第18届国际焊接与切割展览会观感

北京工业大学焊接研究所 （100124） 黄鹏飞

2013年9月16 ～ 21日 ，第18届国际焊接、切割和表面工程展览会在德国小城埃森举行。该展会每四年举办一次，是焊接行业最有影响力的展会之一，笔者作为北京工业大学焊接研究所考察团的一员参加了本届盛会，在此给焊接界同仁汇报一下参展的观感，以期抛砖引玉。由于笔者主要从事弧焊电源的研究，故关心的重点也以弧焊设备为主。

从最近的几届埃森焊接展来看，数字控制的弧焊逆变电源已经非常成熟，成为市场的主流。而且一些公司的逆变器开关频率已经不仅局限于传统的20kHz，而且开始向更高频率发展。但是由于受到功率开关元件的限制，目前500A及以上容量的焊机，其工作频率很少超出40kHz。随着数字控制技术的越来越成熟，已经有公司开发了专门用于弧焊电源控制的专用集成芯片，并已经投入市场。

从本届德国埃森展会，可以看出弧焊技术的发展有如下趋势：

焊接工艺性能向高效化发展

高效焊接工艺是本届展会明显的亮点。从焊接设备角度提高焊接效率主要有两种途径：一是采用更新的控制技术，提高传统单丝焊接工艺的生产效率。二是采用复合电弧焊接的方法，利用优势互补提高焊接效率。

在单丝高效焊接工艺中，代表性的技术有以下几家公司的产品：

（1）Lorch公司的PulseSPEED 该技术和常规脉冲焊接工艺不同之处在于其过渡原则不是常规的一个脉冲过渡一个熔滴，而是一个脉冲过渡一串熔滴。而且熔滴过渡过程非常连续，所以弧长波动较小，熔池稳定，可以提高焊接速度。

（2）CLOOS公司的Rapid weld 该工艺的特点是电弧非常集中，挺度较好，适合把不等厚板焊接在一起。而且熔深较大，焊速较高。

（3）Lincoln公司的Rapid X 该公司的数据表明，采用该工艺，相对于公司原有机型焊接速度可以提高40%以上。鉴于Lincoln原有焊机本身具有良好的焊接工艺性能，因此Rapid X的出现可算是一次新的突破。

（4）EWM公司的ForceARC 由于该工艺可以在较低的电压下保持焊接弧长稳定，所以电弧对熔池的挖掘作用很强，与常规焊接工艺相比，在相同电流条件下，可以熔透更厚的母材。另外，因电弧稳定，可以实现中厚板单面焊接背面自由成形。此外，由于最大焊丝伸出长度长于传统焊接设备，所以可以选择更小的坡口角度，焊接工作量较小，也可以提高焊接效率。

在复合电弧焊接工艺中，代表工艺主要有：

(1）激光和电弧复合焊接 这种工艺方法虽然设备非常昂贵，但是由于其功率密度可控范围宽，焊接速度快，几乎适用于所有焊接材料等优点，很多知名企业对其钟爱有加。最早推出该种工艺的Fronius公司完善了该公司的产品线，推出了多种复合焊接枪头，可以满足不同应用场合的要求。而其他企业如CLOOS、BINZEL等公司也开始进入激光-MIG复合焊接领域，各自推出了成套系列产品。

（2）双丝高效焊接工艺 除了Fronius，CLOOS等传统的双丝高效焊接设备制造商，KEMPPI、Miller、Lincoln等公司也推出了自己的双丝焊接设备。Lincoln推出了一种新的双丝单弧焊接工艺，取名为“hot WIRE tandem”，该工艺中一根焊丝采用脉冲焊接工艺，另一根焊丝流过电流约300A，但是焊丝和熔池直接接触，没有电弧。该工艺相当于热丝MIG，熔敷效率可以和常规的双丝焊工艺相同，但是热输入只有原来的一半左右，所以可以大幅度的降低焊接变形。Fronius公司利用脉冲MIG和CMT工艺的不同组合，推出了多种双丝复合焊接工艺，可以适用于不同热输入要求的场合。并现场演示了2mm板厚搭接平焊工艺，其最高焊接速度可以达到4.5m/min。

（3）MIG和等离子电弧焊复合 乌克兰的PLT公司推出的Super-MIG也吸引了众多参展者的目光。该工艺结合了等离子小孔法焊接的熔透优势和传统MIG焊的填充效率优势，可以有效的提高焊接速度。

此外，多丝埋弧焊接等也是厚板高效焊接的重要手段，该技术主要采用直流和交流配合的方法抑制电弧干涉现象。Lincoln、Miller、ESAB等公司拥有该种产品。

焊接电弧控制向精细化发展

没有任何一种焊接工艺是全能的，也没有任何一种电弧控制方法是全能的。不同的应用场合，电弧应该有不同的特点，控制应该有不同的策略。在传统模拟控制技术平台上，因为受到硬件电路的限制，只能采用折中的办法在各种不同需求之间取得平衡。 而数字控制技术的成熟使得在各种不同条件下的电弧控制分别实现最优成为可能。例如CLOOS公司针对不同的接头要求，设计了Control Weld、Speed Weld、Rapid Weld、Cold Weld和Duo Pulse等工艺；EWM公司设计了coldArc、forceArc、activArc、spotArc、rootArc和pipeSolution等工艺；KEMPPI公司设计了WiseFusion、WisePenetration、WiseRoot和Wisethin等；Lorch公司设计了SpeedPulse、Speed-TwinPuls、SpeedUp、SpeedArc、SpeedRoot和SpeedCold等。以上所有工艺，都是各公司在自己完全相同的硬件平台基础上，通过改变控制算法得到的。此外，打底焊接工艺方面，除了传统的STT技术和RMD技术， Fronius公司推出了LSC技术，该技术在高速数据处理芯片强大的计算能力基础上，通过从电源输出端采样的方式，获得短路小桥爆断的临界信号，去除了STT和RMD技术中必须的电弧电压反馈电缆，降低了设备的使用要求。这些技术充分表明，国际一流公司对焊接接头的要求和对电弧性能的控制都有非常深刻的理解，即知道什么样的工况需要什么样的电弧和熔池，也知道怎样调节焊接波形控制参数，以获得该种电弧特性和熔池行为。

目前焊接设备的硬件越来越趋同，不同厂家的设备特点必须通过自己独特的控制策略才可以体现出来，而这必须建立在对电弧特性和熔池行为深刻理解的基础上。焊接设备之间的竞争不只是硬件电路可靠性的竞争，更是软件控制策略的竞争，在未来的十年甚至更长一段时间，电焊机制造企业的发展模式会越来越类似于软件企业的发展。

焊接质量控制向信息化发展

焊接设备的发展其终极目标是接头质量的控制，焊接只是生产过程的一个环节。焊接质量的提高必须基于生产中所有环节的质量提高，其中，生产过程的检测和记录是产品质量保证的重要手段，目前主流的电焊机生产企业都推出了自己的焊接质量检测或记录系统。

Fronius公司在这次展会上推出了一个全新的电源平台，其与旧机型的主要区别在于计算速度的提高和信号传输速度的提高，新的机型信号传输速度约为旧机型的200倍。该技术可以把焊接过程中的所有信息实时记录，并发送到中心控制台。KEMPPI公司推出的焊机焊接质量控制系统，可以在焊接开始时，检测和记录包括焊机型号、序号、焊丝型号、批次，保护气体类型、板材批号及操作工人工号等所有相关信息。在焊接过程中可以实时检测参数偏差，并和标准规范进行对比，一旦发现问题，随时可以纠正。而且如果以后发现产品出现质量问题，也可以实现全程追溯。OTC、CLOOS、Lincoln等公司也都有自己的质量检测记录系统。目前焊接生产的所有过程，以及与生产质量相关的信息从原料开始就有详细的记录，这成为现代企业保证产品质量的重要手段。

本届展会虽高手云集，群贤毕至，但是受到全球经济衰退的影响，总体感觉规模不如上届。很多企业虽然展台面积很大，但较少展示大型成套设备，鲜有上届展会扑面而来的令人震撼的感觉。国内也有很多厂家参展，但规模数量似乎小于上届。而且很多企业展出的设备都属于低端产品，技术含量较低，主要依靠价格优势赢得市场。

从本届展会来看，总体感受是我们的民族企业和国际知名企业差距依然很大。作为焊接科研人员，我深感任重而道远。

（20131010）