Tuleviku keevitustehnoloogia

Praegu on keevitamisest saanud uus integreeritud tehnoloogia. Keevitustehnoloogia üha olulisema rolliga riigi majanduses on ka keevitustehnoloogia edasijõudnud tase tõusnud.keevitustehnoloogiaon saanud riikliku tööstuse kõrgtaseme oluliseks sümboliks, seetõttu arendab ta jõuliselt välja keevitusseadmete, tehisintellekti tehnoloogia, infotöötlustehnoloogia, keevitusvõimsuse juhtimise digitaaltehnoloogia, keevituskvaliteedi kontrolli intelligentse tehnoloogia ja keevitusprotsessi komplekte.robotkeevitustehnoloogia, kaasaegsetele tootmisvajadustele vastavate keevitusmaterjalide arendus mängib kindlasti olulist rolli uuendusliku ja energiasäästliku riigi ülesehitamisel.

Esiteks, praegune kodumaine ja välismaine keevitustehnoloogia arengusuund

Keevitamine on oluline baastehnoloogia ning selle areng tugineb kaasaegse teaduse ja tehnoloogia arengule. Keevitustehnoloogial on vaid sada aastat ajalugu, kuid selle areng on olnud väga kiire. Alates 20. sajandist, eriti viimase kahe või kolme aastakümne jooksul, on teaduse ja tehnoloogia enneolematu arenguga pidevalt tekkinud uusi keevitustehnoloogiaid ning keevitamisel on laialdaselt kasutatud uusi saavutusi tänapäeva teaduses ja tehnoloogias, nagu plasmafüüsika, elektronkiir, infrapunakiir, vaakum, ultraheli, akustika, mikroelektroonika jne. Uute tehnoloogiate rakendamine on loonud aluse keevitustehnoloogia arengule, suurendanud keevitustehnoloogia võimekust ja laiendanud keevitustehnoloogia rakendusala. Praegu on välja töötatud kümneid erinevate omadustega keevitusmeetodeid. Keevitustehnoloogiat on laialdaselt kasutatud energeetikas, transpordis, keemiatööstuses, masinate, eriseadmete, elektroonika, lennunduse, nafta ja paljudes teistes valdkondades. Võib öelda, et kaasaegse teaduse ja tehnoloogia uued saavutused on üha enam tunginud keevitamise valdkonda ning soodustanud kaasaegse keevitustehnoloogia kiiret arengut.

(A) arengkeevitusseadmedja keevitusmeetodid

Viimastel aastakümnetel on teaduse ja tehnoloogia kiire arenguga märkimisväärselt arenenud ka keevitusseadmed ja keevitusmeetodid. Praegu on välismaiste keevitusseadmete tähelepanuväärseteks omadusteks suur täpsus, kõrge kvaliteet, kõrge töökindlus, digitaalsus, intelligentne juhtimine, suuremahuline, integreeritud ja multifunktsionaalne olek. Nii tootmise koosseisu kui ka tehnoloogia arengu seisukohast areneb kodumaine toodang tõhusa, automatiseeritud, intelligentse, energiasäästliku ja keskkonnasõbraliku keevitamise suunas. Hiina kaarkeevitusseadmed lähenevad järk-järgult kodumaisele tasemele, kohandades tootestruktuuri, parandades toote kvaliteeti, tuleks jõuliselt arendada inverterkeevitustoiteallikaid ja automaatseid, poolautomaatseid keevitusmasinaid, eriti suure tõhususega ja energiasäästlikke süsinikdioksiidi keevitusmasinaid; keskmise ja suure võimsusega takistuskeevitustehnoloogia on peamine uurimissisu ja arendussuund; elektromagnetilise ühilduvuse tehnoloogiat populariseeritakse keevitusseadmetes.keevitusseadmete tööstushädasti vajatakse madala energiatarbimisega ja rohelisi tooteid; Automaatse keevitustehnoloogia ja -seadmed arenevad enneolematu kiirusega, Kolme Kuru projekt, lääne-ida suunaline gaasitranspordi projekt, lennundus- ja kosmosetehnika, laevatehnika ja muu riiklik ulatuslik baasinseneritöö arendus ning kodumaise autotööstuse tõus on tõhusalt edendanud täiustatud keevitustehnoloogia, eriti keevitusautomaatika tehnoloogia arengut ja edenemist; Keevitusroboteid ja intelligentset keevitust arendatakse samuti asjakohaselt konkreetsetes valdkondades ja kasutatakse laialdaselt; Nõudlus spetsiaalsete keevitusseadmete komplektide järele suureneb, rakendusala laieneb, tehnilise jõudluse nõuded muutuvad üha kõrgemaks, uuele tõhusale protsessile vastavad seadmed muutuvad küpsemaks ja populaarsemaks, kodumaised seadmete tootmisettevõtted peavad tegema uusi läbimurdeid spetsiaalsete, täielike keevitusseadmete komplektide osas.

(2) Keevitusmaterjalide väljatöötamine

Teaduse ja tehnoloogia arengu ning tööstusmaterjalide pideva innovatsiooniga on uute materjalide teke esitanud keevitustehnoloogiale uusi väljakutseid ja nõudmisi. Näiteks on ülitugeva terase, alumiiniumisulamite, niklipõhiste sulamite ja muude materjalide kasutamine laialdaselt soodustanud keevitustehnoloogia arengut. Traditsioonilistel keevitusmeetoditel võib nende uute materjalidega töötamisel esineda mõningaid probleeme, näiteks keevitusdeformatsioon, praod jne. Seetõttu on uute keevitusprotsesside ja -tehnoloogiate väljatöötamine keevisliidete kvaliteedi ja töökindluse parandamiseks muutunud keevitustehnoloogia praeguse arengu oluliseks suunaks. Praegu on Hiina keevitusmaterjalide toodang maailmas esimene, kuid keevitusmaterjalide ja tööstusriikide struktuuris on lõhe väga ilmne. Et kohaneda keevitustootmise suundumusega kõrge efektiivsuse, kõrge kvaliteedi, madala hinna ja automatiseerimise suunas, kohandavad arenenud riigid, nagu Ameerika Ühendriigid ja Jaapan, pidevalt keevitusmaterjalide tootestruktuuri. 1980. aastate keskel moodustasid arenenud riigid umbes 50% keevitusmaterjalide osakaalust, 21. sajandi alguseks oli Euroopas, Põhja-Ameerikas ja Jaapanis keevitusmaterjalide tarbimises keevitusvarraste osakaal alla 20%, st praegune automatiseeritud ja poolautomaatne keevitus arenenud riikides moodustas üle 80% kogu keevituskoormusest. Arenenud riikides ja piirkondades, nagu Ameerika Ühendriigid, Jaapan ja Lääne-Euroopa, on käsitsi kaarkeevituse keevitusvarraste arvu vähenemine ja automaatsete keevitusmaterjalide arvu pidev suurenemine vältimatu arengusuund. Meie riigis on hädavajalik arendada ja toota enesekaitseks ja pinnakatteks mõeldud ravimtäidisega traati. Mis puutub kodumaiste ja välismaiste tootjate poolt turule toodud vasevabasse traati, siis seda tuleks nimetada spetsiaalse kattega traadiks, kuna erinevate tootjate kattekomponendid ja pinnatöötlusmeetodid erinevad ning traadi omadused on samuti erinevad. Suurepärane katmis- ja pinnatöötlusprotsess mitte ainult ei kaitse roostet ja määri, vaid ei tekita keevitamise ajal vasetolmu ning parandab keevitustraadi kaare stabiilsust ja vähendab keevituspritsmeid. Praegu on selle traadi katmis- ja pinnatöötlusprotsessi kodumaiste ja välismaiste tootjate seas pidevas arengus ning eeldatakse, et see traat ja digitaalne inverteriga keevitusmasin kontrollivad täpselt kaare üleminekut, saavutades suure efektiivsuse, väikese pritsmetega ja suure voolutugevusega CO2 keevituse ning saavutades samaväärse efekti nagu täiturtäidisega traatkeevitusprotsess. See on edasine arengusuund.

(3) Uued keevitusmeetodid, keevitusseadmed ja keevitusmaterjalid tulevikus

Ühelt poolt peaksime välja töötama uusi keevitusmeetodeid, keevitusseadmeid ja keevitusmaterjale, et veelgi parandada keevituse kvaliteeti ja ohutust, näiteks täiustades olemasolevat kaar-, plasma-, elektronkiire-, laser- ja muud keevitusenergiat, kasutades elektroonilist tehnoloogiat ja juhtimistehnoloogiat kaare protsessi jõudluse parandamiseks ning töötades välja usaldusväärse ja kerge kaare jälgimise meetodi. Teisest küljest on vaja parandada keevituse mehhaniseerimise ja automatiseerimise taset, näiteks keevitusmasinate programmi juhtimise ja digitaalse juhtimise saavutamiseks, spetsiaalsete keevitusmasinate väljatöötamiseks alates ettevalmistusprotsessist ja keevitamisest kuni kogu protsessi kvaliteedikontrolli automatiseerimiseni automaatse keevituse tootmisliini puhul, CNC-keevitusrobotite ja keevitusrobotite edendamise ja laiendamisega, mis aitab parandada keevitustoodangu taset ning keevitustöö tervise- ja ohutustingimusi. 21. sajandil, seistes silmitsi meie riigi teaduse ja tehnoloogia arendamise suure eesmärgiga, seisame silmitsi tohutu lõhega meie keevitustehnoloogia ja välisriikide vahel, kes esitavad keevitustöötajatele kõrgemaid nõudeid, seega peame kasutama kaasaegset teadust ja tehnoloogiat ning püüdma edendada keevitustehnoloogia arengut ja arengut.

II. Keevitustehnoloogia tulevikuväljavaated

2025. aastaks on keevitustehnoloogia täielikult integreeritud tööstus 4.0 ökoloogiasse, mis näitab kolme põhiomadust‌„intelligentne ajam, täppisintegratsioon, roheline ja jätkusuutlik“‌.

‌intelligentne läbitungimine‌Tööstuslike keevitusrobotite turuosa maailmas ulatus 67%-ni ja tehisintellektiga keevitussüsteemide maksumus vähenes 40%.

Materjaliuuendus‌Heterogeensed keevitusprotsessid katavad 90% kergete tootmisstsenaariumidest.

Süsinikuneutraalsuse eesmärk‌Vesinikkeevitusmasinate leviku määr ületab 30% ja keevitamise süsinikdioksiidi heitkoguste intensiivsus väheneb võrreldes 2020. aastaga 55%.

(A) Tuleviku keevitustehnoloogia läbimurdeline suund

Tootmise arenguga tipptasemel ja intelligentse suunas juhatab keevitustehnoloogia sisse järgmise läbimurdelise suuna‌

‌1. Intelligentne keevitussüsteem‌

‌AI adaptiivne keevitamine‌: ‌Tehisintellektiga juhitav keevitussüsteem‌Süvaõppel põhinev keevisõmbluse tuvastamine ja parameetrite optimeerimine reaalajas kvaliteediseire ja defektide hoiatamise teostamiseks.

· Adaptiivne keevitusrobot suudab dünaamiliselt reguleerida teed ja energiasisendit, et tulla toime keeruliste töötingimustega (näiteks kosmoselaeva pinna keevitamine). Neuraalvõrguga varustatud keevitusrobot suudab reaalajas analüüsida materjali termilist deformatsiooni ja dünaamiliselt reguleerida keevitusparameetreid (näiteks kosmoselaeva titaanisulamist salongi keevitamine). Defektide tuvastamise määr tõuseb 99,5%-ni ja keevitamise efektiivsus suureneb 50%.

‌Digitaalse kaksiku tehas‌Virtuaalse simulatsiooni tehnoloogia vähendab keevitusprotsessi arendustsüklit 70% (juhtum: Tesla 4680 akupaki keevitusprotsessi optimeerimine). Virtuaalset simulatsiooni kasutatakse keevitusdeformatsiooni ennustamiseks ja katse-eksituse meetodi kulude vähendamiseks. Toetab kõrge riskiga keskkonnatoimingute (nt tuumaelektrijaama hooldus) 5G kaugjuhtimist.

‌2. Ülitäpne energiatehnoloogia‌

Ülikiire laserkeevitus‌Femtosekundiline laserkeevitus saavutab mikronitaseme täpsuse kiibipakendite ja mikromeditsiiniseadmete, näiteks südamestimulaatori juhtmekeevituse puhul.

Laserkaar-komposiitkeevitus‌: ühendades laseriga suure täpsuse ja kaare suure läbitungivuse, kasutatakse uute energiaallikate akude pakendamiseks.

·‌Elektronkiire vaakumkeevitus: titaanisulamite ja muude meditsiiniseadmete tootmisel kasutatavate keeruliste keevitusmaterjalide nullsaasteühenduse saavutamiseks.

Külma metalli ülemineku (CMT) uuendus‌Soojuskoormust vähendatakse traditsioonilise MIG-keevitusega võrreldes 20%-ni, mis sobib alumiinium-liitiumsulamist kere keevitamiseks (BMW i7 tootesari).

‌3. Kosmose ja süvamere keevitamine‌

Kuubaaside kohapealne valmistamine‌NASA kasutab Kuu pinnases metallkonstruktsioonide otse ilmeniidiga keevitamiseks vaakum-elektronkiirkeevitustehnoloogiat.

Süvamere torujuhtme remont‌Veealuse keevitusroboti rõhu sügavus ületas 6000 meetrit (CNOOC Lõuna-Hiina mere nafta- ja gaasiväljade projekt).

4. ‌materjalide ühilduvuse läbimurre‌

Erineva materjali ühendus‌

· Arendada alumiinium/teras, keraamika/metall ja muud hübriidühendustehnoloogiat, et edendada kergekaalulist konstruktsioonide disaini (näiteks lennukite kaalu vähendamine).

· komposiitkeevitus‌

· Süsinikkiuga tugevdatud plastist (CFRP) ultraheli keevitamine traditsioonilise liimimisprotsessi ebapiisava tugevuse probleemi lahendamiseks.

5. Jätkusuutlik uuendamine‌vesinikkeevitusmasin‌: asendab traditsioonilise atsetüleenlõikuse, saavutab süsinikdioksiidi nullheite. Keevitussuitsu puhastussüsteem‌Nanofiltri südamik + tehisintellekti riskikontroll, mis püüab kinni 99,9% kahjulikest osakestest.

(3) Tulevase keevitustehnoloogia põhiandmed ja turuprognoos‌

Kaarkeevitusseadmed, sealhulgas keevitusaparaadid, toiteplokid ja muud lisaseadmed, moodustavad umbes poole kõigist keevitusseadmetest ja eeldatavasti kasvavad need aastas 6%. Takistuskeevitusseadmete, sealhulgas keevitusaparaatide, trafode, kontrollerite ja komponentide, müük kasvab samuti kiiresti. Gaaskeevituse ja gaaslõikuse kasvumäär on eeldatavasti aeglasem. Muude keevitusseadmete, näiteks tihvtkeevituse, laserkeevituse, hõõrdkeevituse, elektronkiirkeevituse ja ultrahelikeevitusseadmete müük kasvab kiiremini. Robotkeevitusseadmete müük kasvab väga kiiresti ja nende impordimäär suureneb veelgi, kuna enamik keevitusmaterjale toodetakse väljaspool Ameerika Ühendriike. Kuna Ameerika Ühendriigid on maailma suurim keevitus- ja lõikeseadmete tootjariik, jätkab keevitus- ja lõikeseadmete eksport tugevnemist. Keevituslisametallide kategooriaid on kaks: keevitusvardad ja -traadid. Elektroodide kogus väheneb aasta-aastalt, samas kui traadi, sealhulgas täistraadi ja täidisega traadi kogus suureneb aasta-aastalt. See on pöördumatu arengutrend.

Turu suurus‌Globaalne keevitustehnoloogia turg on‌218 miljardit USA dollarit‌(2025), mille liitkasvumäär on 9,3%.

Tehnoloogia osakaal‌:

· Laserkeevitus: 32%

· Intelligentne keevitussüsteem: 28%

· Keskkonnasõbralik keevitustehnoloogia: 25%

· Regionaalne kasv‌Aasia ja Vaikse ookeani piirkond moodustas kasvust 45% ning Hiina domineeris uute energia- ja pooljuhtide keevitusseadmete tarneahelas.

· (4) Tulevase keevitustehnoloogia väljakutsed ja väljavaated

‌‌Väljakutse‌:

Keevituse töökindlus äärmuslikes keskkondades (näiteks ülikõrge temperatuuriga termotuumasünteesi reaktorites).

· nanoskaala keevitusprotsessi standardiseerimine (kiibi 3D-virnastamine).

· Visioon aastaks 2030:

· Kvantkeevitustehnoloogia: kvantpõimumise põhimõtte kasutamine aatomi tasemel materjalide sidumiseks.

· Biokeevitus: bioloogilistel ensüümidel põhineva biolaguneva madala temperatuuriga joodise uurimine ja arendamine.

· (2) Tulevased keevitustehnoloogia tööstuse rakendusvaldkonnad

· Uue energiaga sõidukid

· Lennundus ja kosmosetööstus

· Meditsiiniseadmed

· Arhitektuur

· III. Tulevase keevitustehnoloogia kokkuvõte

· Lühidalt öeldes on keevitustehnoloogia arengusuund ja väljavaated põnevad. Materjalide, seadmete ja automatiseerimistehnoloogia pideva innovatsiooniga saavutab keevitustehnoloogia järk-järgult tõhusa, kvaliteetse ja intelligentse arengu. See pakub töötleva tööstuse arenguks rohkem võimalusi ja väljakutseid. Samas peame tegema ka põhjalikke uuringuid ja uuringuid ning pidevalt edendama keevitustehnoloogia innovatsiooni ja arengut, et rahuldada muutuvaid turuvajadusi. Ainult pideva innovatsiooni ja arendustegevuse abil saab keevitustehnoloogia mängida tulevases tööstusvaldkonnas olulisemat rolli. Keevitustehnoloogia on murdnud traditsioonilise tootmise piirid ja sellest on saanud interdistsiplinaarse innovatsiooni keskus. Järgmisel kümnendil kujundab selle ristintegratsioon tehisintellekti, kvantarvutuse ja bioinseneritööga ümber ülemaailmse tipptasemel tootmise konkurentsimaastiku.