У цяперашні час зварка стала новай інтэграванай тэхналогіяй. З ростам значнай ролі зварачных тэхналогій у нацыянальнай эканоміцы, высокая ступеньтэхналогія зваркістала значным сімвалам перадавой ступені нацыянальнай прамысловасці, таму актыўна распрацоўвае камплекты зварачнага абсталявання, тэхналогіі штучнага інтэлекту, тэхналогіі апрацоўкі інфармацыі, лічбавыя тэхналогіі кіравання магутнасцю зваркі, інтэлектуальныя тэхналогіі кантролю якасці зваркі, вытворчы працэс зваркі.тэхналогія рабатызаванай зваркіРаспрацоўка сучасных зварачных матэрыялаў, якія адпавядаюць патрэбам вытворчасці, безумоўна, адыграе важную ролю ў стварэнні інавацыйнай і энергазберагальнай краіны.
Па-першае, сучасная тэндэнцыя развіцця айчынных і замежных тэхналогій зваркі
Зварка — важная базавая тэхналогія, і яе развіццё залежыць ад развіцця сучаснай навукі і тэхнікі. Тэхналогія зваркі мае ўсяго стогадовую гісторыю, але развіваецца вельмі хутка. З 20-га стагоддзя, асабліва ў апошнія два-тры дзесяцігоддзі, з беспрэцэдэнтным развіццём навукі і тэхнікі з'явілася мноства новых тэхналогій зваркі, і новыя дасягненні ў сучаснай навуцы і тэхніцы, такія як фізіка плазмы, электронны прамень, інфрачырвонае выпраменьванне, вакуум, ультрагук, акустыка, мікраэлектроніка і г.д., шырока выкарыстоўваюцца ў зварцы. Ужыванне новых тэхналогій заклала аснову для развіцця тэхналогіі зваркі, палепшыла магчымасці тэхналогіі зваркі і пашырыла сферу яе прымянення. У цяперашні час былі распрацаваны дзясяткі метадаў зваркі з рознымі характарыстыкамі. Тэхналогія зваркі шырока выкарыстоўваецца ў энергетыцы, транспарце, хімічнай прамысловасці, машынабудаванні, спецыяльным абсталяванні, электроніцы, аэракасмічнай прамысловасці, нафтавай прамысловасці і многіх іншых галінах. Можна сказаць, што новыя дасягненні сучаснай навукі і тэхнікі ўсё больш пранікаюць у сферу зваркі і спрыяюць хуткаму развіццю сучаснай тэхналогіі зваркі.
(А) развіццёзварачнае абсталяваннеі метады зваркі
У апошнія дзесяцігоддзі, з хуткім развіццём навукі і тэхналогій, зварачнае абсталяванне і метады зваркі таксама атрымалі значнае развіццё. У цяперашні час выдатнымі характарыстыкамі замежнага зварачнага абсталявання з'яўляюцца высокая дакладнасць, высокая якасць, высокая надзейнасць, лічбавае кіраванне, інтэлектуальнае кіраванне, маштабнасць, інтэграцыя і шматфункцыянальнасць. Як з пункту гледжання структуры вытворчасці, так і з пункту гледжання развіцця тэхналогій, айчыннае развіваецца ў напрамку эфектыўнай, аўтаматызаванай, інтэлектуальнай, энергазберагальнай і экалагічна чыстай зваркі. Кітайскае дугавое зварачнае абсталяванне паступова набліжаецца да айчыннага ўзроўню, карэктуецца структура прадукцыі, паляпшаецца якасць прадукцыі, неабходна актыўна развіваць інвертарныя крыніцы харчавання для зваркі і аўтаматычныя, паўаўтаматычныя зварачныя апараты, асабліва высокаэфектыўныя і энергазберагальныя зварачныя апараты з вуглякіслым газам; тэхналогія кантактнай зваркі сярэдняй і высокай магутнасці будзе асноўным зместам даследаванняў і напрамкам распрацовак; тэхналогія электрамагнітнай сумяшчальнасці будзе папулярызавацца ў зварачным абсталяванні.прамысловасць зварачнага абсталяваннятэрмінова мае патрэбу ў нізкаэнергаспажывальных, экалагічна чыстых прадуктах; тэхналогіі і абсталяванне аўтаматычнай зваркі развіваюцца з беспрэцэдэнтнай хуткасцю, праект «Тры цясніны», праект па перадачы газу захад-усход, аэракасмічная тэхніка, марское машынабудаванне і іншыя буйныя нацыянальныя распрацоўкі базавай тэхнікі, а таксама ўздым айчыннай аўтамабільнай прамысловасці эфектыўна спрыялі развіццю і прагрэсу перадавых тэхналогій зваркі, асабліва тэхналогій аўтаматызацыі зваркі; зварачныя робаты і інтэлектуальная зварка таксама будуць адпаведна распрацаваны ў пэўных галінах і шырока выкарыстоўвацца; попыт на поўныя камплекты спецыяльнага зварачнага абсталявання расце, дыяпазон прымянення пашыраецца, патрабаванні да тэхнічных характарыстык становяцца ўсё вышэйшымі, абсталяванне, якое адпавядае эфектыўнаму новаму працэсу, будзе больш сталым і папулярным, айчынным прадпрыемствам па вытворчасці абсталявання неабходна зрабіць новыя прарывы ў спецыяльных, поўных камплектах зварачнага абсталявання.
(2) Распрацоўка зварачных матэрыялаў
З развіццём навукі і тэхнікі і пастаянным укараненнем прамысловых матэрыялаў з'яўленне новых матэрыялаў паставіла новыя праблемы і патрабаванні да зварачных тэхналогій. Напрыклад, выкарыстанне высокатрывалай сталі, алюмініевых сплаваў, сплаваў на аснове нікеля і іншых матэрыялаў значна спрыяла развіццю зварачных тэхналогій. Традыцыйныя метады зваркі могуць мець некаторыя праблемы пры апрацоўцы гэтых новых матэрыялаў, такія як дэфармацыя зваркі, расколіны і г.д. Таму распрацоўка новых зварачных працэсаў і тэхналогій для паляпшэння якасці і надзейнасці зварных злучэнняў стала важным напрамкам сучаснага развіцця зварачных тэхналогій. У цяперашні час Кітай займае першае месца ў свеце па вытворчасці зварачных матэрыялаў, але ў структуры зварачных матэрыялаў і прамыслова развітых краін разрыў вельмі відавочны. Каб адаптавацца да тэндэнцыі вытворчасці зварачных матэрыялаў да высокай эфектыўнасці, высокай якасці, нізкай кошту і аўтаматызацыі, развітыя краіны, такія як ЗША і Японія, пастаянна карэктуюць структуру прадукцыі зварачных матэрыялаў. У сярэдзіне 1980-х гадоў на долю замежных развітых краін прыпадала каля 50% ад агульнай колькасці зварачных матэрыялаў, а да пачатку 21-га стагоддзя ў Еўропе, Паўночнай Амерыцы і Японіі доля зварачных прутоў у спажыванні зварачных матэрыялаў складала менш за 20%, гэта значыць, што сучасная аўтаматызаваная і паўаўтаматычная зварка ў развітых краінах складала больш за 80% ад агульнай нагрузкі па зварцы. З развіццём зварачных матэрыялаў у развітых краінах і рэгіёнах, такіх як ЗША, Японія і Заходняя Еўропа, скарачэнне колькасці зварачных прутоў для ручной дугавой зваркі і пастаяннае павелічэнне колькасці аўтаматычных зварачных матэрыялаў з'яўляюцца непазбежнай тэндэнцыяй развіцця. У нашай краіне неабходна тэрмінова распрацаваць і вырабляць парашковы дрот з лекавым пакрыццём для самаабароны і напластавання. Што тычыцца дроту без медзі, які прапануецца айчыннымі і замежнымі вытворцамі, яго варта называць дротам са спецыяльным пакрыццём, бо з-за розных кампанентаў пакрыцця і метадаў апрацоўкі паверхні розных вытворцаў, характарыстыкі дроту таксама адрозніваюцца. Выдатнае пакрыццё і апрацоўка паверхні не толькі прадухіляюць іржу і змазваюць дрот, але і не ўтвараюць медны пыл падчас зваркі, што паляпшае стабільнасць дугі і памяншае разбрызгіванне. У цяперашні час айчынныя і замежныя вытворцы пастаянна ўдасканальваюць працэс пакрыцця і апрацоўкі паверхні дроту. Чакаецца, што гэты дрот і лічбавы інвертарны зварачны апарат будуць дакладна кантраляваць пераход дугі, дасягнуць высокай эфектыўнасці зваркі CO2 з нізкім узроўнем разбрызгівання і дасягнуць эфекту, эквівалентнага працэсу зваркі парашковым дротам.
(3) Новыя метады зваркі, зварачнае абсталяванне і зварачныя матэрыялы ў будучыні
З аднаго боку, нам варта распрацаваць новыя метады зваркі, зварачнае абсталяванне і зварачныя матэрыялы для далейшага павышэння якасці і бяспекі зваркі, напрыклад, удасканаленне існуючай дугі, плазменнай дугі, электронна-прамянёвай, лазернай і іншых відаў энергіі зваркі, выкарыстанне электронных тэхналогій і тэхналогій кіравання для паляпшэння прадукцыйнасці працэсу дугі, а таксама распрацаваць надзейны і лёгкі метад адсочвання дугі. З іншага боку, неабходна павысіць узровень механізацыі і аўтаматызацыі зваркі, напрыклад, зварачныя апараты для дасягнення праграмнага кіравання, лічбавага кіравання, распрацоўкі спецыяльных зварачных апаратаў ад працэсу падрыхтоўкі і зваркі да кантролю якасці і аўтаматызацыі ўсяго працэсу, у аўтаматычнай вытворчай лініі зваркі, прасоўвання і пашырэння зварачных робатаў з ЧПУ і зварачных робатаў, што можа палепшыць узровень вытворчасці зваркі, палепшыць умовы аховы здароўя і бяспекі зваршчыкаў. У 21 стагоддзі, сутыкаючыся з вялікай мэтай развіцця навукі і тэхналогій у нашай краіне, мы сутыкаемся з велізарным разрывам паміж нашымі тэхналогіямі зваркі і замежнымі краінамі, якія выстаўляюць больш высокія патрабаванні да зварачных работнікаў, таму мы павінны выкарыстоўваць сучасную навуку і тэхналогіі і імкнуцца спрыяць прагрэсу і развіццю зварачных тэхналогій.
II. Перспектывы будучых тэхналогій зваркі
У 2025 годзе тэхналогія зваркі была цалкам інтэгравана ў экалогію «Прамысловасць 4.0», дэманструючы тры асноўныя асаблівасці«Інтэлектуальны прывад, дакладная інтэграцыя, экалагічнасць і ўстойлівасць».
інтэлектуальнае пранікненнеСусветны ўзровень пранікнення на рынак прамысловых зварачных робатаў дасягнуў 67%, а кошт зварачных сістэм са штучным інтэлектам знізіўся на 40%.
Матэрыяльныя інавацыіГетэрагенныя працэсы зваркі ахопліваюць 90% сцэнарыяў вытворчасці лёгкіх канструкцый.
Мэта вугляроднай нейтральнасціПранікненне вадародных зварачных апаратаў перавышае 30%, а інтэнсіўнасць выкідаў вугляроду пры зварцы скароціцца на 55% у параўнанні з 2020 годам.
(A) Асноўны кірунак прарыву будучых тэхналогій зваркі
З развіццём вытворчасці ў высакаякасным і інтэлектуальным кірунку, тэхналогія зваркі адкрывае наступны асноўны прарыўны кірунак
1. Інтэлектуальная сістэма зваркі
Адаптыўная зварка са штучным інтэлектам: Сістэма зваркі на базе штучнага інтэлектуІдэнтыфікацыя зварных швоў і аптымізацыя параметраў на аснове глыбокага навучання для рэалізацыі маніторынгу якасці ў рэжыме рэальнага часу і папярэджання аб дэфектах.
· Адаптыўны зварачны робат можа дынамічна рэгуляваць шлях і ўваход энергіі для працы ў складаных умовах (напрыклад, пры зварцы паверхні касмічнага карабля). Зварачны робат, абсталяваны нейроннай сеткай, можа аналізаваць цеплавую дэфармацыю матэрыялу ў рэжыме рэальнага часу і дынамічна рэгуляваць параметры зваркі (напрыклад, пры зварцы кабіны касмічнага карабля з тытанавага сплаву). Каэфіцыент выяўлення дэфектаў павялічваецца да 99,5%, а эфектыўнасць зваркі павялічваецца на 50%.
Фабрыка лічбавых двайнікоўТэхналогія віртуальнага мадэлявання скарачае цыкл распрацоўкі працэсу зваркі на 70% (прыклад: аптымізацыя працэсу зваркі акумулятарнага блока Tesla 4680). Віртуальнае мадэляванне выкарыстоўваецца для прагназавання дэфармацыі зваркі і зніжэння выдаткаў на спробы і памылкі. Падтрымка дыстанцыйнага кіравання 5G аперацыямі ў асяроддзі высокай рызыкі (напрыклад, тэхнічнае абслугоўванне атамнай электрастанцыі).
2. Высокадакладныя энергетычныя тэхналогіі
Звышхуткая лазерная зваркаФемтасекундная лазерная зварка дазваляе дасягаць дакладнасці на ўзроўні мікрон для ўпакоўкі чыпаў і мікрамедыцынскіх прылад, такіх як зварка правадоў кардыёстымулятараў.
Лазерна-дугавая зварка кампазітных матэрыялаўСпалучэнне высокай дакладнасці лазера і высокай пранікальнай здольнасці дугі, выкарыстоўваецца для ўпакоўкі акумулятараў новых энергетычных транспартных сродкаў.
·Электронна-прамянёвая вакуумная зварка: для дасягнення нулявога забруджвання злучэння тытанавых сплаваў і іншых складаных зварачных матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца ў вытворчасці медыцынскіх прылад.
Мадэрнізацыя халоднага металічнага пераходу (CMT)Падвод цяпла зніжаецца да 20% ад традыцыйнага MIG-зварвання, што падыходзіць для зваркі кузаваў з алюмініевых літыевых сплаваў (лінейка BMW i7).
3. Зварка ў космасе і глыбакаводных умовах
Выраб месяцовых баз на месцыНАСА выкарыстоўвае тэхналогію вакуумнай электронна-прамянёвай зваркі для зваркі металічных канструкцый непасрэдна з ільменітам у месяцовым глебе.
Рамонт глыбакаводных трубаправодаўглыбіня ціску падводнага зварачнага робата перавысіла 6000 метраў (праект нафтагазавага радовішча CNOOC у Паўднёва-Кітайскім моры).
4. прарыў у сумяшчальнасці матэрыялаў
Злучэнне розных матэрыялаў
· Распрацоўка тэхналогій злучэнняў з алюмінію/сталі, керамікі/металу і іншых гібрыдных злучэнняў для садзейнічання лёгкаму канструкцыйнаму праектаванню (напрыклад, зніжэнне вагі самалётаў).
· зварка кампазітных матэрыялаў
· Ультрагукавая зварка вугляроднага валакна (CFRP) вырашае праблему недастатковай трываласці традыцыйнага працэсу злучэння.
5. Устойлівая мадэрнізацыяапарат для вадароднай зваркізамяніць традыцыйную ацэтыленавую рэзку, дасягнуць нулявога выкіду вугляроду. Сістэма ачысткі зварачнага дыму: нанафільтр-стрыжань + кантроль рызыкі з дапамогай штучнага інтэлекту, які ўлоўлівае 99,9% шкодных часціц.
(3) Ключавыя дадзеныя і прагноз рынку будучых тэхналогій зваркі
Абсталяванне для дугавой зваркі, у тым ліку зварачныя апараты, блокі харчавання і іншыя аксэсуары, складае каля паловы ўсяго зварачнага абсталявання і, як чакаецца, будзе расці з гадавым тэмпам 6%. Абсталяванне для кантактнай зваркі, у тым ліку зварачныя апараты, трансфарматары, кантролеры і кампаненты, таксама будзе расці высокімі тэмпамі росту. Чакаецца, што газавая зварка і газавая рэзка будуць мець меншыя тэмпы росту. Іншыя зварачныя абсталявання, такія як зварка шпілек, лазерная зварка, зварка трэннем, электронна-прамянёвая зварка і ультрагукавая зварка, будуць расці больш хуткімі тэмпамі. Абсталяванне для рабатызаванай зваркі будзе расці вельмі высокімі тэмпамі, а яго імпарт яшчэ больш павялічыцца, таму што большая частка зварачнай прадукцыі вырабляецца за межамі Злучаных Штатаў. Паколькі Злучаныя Штаты з'яўляюцца найбуйнейшым у свеце вытворцам абсталявання для зваркі і рэзкі, экспарт абсталявання для зваркі і рэзкі будзе працягваць умацоўвацца. Існуюць дзве катэгорыі прысадных металаў для зваркі: зварачныя пруткі і дрот. Колькасць электродаў будзе памяншацца з года ў год, у той час як колькасць дроту, у тым ліку суцэльнага дроту і парашковага дроту, будзе павялічвацца з года ў год. Гэта незваротная тэндэнцыя развіцця.
Памер рынкуСусветны рынак зварачных тэхналогій218 мільярдаў долараў ЗША(2025 г.), са сукупным гадавым тэмпам росту 9,3%.
Прапорцыя тэхналогій:
· Лазерная зварка: 32%
· Інтэлектуальная сістэма зваркі: 28%
· Экалагічная тэхналогія зваркі: 25%
· Рэгіянальны ростАзіяцка-Ціхаакіянскі рэгіён унёс 45% у рост, а Кітай дамінаваў у ланцужку паставак новага энергетычнага і паўправадніковага зварачнага абсталявання.
· (4) Праблемы і перспектывы будучых тэхналогій зваркі
Выклік:
Надзейнасць зваркі ў экстрэмальных умовах (напрыклад, у звышвысокатэмпературных тэрмаядзерных рэактарах).
· стандартызацыя нанамаштабных працэсаў зваркі (трохмернае накладанне чыпаў).
· Бачанне на 2030 год:
· Тэхналогія квантавай зваркі: выкарыстанне прынцыпу квантавай заблытанасці для дасягнення злучэння матэрыялаў на атамным узроўні.
· Біязварка: Даследаванне і распрацоўка біяраскладальнага нізкатэмпературнага прыпою на аснове біялагічных ферментаў.
· (2) Будучыя сферы прымянення зварачных тэхналогій у прамысловасці
· Новыя энергетычныя транспартныя сродкі
· Аэракасмічная прамысловасць
· Медыцынскае абсталяванне
· Архітэктура
· III. Кароткі агляд будучых тэхналогій зваркі
· Адным словам, тэндэнцыі развіцця і перспектывы зварачных тэхналогій захапляльныя. Дзякуючы пастаянным інавацыям у матэрыялах, абсталяванні і тэхналогіях аўтаматызацыі, зварачныя тэхналогіі паступова дасягнуць эфектыўнага, якаснага і інтэлектуальнага развіцця. Гэта адкрые больш магчымасцей і выклікаў для развіцця вытворчай прамысловасці. Аднак нам таксама неабходна праводзіць паглыбленыя даследаванні і даследаванні, а таксама пастаянна садзейнічаць інавацыям і прагрэсу зварачных тэхналогій, каб задаволіць зменлівыя патрэбы рынку. Толькі дзякуючы пастаяннаму імкненню да інавацый і развіцця зварачныя тэхналогіі могуць адыгрываць больш важную ролю ў будучай прамысловай галіне. Зварачныя тэхналогіі выйшлі за межы традыцыйнай вытворчасці і сталі цэнтрам міждысцыплінарных інавацый. У наступным дзесяцігоддзі іх перакрыжаваная інтэграцыя са штучным інтэлектам, квантавымі вылічэннямі і біяінжынерыяй зменіць канкурэнтны ландшафт сусветнай высокакласнай вытворчасці.
Час публікацыі: 14 сакавіка 2025 г.
