊设备，此技术和设备已被更多的生产厂认可和采用，并盼望其成本更低，应用更广泛。

3.3.2 电子束焊机
电子束焊接技术经历了四十多年的发展历程。

电子束技术的基础理论研究已取得了重大的进展，中小功率电子束焊机相对已比较成熟。

电子束焊接的应用研究也取得了长足的进步，在很多工业领域已被成功地广泛应用。

a. 国外电子束焊机的技术水平现状有以下几个特点
⑴1～60kW、50kV～180kV电子束焊机技术性能已经成熟，通用型焊机已可批量商业化生产。

对钢板的一次性焊接深度可达300mm，焊接室最大容积达到2000m3。

⑵焊接应用领域日趋扩大，焊接应用工艺非常成熟，国外大型汽车厂及大型航空发动机和电力行业的大型发电机的重要零部件生产，都有成熟固定的电子束焊接工艺。

⑶已开发出一系列特种用途，超高压、大功率的电子束焊机。

目前国外的电子束焊机，已从高真空型发展到低真空和非真空型，功率从几千瓦发展到上百千瓦，从标准的通用焊机发展到高效率的专用焊机及焊接生产线，自动化程度不断地提高。

目前最新的进展有：加速电压600kV，功率300kW的超高压电子束焊机的问世，双枪及填丝电子束技术的研究，非真空电子束焊接及生产率高达500件/小时的非真空电子束焊接在汽车制造领域的应用等。

b. 国外电子束焊接技术的发展有以下趋势
⑴进一步完善与提高大功率、超高压电子束焊接设备的技术性能，并拓展其市场应用领域，逐步走向商业化生产。

⑵利用现代计算机技术、控制技术与传感技术，发展智能化的柔性电子束焊接设备。

⑶利用新的真空技术的发展成果，进一步开发适合工业化应用的局部真空及非真空电子束焊接设备。

⑷加强电子束焊接的基础研究工作，进一步深入研究电子束与材料交互作用的机理。

开发具有束流品质诊断与精确控制性能的产品。

⑸研究开发复合型、多功能型的新型电子束焊接设备。

c. 国内电子束焊接技术现状及发展趋势
我国已有30多年电子束焊接技术的研究开发、应用历史。

目前1kW～15kW、60kV中小功率、中压型电子束焊机以国内自行生产为主，大功率、高压电子束焊机主要以从国外引进为主，部分设备是以中外合作方式生产。

目前我国电子束焊机拥有量约为200多台，并呈继续增长之势。

国内的电子束焊接应用发展比较迅速。

在航空工业领域发动机转子部件、机匣、功率轴等十几种零件均已固定使用电子束焊机工艺，汽车工业的变速箱齿轮、离合器齿轮广泛采用电子束焊接工艺。

电子仪表行业中压力膜盒、电磁阀阀芯、航空继电器及波纹管的焊接也大量采用电子束焊接工艺手段。

国内的高压大功率电子束焊机仍处于研制阶段，技术质量有待提高。

高压大功率、大焊接室的电子束焊接设备是我国电子束设备研制开发的一个重要方向。

其核心关键部件的技术及其加工制造也是我国需要重点攻克的一个技术难关。

此外，国内正在积极开展高品质的束流源发生器的基础研究与局部真空焊接设备的研制，以满足国内用户不断增长的需求。

3.3.3 搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊技术从1991由英国焊接研究所发明至今，已经历了从技术研究到高层次的工程化和工业化应用阶段，形成了一个新的产业。

如，在美国宇航制造工业、北欧船舶制造工业、日本高速列车制造等领域得到广泛应用。

目前，全世界已有十几个厂家得到英国焊接研究所授权，成为专业化的搅拌摩擦焊制造商。

2002年，我国北京赛福斯特技术有限公司成为中国唯一得到授权的研发企业。

目前，已有十几台搅拌摩擦焊用于我国的教学、科研和焊接生产；2004年，平面二维FSW设备研制成功，并已用于热沉器类产品的焊接生产，该设备还能容易地实现尺寸较小的曲线焊缝的焊接或空洞修补；制订了《铝及铝合金搅拌摩擦焊质量标准》（Q/9S103-2004）和《铝及铝合金搅拌摩擦焊工艺标准》（Q/9S102-2004）；搅拌头的研究也取得了突破。

经过两年多的技术积累和市场推广，预测在3～5年内，搅拌摩擦焊技术有望首先扩大应用到我国航空航天工业中，实现我国航空航天焊接制造技术的跨越式发展。

同时，在轨道列车、快速舰船领域亦有广阔的应用前景。

高质量的搅拌摩擦焊连接，有赖于焊接过程对各工艺参数的精确控制：各轴的负荷、搅拌头温升、焊接主轴转速及焊接速度等；精密设计的搅拌头、具有良好刚性的数控机床，以及采用高精度的机器人，实现各类接头的可靠性连接是发展目标。

搅拌头材料的正确选择，搅拌头型面的优化设计和寿命提高，并将其应用于高强度、高熔点金属材料的焊接是今后几年乃至十几年的重要研究内容。

线性摩擦焊技术研究，设备开发及推广应用也是有待开展的重要工作内容。

综上所述，摩擦焊及其加工技术可谓是万变不离其宗，其实质就是压力与运动摩擦。

通过改变运动摩擦的形式，或与其他形式的运动合成，或对局部塑性变形进行有效控制等，就可以演变出多种摩擦加工工艺。

从搅拌摩擦焊和相关工艺的发展可以看出，综合集成将是先进焊接技术发展的主要方向。

国内有关搅拌摩擦焊及摩擦加工技术的研究尚处于起步阶段，其研究与应用水平与国外的差距很大，
在跟踪先进技术的同时必须注意加强技术创新能力。

3.4 焊接机器人及自动化焊机
目前我国的焊接自动化率只有20％左右，国家从上个世纪末开始逐渐在各个行业推广气体保护焊，取代手工电弧焊，现已初见成效。

可以预计在21世纪的前10年，我国的焊接技术仍然是在传统的框架内继续增长与改进，智能型焊接也会在特定领域适当发展。

我国焊接机器人技术研究始于20世纪70年代，应用面及数量与发达国家比尚处于初级阶段，与发达国家相比差距较大。

近年来，我国焊接机器人融合了国外的成熟技术，得到了迅速发展，清华大学、南昌大学、哈尔滨工业大学、华南理工大学等高校和科研机构的焊接机器人研究水平不断提高，一些技术，如爬行式焊接机器人在国际上也处于领先地位，这些院所及首钢莫托曼机器人有限公司、唐山松下产业机器有限公司、OTC公司等厂家的焊接机器人已开始走向实用化阶段。

目前，我国用于汽车、摩托车、造船、电力、石化等领域的弧焊/点焊机器人大多是进口，如，COMAU、KUKA、OTC机器人在8万辆长安之星焊接线上的应用。

这些进口的焊接机器人使用，使焊接质量得到了极大改善，有效提高了企业的劳动生产效率，减轻了工人的劳动强度。

但这些进口设备仍有焊接位置偏移后重新示教、弧焊机器人焊缝跟踪、焊接机器人备品备件、机器人的校轴过程占用过多时间、机器人电器控制系统、机器人与其他设备或工位上障碍物碰撞等问题急需解决。

焊接机器人技术的研究与实际应用是今后5年我国焊接设备技术进步的重要标志。

消化吸收国外先进技术，减少进口，研制具有我国知识产权的、国际先进水平的焊接机器人，保证质量、增加数量，将其应用从汽车、摩托车焊接扩展造船、电力、核能、石化等领域。

推动我国焊接切割机器人的研制和产业化进程。

逐步用自动化焊切设备，替代手工和半自动化设备，缩小我国与世界先进水平的巨大差距。

从购买国外焊接机器人到消化吸收、自主开发，并形成具有知识产权的焊接机器人系统。

未来15年，自动化焊机的研制、生产推广达到世界先进水平，使用比例和国际接轨。

我国焊接机器人在实际焊接生产中的应用领域及数量将大幅增加，并有水下焊接、太空及失重条件的焊接机器人研制成功。

结合逆变电阻焊机技术的发展、激光—电弧复合焊技术的提高、焊接生产个性化要求的提高，更加先进的点焊/弧焊机器人、专用机器人、智能化的新一代焊切机器人将应用在生产实际中。

3.5 专用、成套设备
随着技术进步和社会发展，对专用、成套设备的技术性能要求越来越高，需量也不断增大。

这方面，我国有实力的焊接研究院所、知名企业进行了长期的技术研究、市场开发、人才储备和科学化现代化管理。

成都电焊机研究所、成都焊研科技有限责任公司、四川成焊宝玛焊接装备工程有限公司、成都焊研威达自动焊接设备有限公司的产品和技术，不仅在很大程度上满足了国内不同用户的需求，而且有部分专用、成套焊接设备出口创汇。

如，成都焊研科技有限责任公司作为我国电焊机行业最早从事自动焊接设备开发的高新技术企业之一，不仅为国内汽车、摩托车、家电、航空航天、军工、工程机械、压力容器、造船、矿山及机械制造业等各行业提供了千余套高效、节能的专用自动焊接设备，产品还出口美国、欧洲、东南亚及非洲各国。

该公司生产的自动焊接设备已广泛应用于一汽集团、东风集团、上海大众、重汽集团、柳州五菱、春兰集团、美的集团、广东美芝、格兰仕公司、实德集团、神钢集团、苏州施耐德等大中型企业。

为用户单位解决了大量焊接技术难题，取得了一批具有国际国内先进水平的研究成果，赢得了国内外用户的广泛赞誉。

四川成焊宝玛焊接装备工程有限公司在引进、吸收法国先进的设计制造标准、技术以及成功的工程管理经验的基础上，通过不断努力，承担了许多重大的焊接成套设备设备项目的开发设计制造的“交钥匙”工程。

按照ISO9001建立的公司质量管理体系使其为汽车工业及其他工业部门提供的焊接生产线、焊接机器人系统、专用焊接设备具有国际先进水平。

在此，我们可以高兴地说，在专用成套焊接设备生产领域，我国焊接研究和生产企业已经突破了国外的封锁。

那么，为什么专用成套设备在我国进口焊接设备中仍占有较大的比例？这不仅仅是用户企业对国外产品的迷信，更重要的是反映出我国专用成套焊接设备技术方面存在不足，尤其是随着技术的发展，用户给专用成套设备提出了更高的要求。

在未来的5至15年，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、配套件的选用方面下功夫，实现专用成套焊接设备生产自动化，争取在专用、成套焊接设备方面取得新的突破。

同时，由于专用成套焊接设备每台（套）的技术要求各异，用途各不相同，研制和生产周期比通用焊机长，但往往用户的需求是很及时的，这就要求专用成套焊接设备生产企业要有更多的技术和人才储备，特别要在专用成套焊接设备通用化方面下功夫，提前做好基础研究，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

对于这一点，我国一些著名的专用成套焊接设备生产企业已成竹在胸。

在产品上，要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、集装箱焊接生产线、大型三通的马鞍形接头的全自动焊接装置。

开发、研制高科技含量的特种专用设备，如大功率电子束焊机、大功率激光焊机以及数控切割等，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是专用成套焊接设备今后的发展趋势。