Buduća tehnologija zavarivanja

Trenutno je zavarivanje postalo nova integrirana tehnologija. Sa sve značajnijom ulogom tehnologije zavarivanja u nacionalnoj ekonomiji, napredni stepentehnologija zavarivanjapostao je značajan simbol naprednog stepena nacionalne industrije, stoga snažno razvija kompletne setove opreme za zavarivanje, tehnologiju vještačke inteligencije, tehnologiju obrade informacija, digitalnu tehnologiju kontrole snage zavarivanja, inteligentnu tehnologiju kontrole kvaliteta zavarivanja, proizvodni proces zavarivanjatehnologija robotskog zavarivanjaRazvoj modernih materijala za zavarivanje koji zadovoljavaju potrebe proizvodnje sigurno 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 njen razvoj se oslanja na razvoj moderne nauke i tehnologije. Tehnologija zavarivanja ima samo stotinu godina istorije, ali se razvija veoma brzo. Od 20. vijeka, a posebno u posljednje dvije ili tri decenije, sa neviđenim razvojem nauke i tehnologije, beskrajno se pojavila niz novih tehnologija zavarivanja, a nova dostignuća u modernoj nauci i tehnologiji, kao što su fizika plazme, elektronski snop, infracrveni zraci, vakuum, ultrazvuk, akustika, mikroelektronika itd., široko se koriste u zavarivanju. Primjena novih tehnologija postavila je temelje za razvoj tehnologije zavarivanja, poboljšala mogućnosti tehnologije zavarivanja i proširila opseg njene primjene. Trenutno su razvijene desetine metoda zavarivanja sa različitim karakteristikama. Tehnologija zavarivanja se široko koristi u energetici, transportu, hemijskoj industriji, mašinstvu, specijalnoj opremi, elektronici, vazduhoplovstvu, nafti i mnogim drugim oblastima. Može se reći da su nova dostignuća moderne nauke i tehnologije sve više prodrla u oblast zavarivanja i promovisala brz razvoj moderne tehnologije zavarivanja.

(A) razvojoprema za zavarivanjei metode zavarivanja

U posljednjim decenijama, s brzim razvojem nauke i tehnologije, oprema i metode zavarivanja su također značajno razvijene. Trenutno, izvanredne karakteristike strane opreme za zavarivanje su visoka preciznost, visok kvalitet, visoka pouzdanost, digitalnost, inteligentno upravljanje, velika razmjera, integracija i multifunkcionalnost. Kako sa stanovišta sastava proizvodnje, tako i sa stanovišta razvoja tehnologije, domaća oprema se razvija u smjeru efikasnog, automatizovanog, inteligentnog, energetski štedljivog i ekološki prihvatljivog zavarivanja. Kineska oprema za elektrolučno zavarivanje postepeno se približava domaćem nivou, prilagođavajući strukturu proizvoda, poboljšavajući kvalitet proizvoda, treba snažno razvijati invertersko napajanje za zavarivanje i automatske, poluautomatske mašine za zavarivanje, posebno visoko efikasne i energetski štedljive mašine za zavarivanje ugljen-dioksidom; tehnologija otpornog zavarivanja srednje i velike snage kao glavni sadržaj istraživanja i pravac razvoja; tehnologija elektromagnetne kompatibilnosti će biti popularizovana 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, projekat Tri klisure, projekat prenosa gasa zapad-istok, vazduhoplovno inženjerstvo, brodsko inženjerstvo i drugi nacionalni veliki razvoj osnovnog inženjerstva i uspon domaće automobilske industrije, efikasno su promovisali razvoj i napredak napredne tehnologije zavarivanja, posebno tehnologije automatizacije zavarivanja; Roboti za zavarivanje i inteligentno zavarivanje će se takođe odgovarajuće razvijati u specifičnim oblastima 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 efikasan novi proces biće zrelija i popularnija, domaća preduzeća za proizvodnju opreme moraju napraviti nove prodore u specijalnim, kompletnim setovima opreme za zavarivanje.

(2) Razvoj materijala za zavarivanje

S napretkom nauke i tehnologije i 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 uveliko je promovirala razvoj tehnologije zavarivanja. Tradicionalne metode zavarivanja mogu imati neke probleme pri radu s ovim novim materijalima, kao što su deformacije zavarivanja, pukotine i tako dalje. 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 očigledan. Kako bi se prilagodile trendu proizvodnje zavarivanja prema visokoj efikasnosti, visokom kvalitetu, niskim troškovima i automatizaciji, razvijene zemlje poput Sjedinjenih Američkih Država i Japana stalno prilagođavaju strukturu proizvoda materijala za zavarivanje. Sredinom 1980-ih, strane razvijene zemlje su činile oko 50% udjela materijala za zavarivanje, do početka 21. stoljeća, Evropa, Sjeverna Amerika i Japan, udio šipki za zavarivanje u potrošnji materijala za zavarivanje bio je manji od 20%, što znači da trenutno automatizirano i poluautomatsko zavarivanje u razvijenim zemljama čini više od 80% ukupnog obima zavarivanja. Razvojem materijala za zavarivanje u razvijenim zemljama i regijama poput Sjedinjenih Američkih Država, Japana i Zapadne Evrope, smanjenje šipki za zavarivanje za ručno elektrolučno zavarivanje i kontinuirano povećanje automatskih materijala za zavarivanje predstavljaju neizbježan trend razvoja. Hitno je razviti i proizvesti samozaštitnu i površinski obrađenu žicu s jezgrom od lijekova u našoj zemlji. Što se tiče žice bez bakra koju uvode domaći i strani proizvođači, treba je nazvati specijalno obloženom žicom, zbog različitih komponenti premaza i metoda površinske obrade različitih proizvođača, performanse žice su također različite. Odličan proces premazivanja i površinske obrade ne samo da igra ulogu prevencije hrđe i podmazivanja, već i ne stvara bakrenu prašinu tokom zavarivanja, te može poboljšati stabilnost luka žice za zavarivanje i smanjiti prskanje pri zavarivanju. Trenutno, domaći i strani proizvođači ovog procesa premazivanja i površinske obrade žice i dalje unapređuju, očekuje se da će ova žica i digitalni inverterski aparat za zavarivanje precizno kontrolisati prelaz luka, postići visoku efikasnost, zavarivanje CO2 visokom strujom sa niskim prskanjem, kako bi se postigao ekvivalent efekta zavarivanja punjenom žicom, što je budući pravac 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 kvalitet zavarivanja i pouzdanost sigurnosti, kao što je poboljšanje postojećeg luka, plazma luka, elektronskog snopa, lasera i drugih izvora energije za zavarivanje, korištenje elektronske tehnologije i tehnologije upravljanja radi poboljšanja performansi procesa luka i razvoj pouzdane i lagane metode praćenja luka; S druge strane, potrebno je poboljšati nivo mehanizacije i automatizacije zavarivanja, kao što je mašina za zavarivanje radi postizanja programske kontrole, digitalne kontrole, razvoj specijalnih mašina za zavarivanje od procesa pripreme, zavarivanja do kontrole kvaliteta cijelog procesa automatizacije, u automatskoj proizvodnoj liniji za zavarivanje, promocija i širenje CNC robota za zavarivanje i robota za zavarivanje, mogu poboljšati nivo proizvodnje zavarivanja, poboljšati zdravstvene i sigurnosne uslove zavarivanja. U 21. vijeku, suočavajući se sa velikim ciljem razvoja nauke i tehnologije u našoj zemlji, suočavamo se sa ogromnim jazom između naše tehnologije zavarivanja i stranih zemalja, koje postavljaju veće zahtjeve za radnike u zavarivanju, stoga moramo koristiti modernu nauku i tehnologiju i težiti promovisanju 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 osnovne karakteristike‌„inteligentni pogon, precizna integracija, zeleno i održivo“‌.

‌inteligentna penetracija‌Stopa penetracije tržišta industrijskih robota za zavarivanje na globalnom tržištu dostigla je 67%, a cijena sistema za zavarivanje zasnovanih na vještačkoj inteligenciji smanjila se za 40%.

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

Cilj neutralnosti ugljikom‌Stopa penetracije mašina za zavarivanje vodonikom prelazi 30%, a intenzitet emisije ugljenika prilikom zavarivanja biće smanjen za 55% u poređenju sa 2020. godinom.

(A) Smjer proboja u budućoj tehnologiji zavarivanja

S razvojem proizvodnje ka vrhunskom i inteligentnom smjeru, tehnologija zavarivanja uvodi sljedeći ključni revolucionarni smjer‌

‌1. Inteligentni sistem zavarivanja‌

‌Adaptivno zavarivanje pomoću umjetne inteligencije‌: ‌Sistem za zavarivanje vođen vještačkom inteligencijom‌Identifikacija zavara i optimizacija parametara zasnovana 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 uslovima (kao što je zavarivanje površine svemirske letjelice). Robot za zavarivanje opremljen neuronskom mrežom može analizirati termičku deformaciju materijala u realnom vremenu i dinamički prilagoditi parametre zavarivanja (kao što je zavarivanje kabine svemirske letjelice od legure titana). Stopa detekcije defekata povećana je na 99,5%, a efikasnost zavarivanja povećana je za 50%.

‌Tvornica digitalnih blizanaca‌Tehnologija virtuelne simulacije smanjuje ciklus razvoja procesa zavarivanja za 70% (Slučaj: Optimizacija procesa zavarivanja baterijskim paketom Tesla 4680). Virtuelna simulacija se koristi za predviđanje deformacije zavarivanja i smanjenje troškova pokušaja i grešaka. 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 tačnost na nivou mikrona za pakovanje čipova i mikromedicinskih uređaja kao što je zavarivanje žice za pacemaker.

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

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

Nadogradnja hladnog metalnog prelaza (CMT)‌Unos toplote je smanjen na 20% tradicionalnog MIG-a, pogodno za zavarivanje karoserije od aluminijumskih i litijumskih 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 direktno s ilmenitom u lunarnom tlu.

Popravak dubokomorskih cjevovoda‌dubina pritiska podvodnog robota za zavarivanje premašila je 6.000 metara (CNOOC Projekat naftnih i gasnih polja Južnog kineskog mora).

4. ‌napredak u kompatibilnosti materijala‌

Veza različitih materijala‌

· Razviti tehnologiju hibridnih spojeva aluminija/čelika, keramike/metala i drugih vrsta kako bi se promovisao dizajn laganih konstrukcija (kao što je smanjenje težine aviona).

· zavarivanje kompozitnih materijala‌

· Ultrazvučno zavarivanje plastike ojačane ugljičnim vlaknima (CFRP) rješava problem nedovoljne čvrstoće tradicionalnog procesa lijepljenja.

5. Održiva nadogradnja‌aparat za zavarivanje vodikom‌: zamijeniti tradicionalno rezanje acetilenom, postići nultu emisiju ugljika. Sistem za prečišćavanje dima od zavarivanja‌: jezgro nano-filtera + kontrola rizika pomoću umjetne inteligencije, 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 polovinu ukupne 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, kao što su zavarivanje čepova, lasersko zavarivanje, zavarivanje trenjem, zavarivanje elektronskim snopom i ultrazvučno zavarivanje, rasti će bržom stopom. Robotska oprema za zavarivanje će rasti vrlo visokom stopom, a stopa uvoza će se još više povećati, jer se većina opreme za zavarivanje proizvodi izvan Sjedinjenih Američkih Država. Budući da su Sjedinjene Američke Države najveća svjetska zemlja proizvođač opreme za zavarivanje i rezanje, izvoz opreme za zavarivanje i rezanje će nastaviti 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 sistem zavarivanja: 28%

· Zelena tehnologija zavarivanja: 25%

· Regionalni rast‌Azijsko-pacifička regija doprinijela je porastu sa 45%, a Kina je dominirala lancem snabdijevanja novom energijom i opremom za zavarivanje poluprovodnika.

· (4) Izazovi i perspektive buduće tehnologije zavarivanja

‌‌Izazov‌:

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

· Standardizacija procesa zavarivanja na nanoskalnim površinama (3D slaganje čipova).

· Vizija za 2030. godinu:

· Tehnologija kvantnog zavarivanja: upotreba principa kvantnog preplitanja za postizanje vezivanja materijala na atomskom nivou.

· 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

· Jednom riječju, trend razvoja i perspektive tehnologije zavarivanja su uzbudljive. Kontinuiranim inovacijama materijala, opreme i tehnologije automatizacije, tehnologija zavarivanja će postepeno postići efikasan, visokokvalitetan i inteligentan razvoj. To će pružiti više mogućnosti i izazova za razvoj proizvodne industrije. Međutim, također nam je potrebno dubinsko istraživanje i istraživanje, te stalno promoviranje inovacija i napretka tehnologije zavarivanja kako bismo zadovoljili promjenjive potrebe tržišta. Samo stalnim težnjama za inovacijama i razvojem, tehnologija zavarivanja može igrati važniju ulogu u budućem industrijskom području. Tehnologija zavarivanja je probila granice tradicionalne proizvodnje i postala središte interdisciplinarnih inovacija. U narednoj deceniji, njena unakrsna integracija sa vještačkom inteligencijom, kvantnim računarstvom i bioinženjeringom će preoblikovati konkurentski pejzaž globalne vrhunske proizvodnje.