我国焊接自动化行业现状与发展趋势

　　焊接自动化行业属于新兴行业，目前处于初级发展阶段 。虽然自二十世纪九十年代以来，随着社会主义市场经济的进一步成熟，我国焊接行业有了长足发展，但焊接自动化作为一个新兴行业尚处于起步阶段，目前我国仍以传统手工焊为主，根据中国行业咨询网数据显示，焊接自动化率仅为30%左右，同发达工业国家的 80%存在较大差距，未来发展潜力巨大，前景广阔。　　一、焊接自动化行业现状　　1、焊接自动化装备的主要应用领域　　焊接自动化装备的大规模应用最早是从汽车装备生产线的电阻点焊和薄板弧焊开始。经过多年的发展，目前，汽车行业特别是整车厂的焊接自动化生产线代表了当今制造自动化的最高水平，但由于我国汽车生产线基本从国外进口，同时国外厂商在该领域的焊接工艺、系统集成等方面积累了十分丰富的工程经验，因此汽车制造领域应用的焊接自动化装备基本被国外厂商所垄断。　　调查显示，我国工程机械行业历经过去十年的高速增长，行业销售额增长 8.1 倍，目前已成长为世界工程机械第一产销大国。近年来，随着行业竞争的不断加剧、劳动力成本的不断提升以及产品向大型化、复杂化、高质量和较短交货期要求方向发展，行业内企业市场增长将面临从数量型向质量型的转变，使得工程机械行业迫切需要转变生产方式。与此同时，工程机械产品规模化、批量化、标准化的生产特点，适宜进行焊接自动化装备的大规模应用，因此，我国工程机械行业继汽车行业后已逐步开始大规模应用焊接自动化装备，市场需求正持续升温。　　相比较汽车生产的点焊和薄板弧焊，工程机械的焊接工艺以中厚板结构件的弧焊为主，对焊接自动化装备的控制水平以及各种纠偏和自适应功能要求更高，焊接自动化难度也更大。此外，工程机械生产的每个工位焊接时间较长，因此不是用流水线方式，而是采用成组式生产线由多台机器人完成同一道工序，从而形成和流水线一样的生产节拍。　　2、焊接自动化产业升级的必然性　　焊接自动化是实现我国装备制造业由大到强转变的基石，是装备制造业由粗放型、作坊式的经营模式向高技术、集约型转变的重要标志。通过焊接自动化工艺技术装备，可以提高焊接加工效率和质量、降低能源和材料消耗、节约成本、减轻工人的劳动强度、改善作业环境，从而对提高企业核心竞争力，实现可持续性发展具有重要意义。我国焊接自动化的产业升级具有必然性，具体体现在以下方面：　　(1)、 提高焊接效率　　焊接加工是中国制造企业最主要的加工手段之一，研究部数据统计，以焊接工艺为主导的制造企业焊接工时约占产品制造总工时的 10%-30%，焊接成本约占产品制造总成本的 20-30%，企业从事焊接工作的人员数量约占全体员工的20-30%。提高焊接加工的自动化水平，对企业节约成本，提高效率并实现可持续性高速发展具有重要意义。以工程机械典型结构件为例，焊接机器人工作站的工作效率为手工焊接的5倍，大幅提高生产效率的同时降低了操作者的劳动强度。　　(2)、 提升产品质量　　在采用手工焊接工艺的制造过程中，人工控制焊接过程(起弧、收弧、焊接轨迹及参数设置等)的不准确、不稳定导致焊缝成型不好，容易在焊接部位产生气孔、裂纹、未熔合等缺陷。 在采用自动化焊接工艺的制造过程中，电弧燃烧稳定，连结处成分均匀，焊缝成型好、焊缝接头少、填充金属熔敷率高。焊接工艺参数实现了自动化的存储与输出，可以保证工艺参数的准确性，保证特殊焊接要求的实现和焊缝质量的重现性。由于焊接自动化在提升产品质量方面具有优势，自动化焊接已经开始逐步取代手工焊接成为焊接加工的主要方法。　　(3)、 降低营运成本　　随着劳动力成本的不断上升，焊接自动化装备性能、效率的不断提高以及价格的逐渐降低，自动化焊接和手工焊接相比较长期来看具有成本优势，同时，焊接自动化装备具有的高效率、高稳定性优势使得制造厂商可以较快的收回焊接系统的投入成本并提高焊接质量。　　(4)、 改善操作环境　　手工操作的焊接作业被公认为是一种有害的作业工种， 2002年由卫生部和劳动保障部公布的我国法定职业病目录中，正式列入了电焊工尘肺、电光性眼炎等焊接职业病，同时还列入了对焊接职业可能产生危害的锰及其化合物中毒、一氧化碳中毒、职业性放射性疾病、电光性皮炎及金属烟热等职业病。 焊接自动化装备将手工操作变为自动化机械操作，操作工人远离焊接现场，能够避免上述职业病的发生，同时工人劳动强度也得到了极大降低。通过焊接自动化装备与自动传输系统、自动化检测等其他系统的配套，可组成自动生产线，能够极大改善生产车间内的整体环境状况。　　二、焊接自动化行业发展趋势　　1、 由单机焊接自动化装备到数字化焊接车间实现点线面的阶段式发展　　焊接自动化装备制造技术含量高，通常集焊接工艺、自动控制、精密机械设计制造等多种技术于一体，随着工业自动化、智能化、数字化等技术的日益发展和广泛应用，焊接自动化正在由单机焊接自动化装备向焊接自动化生产线和数字化焊接车间发展。　　“十二五”期间，我国制造业发展的重点是利用先进的自动化、智能化、数字化技术来实现工业转型升级和新型产业的发展，为焊接自动化行业提供广阔的发展空间。　　2、 行业技术水平与发展趋势　　焊接自动化装备的技术水平是国家科技水平的重要体现，直接决定了国家重大核心装备的技术水平。目前，我国焊接自动化装备制造企业已经可按客户的不同需求，设计、制造、集成各种类型的专用焊接自动化装备，并大量采用计算机控制技术。部分焊接自动化装备还配备了焊缝自动跟踪系统和图像监控系统，确保了焊接过程中的焊接质量。我国焊接自动化装备制造业技术发展呈现出如下趋势：　　(1)、精密、高效化　　焊接自动化装备正朝着高精度、高质量、高效率、高可靠性方向发展。要求系统的控制器以及软件具有较高的信息处理速度，系统各运动部件和驱动控制具有高速响应特性，要求其电气、机械装置具有精确的控制，能够长期稳定、可靠的工作。　　(2)、模块化　　焊接自动化装备的集成化技术包括硬件系统的结构集成、功能集成和控制技术的集成。现代焊接自动化设备的结构都采用模块化设计，根据不同客户对系统功能的不同要求，进行模块组合。而且其控制功能也采用模块化设计，可以根据用户需求，快速提供不同的控制软件模块，提供不同的控制功能组合。模块化、集成化使系统功能的扩充变得极为方便，实现个性化产品的规模化批量生产，降低成本、缩短交货期。　　(3)、智能化　　将激光、视觉、传感、检测、图像处理、计算机等智能控制技术应用于焊接自动化装备中，使其能在各种环境复杂、变化的焊接工况下根据焊接的实际情况，自动调整、优化焊接轨迹和工艺参数，实现高质量、高效率的焊接智能控制。智能化的焊接自动化装备，不仅可以根据指令完成自动化焊接过程，而且可以根据焊接的实际情况，自动优化焊接工艺和焊接参数。例如，在焊接大厚度工件时，智能控制系统可以根据连续实测的焊接工件坡口宽度，通过分析、对比、判断自动确定每层焊缝的焊道数、每道焊缝的熔敷量及相应的焊接参数、盖面位置等工艺参数，完成从坡口底部到盖面层的所有焊接。　　(4)、柔性化　　现代化生产要求同一台设备能够满足同类型不同规格工件的加工，甚至不同类型工件的焊接自动化加工，同时由于大型焊接自动化成套装备或生产线一次投资相对较高，因此在设计这种焊接装备时需要尽量考虑柔性化，形成柔性制造系统，以充分发挥装备的效能，满足同类产品不同规格工件的生产需要。焊接自动化装备将广泛采用工业机器人，标准化、模块化单元，实现多品种、小批量产品的柔性化生产。　　(5)、网络化　　智能接口、远程通信等现代网络技术的发展，促进了焊接自动化装备管控一体化技术的发展。通过网络将生产过程自动控制一体化，利用计算机技术、远程通信等技术，焊接加工过程和质量信息、生产管理等信息通过网络实现数字一体化管理，实现脱机编程，远程监控、诊断和检修。　　(6)、人性化　　焊接自动化装备广泛采用数字化、图形化的人机操作界面，设备拥有专家数据库、控制参数实时显示、人机交互等功能，使设备操作更加容易、更加方便。随着技术的不断完善，数字显示技术在人机交互、控制参数实时监测中将得到普遍运用。