V současné době se svařování stalo novou integrovanou technologií. S rostoucí významnější rolí svařovací technologie v národním hospodářství se vyžaduje pokročilý stupeňsvařovací technologiese stal významným symbolem pokročilého stupně národního průmyslu, a proto energicky vyvíjí kompletní sady svařovacích zařízení, technologie umělé inteligence, technologie zpracování informací, digitální technologie řízení svařovacího výkonu, inteligentní technologie řízení kvality svařování a výrobní proces svařování.technologie robotického svařováníVývoj moderních svařovacích materiálů, které splňují požadavky výroby, jistě sehraje důležitou roli při budování inovativní a energeticky úsporné země.
Za prvé, současný trend vývoje svařovací technologie v tuzemsku i zahraničí
Svařování je důležitou základní technologií a její rozvoj závisí na rozvoji moderní vědy a techniky. Technologie svařování má teprve stoletou historii, ale její vývoj je velmi rychlý. Od 20. století, zejména v posledních dvou nebo třech desetiletích, s nebývalým rozvojem vědy a techniky se nekonečně objevuje řada nových svařovacích technologií a nové poznatky v moderní vědě a technice, jako je plazmová fyzika, elektronový paprsek, infračervené záření, vakuum, ultrazvuk, akustika, mikroelektronika atd., se široce používají ve svařování. Aplikace nových technologií položila základy pro rozvoj svařovací technologie, zlepšila její schopnosti a rozšířila rozsah jejího použití. V současné době se vytvořily desítky svařovacích metod s různými vlastnostmi. Svařovací technologie se široce používá v energetice, dopravě, chemickém průmyslu, strojírenství, speciálních zařízeních, elektronice, letectví a kosmonautice, ropě a mnoha dalších oblastech. Lze říci, že nové poznatky moderní vědy a techniky stále více pronikají do oblasti svařování a podporují rychlý rozvoj moderní svařovací technologie.
(A) vývojsvařovací zařízenía metody svařování
V posledních desetiletích, s rychlým rozvojem vědy a techniky, došlo také k velkému rozvoji svařovacích zařízení a svařovacích metod. V současné době jsou pozoruhodnými vlastnostmi zahraničních svařovacích zařízení vysoká přesnost, vysoká kvalita, vysoká spolehlivost, digitální, inteligentní řízení, velkoobjemová, integrovaná a multifunkční. Jak z hlediska složení výroby, tak z hlediska technologického rozvoje se domácí svařování vyvíjí směrem k efektivnímu, automatizovanému, inteligentnímu, energeticky úspornému a ekologickému svařování. Čínská zařízení pro obloukové svařování se postupně blíží domácí úrovni, upravuje strukturu produktů, zlepšuje kvalitu produktů a měla by energicky rozvíjet invertorové svařovací zdroje a automatické a poloautomatické svařovací stroje, zejména vysoce účinné a energeticky úsporné svařovací stroje s oxidem uhličitým. Technologie odporového svařování pro střední a vysoký výkon bude hlavním obsahem výzkumu a vývoje. Technologie elektromagnetické kompatibility bude popularizována ve svařovacích zařízeních.průmysl svařovacích zařízenínaléhavě potřebují nízkou spotřebu energie a zelené produkty; technologie a zařízení pro automatické svařování se vyvíjejí nebývalou rychlostí, projekt Tři soutěsky, projekt přepravy plynu západ-východ, letecké a kosmické inženýrství, námořní inženýrství a další rozsáhlé národní základní inženýrské projekty a vzestup domácího automobilového průmyslu účinně podpořily rozvoj a pokrok pokročilé technologie svařování, zejména technologie automatizace svařování; svařovací roboti a inteligentní svařování budou také vhodně vyvíjeny ve specifických oblastech a široce používány; poptávka po kompletních sadách speciálního svařovacího zařízení roste, rozsah použití se rozšiřuje, požadavky na technický výkon se zvyšují a zařízení, která splňují efektivní nový proces, budou vyspělejší a populárnější, domácí podniky vyrábějící zařízení musí dosáhnout nových průlomů ve speciálních, kompletních sadách svařovacího zařízení.
(2) Vývoj svařovacích materiálů
S pokrokem vědy a techniky a neustálou inovací průmyslových materiálů přinesl vznik nových materiálů nové výzvy a požadavky na svařovací technologii. Například použití vysokopevnostní oceli, hliníkových slitin, slitin na bázi niklu a dalších materiálů značně podpořilo rozvoj svařovací technologie. Tradiční svařovací metody mohou při práci s těmito novými materiály narazit na určité problémy, jako je deformace při svařování, trhliny atd. Proto se vývoj nových svařovacích procesů a technologií pro zlepšení kvality a spolehlivosti svarových spojů stal důležitým směrem současného vývoje svařovací technologie. V současné době je Čína na prvním místě na světě ve výrobě svařovacích materiálů, ale ve struktuře svařovacích materiálů a průmyslově rozvinutých zemí je rozdíl velmi zřejmý. Aby se rozvinuté země, jako jsou Spojené státy a Japonsko, přizpůsobily trendu výroby svařovacích materiálů směrem k vysoké efektivitě, vysoké kvalitě, nízkým nákladům a automatizaci, neustále upravují produktovou strukturu svařovacích materiálů. V polovině 80. let 20. století se rozvinuté země podílely na spotřebě svařovacích materiálů přibližně 50 %. Na začátku 21. století se podíl svařovacích drátů v Evropě, Severní Americe a Japonsku na spotřebě svařovacích materiálů pohyboval pod 20 %, což znamená, že současné automatizované a poloautomatické svařování v rozvinutých zemích představuje více než 80 % celkového svařovacího zatížení. Vzhledem k vývoji svařovacích materiálů v rozvinutých zemích a regionech, jako jsou Spojené státy, Japonsko a západní Evropa, je snižování používání svařovacích drátů pro ruční obloukové svařování a neustálý nárůst používání automatických svařovacích materiálů nevyhnutelným vývojovým trendem. V naší zemi je naléhavě nutné vyvíjet a vyrábět plněné dráty s vlastní ochranou a povrchovou úpravou. Pokud jde o dráty bez obsahu mědi, které zavádějí domácí i zahraniční výrobci, měly by se nazývat speciálně potažené dráty, protože vzhledem k různým složkám povlaku a metodám povrchové úpravy různých výrobců se liší i jejich vlastnosti. Vynikající proces povlakování a povrchové úpravy nejenže hraje roli v prevenci koroze a mazání, ale také neprodukuje měděný prach během svařování a může zlepšit stabilitu oblouku svařovacího drátu a snížit rozstřik svařování. V současné době se domácí i zahraniční výrobci tohoto procesu povlakování a povrchové úpravy drátu stále zlepšují a očekává se, že tento drát a digitální invertorový svařovací stroj přesně řídí přechod oblouku a dosáhnou vysoké účinnosti svařování CO2 s nízkým rozstřikem a ekvivalentu účinku svařování plněným drátem, což je směr budoucího vývoje.
(3) Nové metody svařování, svařovací zařízení a svařovací materiály v budoucnosti
Na jedné straně bychom měli vyvíjet nové metody svařování, svařovací zařízení a svařovací materiály pro další zlepšení kvality a bezpečnosti svařování, například zlepšením stávajícího oblouku, plazmového oblouku, elektronového paprsku, laseru a dalších svařovacích energií, využitím elektronických technologií a řídicích technologií pro zlepšení procesního výkonu oblouku a vývojem spolehlivé a lehké metody sledování oblouku. Na druhé straně je nutné zlepšit úroveň mechanizace a automatizace svařování, například svářecími stroji pro dosažení programového řízení, digitálního řízení, vývojem speciálních svářecích strojů od procesu přípravy, svařování až po kontrolu kvality celého procesu automatizace, v automatické svařovací výrobní lince, propagací a rozšířením CNC svařovacích robotů a svařovacích robotů, což může zlepšit úroveň svařovací výroby a zlepšit podmínky bezpečnosti a ochrany zdraví při svařování. V 21. století, čelíme velkému cíli rozvoje vědy a techniky v naší zemi a čelíme obrovské propasti mezi naší svařovací technologií a zahraničními zeměmi, které kladou vyšší požadavky na svářečské pracovníky, proto musíme využívat moderní vědu a techniku a usilovat o podporu pokroku a rozvoje svařovací technologie.
II. Budoucí výhled svařovací technologie
V roce 2025 byla svařovací technologie plně integrována do ekologie Průmyslu 4.0 a ukázala tři hlavní rysy„inteligentní pohon, přesná integrace, ekologický a udržitelný“.
inteligentní penetraceGlobální míra penetrace trhu s průmyslovými svařovacími roboty dosáhla 67 % a náklady na svařovací systémy s umělou inteligencí klesly o 40 %.
Materiální inovaceHeterogenní svařovací procesy pokrývají 90 % scénářů výroby lehkých konstrukcí.
Cíl uhlíkové neutralityMíra penetrace vodíkových svařovacích strojů přesahuje 30 % a intenzita emisí uhlíku při svařování se ve srovnání s rokem 2020 sníží o 55 %.
(A) Směr průlomu v budoucí technologii svařování
S rozvojem výroby směrem k high-end a inteligentnímu směru se svařovací technologie otevírá následujícím klíčovým průlomovým směrem
1. Inteligentní svařovací systém
Adaptivní svařování s umělou inteligencí: Svařovací systém řízený umělou inteligencíIdentifikace svarů a optimalizace parametrů založená na hlubokém učení pro sledování kvality v reálném čase a varování před vadami.
· Adaptivní svařovací robot dokáže dynamicky upravovat dráhu a vstupní energii, aby se vyrovnal se složitými pracovními podmínkami (například svařování povrchu kosmické lodi). Svařovací robot vybavený neuronovou sítí dokáže analyzovat tepelnou deformaci materiálu v reálném čase a dynamicky upravovat parametry svařování (například svařování kabiny z titanové slitiny kosmické lodi). Míra detekce vad se zvyšuje na 99,5 % a účinnost svařování se zvyšuje o 50 %.
Továrna digitálních dvojčatTechnologie virtuální simulace zkracuje cyklus vývoje svařovacího procesu o 70 % (Případ: Optimalizace svařovacího procesu s bateriovým zdrojem Tesla 4680). Virtuální simulace se používá k predikci deformace svařování a ke snížení nákladů na pokusy a omyly. Podporuje dálkové ovládání 5G v rizikových prostředích (například údržba jaderných elektráren).
2. Vysoce přesná energetická technologie
Ultrarychlé laserové svařováníFemtosekundové laserové svařování dosahuje přesnosti na úrovni mikronů pro balení čipů a mikrolékařských zařízení, jako je svařování drátů kardiostimulátorů.
Laserové obloukové svařování kompozitních materiálů: kombinace vysoké přesnosti laseru a vysoké penetrace oblouku, používaná pro balení nových energetických baterií vozidel.
·Vakuové svařování elektronovým paprskem: pro dosažení nulového znečištění spoje titanové slitiny a dalších obtížně svařitelných materiálů používaných při výrobě zdravotnických prostředků.
Modernizace metody Cold Metal Transition (CMT)Příkon tepla je snížen na 20 % oproti tradičnímu MIG svařování, vhodné pro svařování karoserií z hliníkových a lithiových slitin (řada BMW i7).
3. Svařování ve vesmíru a na moři
Výroba lunárních základen in situNASA používá technologii vakuového elektronového svařování ke svařování kovových konstrukcí přímo s ilmenitem v měsíční půdě.
Oprava hlubinného potrubí: hloubka tlaku podvodního svařovacího robota překročila 6 000 metrů (projekt ropných a plynových polí CNOOC v Jihočínském moři).
4. průlom v oblasti kompatibility materiálů
Spojení odlišných materiálů
· Vyvinout technologii hybridních spojů hliník/ocel, keramika/kov a další s cílem podpořit lehké konstrukční řešení (například snižování hmotnosti letadel).
· svařování kompozitních materiálů
· Ultrazvukové svařování plastů vyztužených uhlíkovými vlákny (CFRP) k řešení problému nedostatečné pevnosti tradičního spojovacího procesu.
5. Udržitelná modernizacevodíkový svařovací stroj: nahradit tradiční řezání acetylenem, dosáhnout nulových emisí uhlíku. Systém čištění svařovacího kouře: nanofiltrační jádro + kontrola rizika pomocí umělé inteligence, zachycující 99,9 % škodlivých částic.
(3) Klíčová data a prognóza trhu pro budoucí svařovací technologie
Zařízení pro obloukové svařování, včetně svářeček, napájecích zdrojů a dalšího příslušenství, tvoří přibližně polovinu veškerého svářecího zařízení a očekává se, že poroste ročním tempem 6 %. Zařízení pro odporové svařování, včetně svářeček, transformátorů, regulátorů a komponentů, také poroste vysokým tempem růstu. Očekává se, že svařování plynem a řezání plynem bude mít nižší tempo růstu. Ostatní svařovací zařízení, jako je svařování svorníků, laserové svařování, třecí svařování, svařování elektronovým paprskem a ultrazvukové svařování, poroste rychlejším tempem. Robotické svařovací zařízení poroste velmi vysokým tempem a míra jejich dovozu se ještě zvýší, protože většina svařovacích materiálů se vyrábí mimo Spojené státy. Vzhledem k tomu, že Spojené státy jsou největším světovým výrobcem svařovacích a řezacích zařízení, bude se vývoz svařovacích a řezacích zařízení i nadále posilovat. Existují dvě kategorie přídavných kovů pro svařování: svařovací tyče a dráty. Množství elektrod se bude rok od roku snižovat, zatímco množství drátů, včetně plných drátů a plněných drátů, se bude rok od roku zvyšovat. Jedná se o nevratný vývojový trend.
Velikost trhuGlobální trh se svařovacími technologiemi je218 miliard amerických dolarů(2025) s průměrnou roční mírou růstu 9,3 %.
Podíl technologií:
· Laserové svařování: 32 %
· Inteligentní svařovací systém: 28 %
· Zelená technologie svařování: 25 %
· Regionální růstAsijsko-pacifický region se na nárůstu podílel 45 % a Čína dominovala v dodavatelském řetězci nových energetických a polovodičových svařovacích zařízení.
· (4) Výzvy a perspektivy budoucí svařovací technologie
Výzva:
Spolehlivost svařování v extrémních podmínkách (například v extrémně vysokoteplotních fúzních reaktorech).
· Standardizace svařovacích procesů v nanoměřítku (3D vrstvení čipů).
· Vize pro rok 2030:
· Technologie kvantového svařování: využití principu kvantového provázání k dosažení propojení materiálů na atomární úrovni.
· Biosvařování: Výzkum a vývoj biologicky odbouratelné nízkoteplotní pájky na bázi biologických enzymů.
· (2) Budoucí oblasti použití svařovací technologie v průmyslu
· Vozidla s novou energií
· Letectví a kosmonautika
· Lékařské vybavení
· Architektura
· III. Shrnutí budoucí svařovací technologie
· Jedním slovem, trend vývoje a perspektivy svařovací technologie jsou vzrušující. Díky neustálé inovaci materiálů, zařízení a automatizační technologie bude svařovací technologie postupně dosahovat efektivního, vysoce kvalitního a inteligentního rozvoje. To poskytne více příležitostí a výzev pro rozvoj výrobního průmyslu. Potřebujeme však také hloubkový výzkum a průzkum a neustále podporovat inovace a pokrok svařovací technologie, abychom uspokojili měnící se potřeby trhu. Pouze neustálým úsilím o inovace a vývoj může svařovací technologie hrát důležitější roli v budoucím průmyslovém odvětví. Svařovací technologie prolomila hranice tradiční výroby a stala se centrem interdisciplinárních inovací. V příštím desetiletí její křížová integrace s umělou inteligencí, kvantovými počítači a bioinženýrstvím změní konkurenční prostředí globální špičkové výroby.
Čas zveřejnění: 14. března 2025
