Nākotnes metināšanas tehnoloģija

Pašlaik metināšana ir kļuvusi par jaunu integrētu tehnoloģiju. Pieaugot metināšanas tehnoloģijas lomai tautsaimniecībā, pieaug arī metināšanas tehnoloģiju attīstības pakāpe.metināšanas tehnoloģijair kļuvis par nozīmīgu nacionālās rūpniecības attīstības līmeņa simbolu, tāpēc enerģiski attīsta pilnus metināšanas iekārtu komplektus, mākslīgā intelekta tehnoloģijas, informācijas apstrādes tehnoloģijas, metināšanas jaudas kontroles digitālās tehnoloģijas, metināšanas kvalitātes kontroles viedās tehnoloģijas, metināšanas ražošanas procesus.robotizēta metināšanas tehnoloģija, attīstība, lai apmierinātu mūsdienu metināšanas materiālus, kas atbilst ražošanas vajadzībām, noteikti spēlēs svarīgu lomu inovatīvas un enerģiju taupošas valsts veidošanā.

Pirmkārt, pašreizējā vietējā un ārvalstu metināšanas tehnoloģiju attīstības tendence

Metināšana ir svarīga pamattehnoloģija, un tās attīstība balstās uz mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju attīstību. Metināšanas tehnoloģijai ir tikai simts gadu vēsture, taču tā ir ļoti strauja. Kopš 20. gadsimta, īpaši pēdējās divās vai trīs desmitgadēs, līdz ar nepieredzētu zinātnes un tehnoloģiju attīstību ir nebeidzami parādījušās dažādas jaunas metināšanas tehnoloģijas, un metināšanā plaši tiek izmantoti jauni sasniegumi mūsdienu zinātnē un tehnoloģijās, piemēram, plazmas fizikā, elektronu staros, infrasarkanajos staros, vakuumā, ultraskaņā, akustikā, mikroelektronikā utt. Jaunu tehnoloģiju pielietošana ir likusi pamatus metināšanas tehnoloģiju attīstībai, uzlabojusi metināšanas tehnoloģiju iespējas un paplašinājusi metināšanas tehnoloģiju pielietojuma jomu. Pašlaik ir izveidotas desmitiem metināšanas metožu ar atšķirīgām īpašībām. Metināšanas tehnoloģija ir plaši izmantota enerģētikā, transportā, ķīmiskajā rūpniecībā, mašīnbūvē, speciālajā aprīkojumā, elektronikā, aviācijā, naftas rūpniecībā un daudzās citās jomās. Var teikt, ka jaunie mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju sasniegumi ir arvien vairāk iekļuvuši metināšanas jomā un veicinājuši mūsdienu metināšanas tehnoloģiju strauju attīstību.

(A) attīstībametināšanas iekārtasun metināšanas metodes

Pēdējās desmitgadēs, strauji attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, ir ievērojami attīstījušās arī metināšanas iekārtas un metināšanas metodes. Pašlaik ārvalstu metināšanas iekārtu ievērojamās īpašības ir augsta precizitāte, augsta kvalitāte, augsta uzticamība, digitālas, inteliģentas vadības iespējas, liela mēroga, integrētas un daudzfunkcionālas. Gan no ražošanas sastāva, gan tehnoloģiju attīstības viedokļa vietējā rūpniecība attīstās efektīvas, automatizētas, inteliģentas, enerģiju taupošas un videi draudzīgas metināšanas virzienā. Ķīnas loka metināšanas iekārtas pakāpeniski tuvojas iekšzemes līmenim, pielāgojot produktu struktūru, uzlabojot produktu kvalitāti, enerģiski jāattīsta invertora metināšanas barošanas avoti un automātiskās, pusautomātiskās metināšanas iekārtas, īpaši augstas efektivitātes un enerģiju taupošās oglekļa dioksīda metināšanas iekārtas; rezistences metināšanas tehnoloģija vidējai un lielai jaudai kā galvenais pētniecības saturs un attīstības virziens; elektromagnētiskās saderības tehnoloģija tiks popularizēta metināšanas iekārtās,metināšanas iekārtu nozareSteidzami nepieciešama zema enerģijas patēriņa, videi draudzīga produkcija; Automātiskās metināšanas tehnoloģijas un iekārtas attīstās nepieredzētā ātrumā, Trīs Aizu projekts, Rietumu-Austrumu gāzes pārvades projekts, kosmosa inženierija, jūras inženierija un cita valsts mēroga liela mēroga pamata inženierijas attīstība, kā arī vietējās autobūves nozares pieaugums ir efektīvi veicinājis progresīvu metināšanas tehnoloģiju, īpaši metināšanas automatizācijas tehnoloģiju, attīstību un progresu; Metināšanas roboti un viedā metināšana tiks atbilstoši attīstīti konkrētās jomās un plaši izmantoti; Pieaug pieprasījums pēc pilniem speciālo metināšanas iekārtu komplektiem, to pielietojuma klāsts paplašinās, tehniskās veiktspējas prasības kļūst arvien augstākas, iekārtas, kas atbilst efektīvam jaunam procesam, būs nobriedušākas un populārākas, vietējiem iekārtu ražošanas uzņēmumiem ir jāveic jauni sasniegumi īpašos, pilnos metināšanas iekārtu komplektos.

(2) Metināšanas materiālu attīstība

Līdz ar zinātnes un tehnoloģiju attīstību un nepārtrauktu rūpniecisko materiālu inovāciju, jaunu materiālu parādīšanās ir radījusi jaunus izaicinājumus un prasības metināšanas tehnoloģijām. Piemēram, augstas stiprības tērauda, ​​alumīnija sakausējumu, niķeļa sakausējumu un citu materiālu pielietošana ir plaši veicinājusi metināšanas tehnoloģiju attīstību. Tradicionālajām metināšanas metodēm var rasties dažas problēmas, strādājot ar šiem jaunajiem materiāliem, piemēram, metināšanas deformācija, plaisas utt. Tāpēc jaunu metināšanas procesu un tehnoloģiju izstrāde, lai uzlabotu metināto savienojumu kvalitāti un uzticamību, ir kļuvusi par svarīgu metināšanas tehnoloģiju attīstības virzienu. Pašlaik metināšanas materiālu ražošana Ķīnā ir pirmā pasaulē, taču metināšanas materiālu struktūrā un industriāli attīstītajās valstīs atšķirība ir ļoti acīmredzama. Lai pielāgotos metināšanas ražošanas tendencei uz augstu efektivitāti, augstu kvalitāti, zemām izmaksām un automatizāciju, attīstītās valstis, piemēram, Amerikas Savienotās Valstis un Japāna, pastāvīgi pielāgo metināšanas materiālu produktu struktūru. Astoņdesmito gadu vidū aptuveni 50% no metināšanas materiālu īpatsvara veidoja attīstītās valstis, bet līdz 21. gadsimta sākumam Eiropā, Ziemeļamerikā un Japānā metināšanas materiālu patēriņā metināšanas stieņu īpatsvars bija mazāks par 20%, tas ir, pašreizējā automatizētā un pusautomātiskā metināšana attīstītajās valstīs veidoja vairāk nekā 80% no kopējās metināšanas darba slodzes. Attīstoties metināšanas materiāliem attīstītajās valstīs un reģionos, piemēram, Amerikas Savienotajās Valstīs, Japānā un Rietumeiropā, manuālās loka metināšanas metināšanas stieņu samazināšana un automātiskās metināšanas materiālu nepārtraukta palielināšana ir neizbēgama attīstības tendence. Mūsu valstī ir steidzami jāizstrādā un jāražo pašaizsardzības un virsmas apstrādes stieple ar medikamentu serdi. Runājot par vietējo un ārvalstu ražotāju ieviesto stiepli bez vara, tā jāsauc par speciāli pārklātu stiepli, jo dažādu ražotāju pārklājuma komponentu un virsmas apstrādes metožu dēļ stieples veiktspēja ir atšķirīga. Lielisks pārklājuma un virsmas apstrādes process ne tikai novērš rūsu un nodrošina eļļošanu, bet arī nerada vara putekļus metināšanas laikā, var uzlabot metināšanas stieples loka stabilitāti un samazināt metināšanas šļakatas. Pašlaik vietējie un ārvalstu ražotāji turpina pilnveidot šī stieples pārklāšanas un virsmas apstrādes procesu, un tiek sagaidīts, ka šī stieple un digitālā invertora metināšanas iekārta precīzi kontrolēs loka pāreju, var sasniegt augstu efektivitāti, zemu šļakatu līmeni, lielu CO2 strāvu metināšanā un panākt metināšanas procesam līdzvērtīgu efektu, kas ir nākotnes attīstības virziens.

(3) Jaunas metināšanas metodes, metināšanas iekārtas un metināšanas materiāli nākotnē

No vienas puses, mums ir jāizstrādā jaunas metināšanas metodes, metināšanas iekārtas un metināšanas materiāli, lai vēl vairāk uzlabotu metināšanas kvalitāti un drošības uzticamību, piemēram, uzlabojot esošo loka, plazmas loka, elektronu staru, lāzera un citu metināšanas enerģiju, izmantojot elektroniskās tehnoloģijas un vadības tehnoloģijas, lai uzlabotu loka procesa veiktspēju, un izstrādājot uzticamu un vieglu loka izsekošanas metodi; no otras puses, ir jāuzlabo metināšanas mehanizācijas un automatizācijas līmenis, piemēram, metināšanas iekārtu programmēšanas vadība, digitālā vadība, īpašu metināšanas iekārtu izstrāde no sagatavošanas procesa, metināšanas līdz visa procesa kvalitātes kontrolei, automātiskās metināšanas ražošanas līnijā, CNC metināšanas robotu un metināšanas robotu popularizēšana un paplašināšana var uzlabot metināšanas ražošanas līmeni, uzlabot metināšanas veselības un drošības apstākļus. 21. gadsimtā, saskaroties ar lielo zinātnes un tehnoloģiju attīstības mērķi mūsu valstī, saskaramies ar milzīgo plaisu starp mūsu metināšanas tehnoloģiju un ārvalstīm, kas izvirza augstākas prasības metināšanas darbiniekiem, tāpēc mums ir jāizmanto mūsdienu zinātne un tehnoloģijas un jācenšas veicināt metināšanas tehnoloģiju progresu un attīstību.

II. Metināšanas tehnoloģiju nākotnes perspektīvas

2025. gadā metināšanas tehnoloģija ir pilnībā integrēta 4.0 nozares ekoloģijā, parādot trīs galvenās iezīmes‌“inteliģenta piedziņa, precīza integrācija, zaļa un ilgtspējīga”‌.

‌inteliģenta iespiešanās‌Globālā rūpniecisko metināšanas robotu tirgus izplatības līmenis sasniedza 67%, un mākslīgā intelekta metināšanas sistēmas izmaksas samazinājās par 40%.

Materiālu inovācijas‌Heterogēnu metināšanas procesi aptver 90% no vieglmetāla ražošanas scenārijiem.

Oglekļa neitrāla mērķa sasniegšana‌Ūdeņraža metināšanas iekārtu izplatības līmenis pārsniedz 30%, un metināšanas oglekļa emisiju intensitāte samazināsies par 55% salīdzinājumā ar 2020. gadu.

(A) Nākotnes metināšanas tehnoloģijas galvenais izrāviena virziens

Attīstoties ražošanai augstas klases un inteliģentā virzienā, metināšanas tehnoloģija ievieš šādu galveno izrāvienu virzienu:‌

‌1. Inteliģenta metināšanas sistēma‌

‌Mākslīgā intelekta adaptīvā metināšana‌: ‌Mākslīgā intelekta vadīta metināšanas sistēma‌Metināšanas šuvju identifikācija un parametru optimizācija, kuras pamatā ir dziļā mācīšanās, lai realizētu kvalitātes uzraudzību reāllaikā un defektu brīdināšanu.

· Adaptīvais metināšanas robots var dinamiski pielāgot ceļu un enerģijas ievadi, lai tiktu galā ar sarežģītiem darba apstākļiem (piemēram, kosmosa kuģu virsmas metināšanu). Ar neironu tīklu aprīkotais metināšanas robots var reāllaikā analizēt materiāla termisko deformāciju un dinamiski pielāgot metināšanas parametrus (piemēram, kosmosa kuģa titāna sakausējuma kabīnes metināšanu). Defektu noteikšanas līmenis tiek palielināts līdz 99,5%, un metināšanas efektivitāte tiek palielināta par 50%.

‌Digitālā dvīņa fabrika‌Virtuālās simulācijas tehnoloģija samazina metināšanas procesa izstrādes ciklu par 70 % (piemērs: Tesla 4680 akumulatoru bloka metināšanas procesa optimizācija). Virtuālā simulācija tiek izmantota, lai prognozētu metināšanas deformāciju un samazinātu izmēģinājumu un kļūdu izmaksas. Atbalsta augsta riska vides darbību (piemēram, atomelektrostacijas apkopes) 5G tālvadību.

‌2. Augstas precizitātes enerģijas tehnoloģija‌

Īpaši ātra lāzera metināšana‌Femtosekundes lāzera metināšana sasniedz mikronu līmeņa precizitāti mikroshēmu iepakošanai un mikro medicīnas ierīcēm, piemēram, elektrokardiostimulatora stiepļu metināšanai.

Lāzera loka kompozītmateriālu metināšana‌: apvienojot lāzera augstu precizitāti un loka augstu iespiešanās spēju, ko izmanto jaunu enerģijas transportlīdzekļu akumulatoru iepakošanai.

·‌Elektronu staru vakuuma metināšana: lai panāktu titāna sakausējuma un citu sarežģītu metināšanas materiālu savienojumu bez piesārņojuma, ko izmanto medicīnas ierīču ražošanā.

Aukstā metāla pārejas (CMT) jauninājums‌Siltuma padeve ir samazināta līdz 20% salīdzinājumā ar tradicionālo MIG metināšanu, kas ir piemērota alumīnija litija sakausējuma virsbūves metināšanai (BMW i7 līnija).

‌3. Kosmosa un dziļūdens metināšana‌

Mēness bāzu izgatavošana uz vietas‌NASA izmanto vakuuma elektronstaru metināšanas tehnoloģiju, lai tieši metinātu metāla konstrukcijas ar ilmenītu Mēness augsnē.

Dziļūdens cauruļvadu remonts‌Zemūdens metināšanas robota spiediena dziļums pārsniedza 6000 metrus (CNOOC Dienvidķīnas jūras naftas un gāzes atradņu projekts).

4. ‌materiālu saderības izrāviens‌

Atšķirīgs materiālu savienojums‌

· Izstrādāt alumīnija/tērauda, ​​keramikas/metāla un citas hibrīda savienojumu tehnoloģijas, lai veicinātu vieglas konstrukcijas projektēšanu (piemēram, lidmašīnu svara samazināšanu).

· kompozītmateriālu metināšana‌

· Ar oglekļa šķiedru pastiprinātas plastmasas (CFRP) ultraskaņas metināšana, lai atrisinātu tradicionālā līmēšanas procesa nepietiekamās izturības problēmu.

5. Ilgtspējīga modernizācija‌ūdeņraža metināšanas iekārta‌Metināšanas dūmu attīrīšanas sistēma: aizstāj tradicionālo griešanu ar acetilēnu, panākot nulles oglekļa emisijas.‌Nanofiltra kodols + mākslīgā intelekta riska kontrole, kas uztver 99,9 % kaitīgo daļiņu.

(3) Nākotnes metināšanas tehnoloģiju galvenie dati un tirgus prognoze‌

Loka metināšanas iekārtas, tostarp metināšanas aparāti, barošanas avoti un citi piederumi, veido aptuveni pusi no visām metināšanas iekārtām, un paredzams, ka to apjoms pieaugs ar 6 % gada likmi. Arī pretestības metināšanas iekārtu, tostarp metināšanas aparātu, transformatoru, kontrolieru un komponentu, apjoms pieaugs strauji. Paredzams, ka gāzes metināšanai un gāzes griešanai būs lēnāks izaugsmes temps. Citu metināšanas iekārtu, piemēram, stieņu metināšanas, lāzera metināšanas, berzes metināšanas, elektronstaru metināšanas un ultraskaņas metināšanas iekārtu, apjoms pieaugs straujāk. Robotizēto metināšanas iekārtu apjoms pieaugs ļoti strauji, un to importa apjoms pieaugs vēl vairāk, jo lielākā daļa metināšanas iekārtu tiek ražotas ārpus Amerikas Savienotajām Valstīm. Tā kā Amerikas Savienotās Valstis ir pasaulē lielākā metināšanas un griešanas iekārtu ražotājvalsts, metināšanas un griešanas iekārtu eksports turpinās stiprināties. Ir divas metināšanas pildmetālu kategorijas: metināšanas stieņi un stieples. Elektrodu daudzums samazināsies katru gadu, savukārt stieples daudzums, tostarp cietā stieple un stieple ar pildvielu, katru gadu palielināsies. Šī ir neatgriezeniska attīstības tendence.

Tirgus lielums‌Globālais metināšanas tehnoloģiju tirgus ir‌218 miljardi ASV dolāru‌(2025. gadā) ar salikto gada pieauguma tempu 9,3 %.

Tehnoloģiju īpatsvars‌:

· Lāzera metināšana: 32%

· Inteliģenta metināšanas sistēma: 28%

· Zaļā metināšanas tehnoloģija: 25%

· Reģionālā izaugsme‌Āzijas un Klusā okeāna reģions veidoja 45% no pieauguma, un Ķīna dominēja jaunu enerģijas un pusvadītāju metināšanas iekārtu piegādes ķēdē.

· (4) Nākotnes metināšanas tehnoloģijas izaicinājumi un perspektīvas

‌‌Izaicinājums‌:

Metināšanas uzticamība ekstremālos apstākļos (piemēram, īpaši augstas temperatūras kodolsintēzes reaktoros).

· nanoskalas metināšanas procesa standartizācija (mikroshēmu 3D sakraušana).

· Vīzija 2030. gadam:

· Kvantu metināšanas tehnoloģija: kvantu sapīšanās principa izmantošana, lai panāktu materiālu atomu līmeņa sasaisti.

· Biometināšana: Bioloģiski noārdāmu zemas temperatūras lodmetālu izpēte un izstrāde, kuru pamatā ir bioloģiskie enzīmi.

· (2) Nākotnes metināšanas tehnoloģiju nozares pielietojuma jomas

· Jauni enerģijas transportlīdzekļi

· Aviācija un kosmoss

· Medicīniskais aprīkojums

· Arhitektūra

· III. Nākotnes metināšanas tehnoloģiju kopsavilkums

· Īsāk sakot, metināšanas tehnoloģijas attīstības tendences un perspektīvas ir aizraujošas. Līdz ar nepārtrauktu materiālu, iekārtu un automatizācijas tehnoloģiju inovāciju metināšanas tehnoloģija pakāpeniski sasniegs efektīvu, kvalitatīvu un inteliģentu attīstību. Tas sniegs vairāk iespēju un izaicinājumu ražošanas nozares attīstībai. Tomēr mums ir arī jāveic padziļināta pētniecība un izpēte, kā arī pastāvīgi jāveicina metināšanas tehnoloģijas inovācija un progress, lai apmierinātu mainīgās tirgus vajadzības. Tikai pastāvīgi īstenojot inovācijas un attīstību, metināšanas tehnoloģija var ieņemt nozīmīgāku lomu nākotnes rūpniecības jomā. Metināšanas tehnoloģija ir pārkāpusi tradicionālās ražošanas robežas un kļuvusi par starpdisciplināru inovāciju centru. Nākamajā desmitgadē tās savstarpējā integrācija ar mākslīgo intelektu, kvantu skaitļošanu un bioinženieriju pārveidos globālās augstas klases ražošanas konkurētspējīgo ainavu.