Buduća tehnologija zavarivanja

Trenutno je zavarivanje postalo nova integrirana tehnologija. S rastućom značajnijom ulogom tehnologije zavarivanja u nacionalnom gospodarstvu, napredni stupanjtehnologija zavarivanjapostao je značajan simbol naprednog stupnja nacionalne industrije, stoga snažno razvija kompletne setove opreme za zavarivanje, tehnologiju umjetne inteligencije, tehnologiju obrade informacija, digitalnu tehnologiju kontrole snage zavarivanja, inteligentnu tehnologiju kontrole kvalitete zavarivanja, proizvodni proces zavarivanjatehnologija robotskog zavarivanjaRazvoj modernih materijala za zavarivanje koji zadovoljavaju potrebe proizvodnje zasigurno će igrati važnu ulogu u izgradnji inovativne i energetski štedljive zemlje.

Prvo, trenutni trend razvoja domaće i strane tehnologije zavarivanja

Zavarivanje je važna osnovna tehnologija, a njezin razvoj ovisi o razvoju moderne znanosti i tehnologije. Tehnologija zavarivanja ima samo stotinu godina povijesti, ali njezin je razvoj vrlo brz. Od 20. stoljeća, posebno u posljednja dva ili tri desetljeća, s neviđenim razvojem znanosti i tehnologije, pojavile su se brojne nove tehnologije zavarivanja, a nova dostignuća u modernoj znanosti i tehnologiji poput fizike plazme, elektronskog snopa, infracrvenog zračenja, vakuuma, ultrazvuka, akustike, mikroelektronike itd. široko se koriste u zavarivanju. Primjena nove tehnologije postavila je temelje za razvoj tehnologije zavarivanja, poboljšala mogućnosti tehnologije zavarivanja i proširila opseg primjene tehnologije zavarivanja. Trenutno su razvijeni deseci metoda zavarivanja s različitim karakteristikama. Tehnologija zavarivanja široko se koristi u energetici, transportu, kemijskoj industriji, strojevima, specijalnoj opremi, elektronici, zrakoplovstvu, nafti i mnogim drugim područjima. Može se reći da su nova dostignuća moderne znanosti i tehnologije sve više prodrla u područje zavarivanja i potaknula brzi razvoj moderne tehnologije zavarivanja.

(A) razvojoprema za zavarivanjei metode zavarivanja

U posljednjim desetljećima, s brzim razvojem znanosti i tehnologije, oprema i metode zavarivanja također su se uvelike razvile. Trenutno su izvanredne karakteristike strane opreme za zavarivanje visoka preciznost, visoka kvaliteta, visoka pouzdanost, digitalnost, inteligentno upravljanje, velika proizvodnja, integriranost i višenamjenskost. I s gledišta sastava proizvodnje i razvoja tehnologije, domaća se razvija u smjeru učinkovitog, automatiziranog, inteligentnog, energetski štedljivog i ekološki prihvatljivog zavarivanja. Kineska oprema za elektrolučno zavarivanje postupno se približava domaćoj razini, prilagođavajući strukturu proizvoda, poboljšavajući kvalitetu proizvoda, treba snažno razvijati invertersko napajanje za zavarivanje i automatske, poluautomatske strojeve za zavarivanje, posebno visokoučinkovite i energetski štedljive strojeve za zavarivanje ugljičnim dioksidom; tehnologija otpornog zavarivanja srednje i velike snage kao glavni sadržaj istraživanja i smjer razvoja; tehnologija elektromagnetske kompatibilnosti bit će popularizirana u opremi za zavarivanje.industrija opreme za zavarivanjeHitno im je potrebna niska potrošnja energije, zeleni proizvodi; Tehnologija i oprema za automatsko zavarivanje razvijaju se neviđenom brzinom, projekt Tri klanca, projekt prijenosa plina zapad-istok, zrakoplovno inženjerstvo, brodsko inženjerstvo i drugi nacionalni veliki razvoj osnovnog inženjerstva te uspon domaće automobilske industrije učinkovito su potaknuli razvoj i napredak napredne tehnologije zavarivanja, posebno tehnologije automatizacije zavarivanja; Roboti za zavarivanje i inteligentno zavarivanje također će se odgovarajuće razvijati u specifičnim područjima i široko koristiti; Potražnja za kompletnim setovima specijalne opreme za zavarivanje raste, raspon primjene je širi, zahtjevi za tehničkim performansama postaju sve veći i veći, oprema koja zadovoljava učinkovit novi proces bit će zrelija i popularnija, domaća poduzeća za proizvodnju opreme moraju napraviti nove prodore u specijalnim, kompletnim setovima opreme za zavarivanje.

(2) Razvoj materijala za zavarivanje

S napretkom znanosti i tehnologije te kontinuiranom inovacijom industrijskih materijala, pojava novih materijala postavila je nove izazove i zahtjeve za tehnologiju zavarivanja. Na primjer, primjena visokočvrstog čelika, aluminijskih legura, legura na bazi nikla i drugih materijala uvelike je potaknula razvoj tehnologije zavarivanja. Tradicionalne metode zavarivanja mogu imati neke probleme pri radu s tim novim materijalima, poput deformacija zavarivanja, pukotina i slično. Stoga je razvoj novih procesa i tehnologija zavarivanja radi poboljšanja kvalitete i pouzdanosti zavarenih spojeva postao važan smjer trenutnog razvoja tehnologije zavarivanja. Trenutno je Kina na prvom mjestu u svijetu po proizvodnji materijala za zavarivanje, ali u strukturi materijala za zavarivanje i industrijski razvijenih zemalja, jaz je vrlo očit. Kako bi se prilagodile trendu proizvodnje zavarivanja prema visokoj učinkovitosti, visokoj kvaliteti, niskim troškovima i automatizaciji, razvijene zemlje poput Sjedinjenih Država i Japana stalno prilagođavaju strukturu proizvoda materijala za zavarivanje. Sredinom 1980-ih, strane razvijene zemlje činile su oko 50% udjela materijala za zavarivanje, do početka 21. stoljeća, Europa, Sjeverna Amerika i Japan u potrošnji materijala za zavarivanje, imali su manje od 20% udjela šipki za zavarivanje, što znači da trenutno automatizirano i poluautomatsko zavarivanje u razvijenim zemljama čini više od 80% ukupnog radnog opterećenja zavarivača. Razvojem materijala za zavarivanje u razvijenim zemljama i regijama poput Sjedinjenih Država, Japana i Zapadne Europe, smanjenje šipki za zavarivanje za ručno elektrolučno zavarivanje i kontinuirano povećanje automatskih materijala za zavarivanje neizbježan su trend razvoja. Hitno je razviti i proizvesti žicu s jezgrom od lijekova za samozaštitu i površinsku obradu u našoj zemlji. Što se tiče žice bez bakra koju uvode domaći i strani proizvođači, treba je nazvati žicom sa specijalnim premazom, jer se zbog različitih komponenti premaza i metoda površinske obrade različitih proizvođača, performanse žice također razlikuju. Izvrstan postupak premazivanja i površinske obrade ne samo da igra ulogu sprječavanja hrđe i podmazivanja, već i ne stvara bakrenu prašinu tijekom zavarivanja te može poboljšati stabilnost luka žice za zavarivanje i smanjiti prskanje pri zavarivanju. Trenutno domaći i strani proizvođači ovog postupka premazivanja i površinske obrade žice i dalje poboljšavaju, očekuje se da će ova žica i digitalni inverterski stroj za zavarivanje precizno kontrolirati prijelaz luka, postići visoku učinkovitost, zavarivanje CO2 visokom strujom s niskim prskanjem, kako bi se postigao ekvivalent učinka postupka zavarivanja punjenom žicom, što je budući smjer razvoja.

(3) Nove metode zavarivanja, oprema za zavarivanje i materijali za zavarivanje u budućnosti

S jedne strane, trebali bismo razviti nove metode zavarivanja, opremu za zavarivanje i materijale za zavarivanje kako bismo dodatno poboljšali kvalitetu zavarivanja i pouzdanost sigurnosti, poput poboljšanja postojećeg luka, plazma luka, elektronskog snopa, lasera i drugih vrsta energije zavarivanja, korištenjem elektroničke tehnologije i tehnologije upravljanja za poboljšanje performansi procesa luka te razvojem pouzdane i lagane metode praćenja luka; s druge strane, potrebno je poboljšati razinu mehanizacije i automatizacije zavarivanja, poput stroja za zavarivanje radi postizanja programske kontrole, digitalnog upravljanja, razvoja specijalnih strojeva za zavarivanje od procesa pripreme, zavarivanja do kontrole kvalitete cijelog procesa automatizacije, u automatskoj proizvodnoj liniji za zavarivanje, promicanja i širenja CNC robota za zavarivanje i robota za zavarivanje, što može poboljšati razinu proizvodnje zavarivanja i poboljšati uvjete zdravlja i sigurnosti pri zavarivanju. U 21. stoljeću, suočavajući se s velikim ciljem razvoja znanosti i tehnologije u našoj zemlji, suočavamo se s ogromnim jazom između naše tehnologije zavarivanja i stranih zemalja, koje postavljaju veće zahtjeve za radnike u zavarivanju, stoga moramo koristiti modernu znanost i tehnologiju te težiti promicanju napretka i razvoja tehnologije zavarivanja.

Ii. Izgledi za budućnost tehnologije zavarivanja

U 2025. godini, tehnologija zavarivanja je u potpunosti integrirana u ekologiju industrije 4.0, pokazujući tri ključne značajke‌„inteligentni pogon, precizna integracija, zeleno i održivo“‌.

‌inteligentna penetracija‌Globalna stopa penetracije tržišta industrijskih robota za zavarivanje dosegla je 67%, a trošak sustava za zavarivanje s umjetnom inteligencijom smanjio se za 40%.

Inovacije materijala‌Heterogeni postupci zavarivanja pokrivaju 90% scenarija proizvodnje lakih konstrukcija.

Cilj ugljične neutralnosti‌Stopa penetracije strojeva za zavarivanje vodikom prelazi 30%, a intenzitet emisije ugljika pri zavarivanju smanjit će se za 55% u usporedbi s 2020. godinom.

(A) Smjer proboja temeljne tehnologije zavarivanja u budućnosti

Razvojem proizvodnje prema vrhunskom i inteligentnom smjeru, tehnologija zavarivanja uvodi sljedeći ključni probojni smjer‌

‌1. Inteligentni sustav zavarivanja‌

‌Adaptivno zavarivanje s umjetnom inteligencijom‌: ‌Sustav zavarivanja vođen umjetnom inteligencijom‌Identifikacija zavara i optimizacija parametara temeljena na dubokom učenju za ostvarivanje praćenja kvalitete u stvarnom vremenu i upozorenja na nedostatke.

· Adaptivni robot za zavarivanje može dinamički prilagoditi putanju i unos energije kako bi se nosio sa složenim radnim uvjetima (kao što je zavarivanje površine svemirske letjelice). Robot za zavarivanje opremljen neuronskom mrežom može analizirati toplinsku deformaciju materijala u stvarnom vremenu i dinamički prilagoditi parametre zavarivanja (kao što je zavarivanje kabine svemirske letjelice od titanijeve legure). Stopa otkrivanja nedostataka povećana je na 99,5%, a učinkovitost zavarivanja povećana je za 50%.

‌Tvornica digitalnih blizanaca‌Tehnologija virtualne simulacije smanjuje ciklus razvoja procesa zavarivanja za 70% (Slučaj: Optimizacija procesa zavarivanja baterijskim paketom Tesla 4680). Virtualna simulacija koristi se za predviđanje deformacije zavarivanja i smanjenje troškova pokušaja i pogrešaka. Podržava 5G daljinsko upravljanje operacijama u okruženju visokog rizika (kao što je održavanje nuklearne elektrane).

‌2. Visokoprecizna energetska tehnologija‌

Ultrabrzo lasersko zavarivanje‌Femtosekundno lasersko zavarivanje postiže točnost na razini mikrona za pakiranje čipova i mikromedicinskih uređaja poput zavarivanja žica pacemakera.

Lasersko zavarivanje kompozitnih materijala‌Kombinacija visoke preciznosti lasera i visoke penetracije luka, koristi se za pakiranje baterija za nova energetska vozila.

·‌Vakuumsko zavarivanje elektronskim snopom: za postizanje spoja titanijeve legure i drugih teško zavarivih materijala bez zagađenja, koji se koriste u proizvodnji medicinskih uređaja.

Nadogradnja hladnog metalnog prijelaza (CMT)‌Unos topline smanjen je na 20% tradicionalnog MIG-a, pogodno za zavarivanje karoserije od aluminijskih i litijevih legura (BMW i7 linija).

‌3. Zavarivanje u svemiru i dubokom moru‌

Izrada lunarnih baza na licu mjesta‌NASA koristi tehnologiju vakuumskog elektronskog snopa za zavarivanje metalnih konstrukcija izravno s ilmenitom u lunarnom tlu.

Popravak dubokomorskih cjevovoda‌dubina tlaka podvodnog robota za zavarivanje premašila je 6000 metara (CNOOC Projekt naftnog i plinskog polja Južnog kineskog mora).

4. ‌napredak u kompatibilnosti materijala‌

Spajanje različitih materijala‌

· Razviti tehnologiju hibridnih spojeva aluminija/čelika, keramike/metala i drugih vrsta kako bi se promovirao lagani konstrukcijski dizajn (kao što je smanjenje težine zrakoplova).

· kompozitno zavarivanje‌

· Ultrazvučno zavarivanje plastike ojačane ugljičnim vlaknima (CFRP) za rješavanje problema nedovoljne čvrstoće tradicionalnog postupka lijepljenja.

5. Održiva nadogradnja‌stroj za zavarivanje vodikom‌: zamijeniti tradicionalno rezanje acetilenom, postići nultu emisiju ugljika. Sustav za pročišćavanje dima od zavarivanja‌: jezgra nano-filtera + kontrola rizika umjetnom inteligencijom, hvata 99,9% štetnih čestica.

(3) Ključni podaci i tržišna prognoza za buduću tehnologiju zavarivanja‌

Oprema za elektrolučno zavarivanje, uključujući aparate za zavarivanje, napajanja i ostali pribor, čini oko polovicu sve opreme za zavarivanje i očekuje se da će rasti godišnjom stopom od 6%. Oprema za otporno zavarivanje, uključujući aparate za zavarivanje, transformatore, kontrolere i komponente, također će rasti visokom stopom rasta. Očekuje se da će plinsko zavarivanje i plinsko rezanje imati nižu stopu rasta. Ostala oprema za zavarivanje, poput zavarivanja svornjaka, laserskog zavarivanja, zavarivanja trenjem, zavarivanja elektronskim snopom i ultrazvučnog zavarivanja, rasti će brže. Robotska oprema za zavarivanje rasti će vrlo visokom stopom, a stopa uvoza će se još više povećati, jer se većina zavarivanja proizvodi izvan Sjedinjenih Država. Budući da su Sjedinjene Države najveća svjetska zemlja proizvođač opreme za zavarivanje i rezanje, izvoz opreme za zavarivanje i rezanje nastavit će jačati. Postoje dvije kategorije dodatnih metala za zavarivanje; šipke i žice za zavarivanje. Količina elektroda će se smanjivati ​​iz godine u godinu, dok će se količina žice, uključujući punu žicu i punjenu žicu, povećavati iz godine u godinu. Ovo je nepovratan trend razvoja.

Veličina tržišta‌Globalno tržište tehnologije zavarivanja je‌218 milijardi američkih dolara‌(2025.), sa složenom godišnjom stopom rasta od 9,3%.

Udio tehnologije‌:

· Lasersko zavarivanje: 32%

· Inteligentni sustav zavarivanja: 28%

· Zelena tehnologija zavarivanja: 25%

· Regionalni rast‌Azijsko-pacifička regija pridonijela je 45% povećanja, a Kina je dominirala lancem opskrbe novom energijom i opremom za zavarivanje poluvodiča.

· (4) Izazovi i perspektive buduće tehnologije zavarivanja

‌‌Izazov‌:

Pouzdanost zavarivanja u ekstremnim uvjetima (kao što su fuzijski reaktori na ultra visokim temperaturama).

· standardizacija procesa zavarivanja na nanoskalnim razinama (slaganje 3D čipova).

· Vizija za 2030. godinu:

· Tehnologija kvantnog zavarivanja: korištenje principa kvantne isprepletenosti za postizanje vezanja materijala na atomskoj razini.

· Biozavarivanje: Istraživanje i razvoj biorazgradivog niskotemperaturnog lema na bazi bioloških enzima.

· (2) Buduća područja primjene tehnologije zavarivanja u industriji

· Vozila s novom energijom

· Zrakoplovstvo

· Medicinska oprema

· Arhitektura

· III. Sažetak buduće tehnologije zavarivanja

· Ukratko, trend razvoja i perspektive tehnologije zavarivanja su uzbudljive. Kontinuiranim inovacijama materijala, opreme i tehnologije automatizacije, tehnologija zavarivanja postupno će postići učinkovit, visokokvalitetan i inteligentan razvoj. To će pružiti više mogućnosti i izazova za razvoj proizvodne industrije. Međutim, također moramo provoditi dubinska istraživanja i istraživanja te stalno promovirati inovacije i napredak tehnologije zavarivanja kako bismo zadovoljili promjenjive potrebe tržišta. Samo stalnim nastojanjem za inovacijama i razvojem, tehnologija zavarivanja može igrati važniju ulogu u budućem industrijskom području. Tehnologija zavarivanja probila je granice tradicionalne proizvodnje i postala središte interdisciplinarnih inovacija. U sljedećem desetljeću, njezina unakrsna integracija s umjetnom inteligencijom, kvantnim računarstvom i bioinženjeringom preoblikovat će konkurentski krajolik globalne vrhunske proizvodnje.