V súčasnosti sa zváranie stalo novou integrovanou technológiou. S rastúcou významnou úlohou zváracej technológie v národnom hospodárstve sa vyžaduje pokročilý stupeňzváracia technológiasa stal významným symbolom pokročilého stupňa národného priemyslu, preto energicky vyvíja kompletné sady zváracích zariadení, technológiu umelej inteligencie, technológiu spracovania informácií, digitálnu technológiu riadenia zváracieho výkonu, inteligentnú technológiu riadenia kvality zvárania a výrobný proces zvárania.technológia robotického zváraniaVývoj moderných zváracích materiálov, ktoré spĺňajú výrobné potreby, určite zohrá dôležitú úlohu pri budovaní inovatívnej a energeticky úspornej krajiny.
Po prvé, súčasný trend vývoja domácich a zahraničných technológií zvárania
Zváranie je dôležitá základná technológia a jej rozvoj závisí od rozvoja modernej vedy a techniky. Technológia zvárania má len storočnú históriu, ale jej rozvoj je veľmi rýchly. Od 20. storočia, najmä v posledných dvoch alebo troch desaťročiach, s bezprecedentným rozvojom vedy a techniky sa neustále objavuje množstvo nových technológií zvárania a nové úspechy v modernej vede a technike, ako je plazmová fyzika, elektrónový lúč, infračervené žiarenie, vákuum, ultrazvuk, akustika, mikroelektronika atď., sa v zváraní široko používajú. Aplikácia nových technológií položila základy pre rozvoj technológie zvárania, zlepšila jej schopnosti a rozšírila rozsah jej použitia. V súčasnosti sa vytvorili desiatky metód zvárania s rôznymi vlastnosťami. Technológia zvárania sa široko používa v energetike, doprave, chemickom priemysle, strojárstve, špeciálnych zariadeniach, elektronike, leteckom priemysle, rope a mnohých ďalších oblastiach. Dá sa povedať, že nové úspechy modernej vedy a techniky čoraz viac prenikajú do oblasti zvárania a podporujú rýchly rozvoj modernej technológie zvárania.
(A) vývojzváracie zariadeniaa metódy zvárania
V posledných desaťročiach sa s rýchlym rozvojom vedy a techniky výrazne vyvinuli aj zváracie zariadenia a metódy zvárania. V súčasnosti sú pozoruhodnými vlastnosťami zahraničných zváracích zariadení vysoká presnosť, vysoká kvalita, vysoká spoľahlivosť, digitálne, inteligentné riadenie, veľkoplošné, integrované a multifunkčné. Z hľadiska zloženia výroby aj technologického rozvoja sa domáce zváranie vyvíja smerom k efektívnemu, automatizovanému, inteligentnému, energeticky úspornému a ekologickému zváraniu. Čínske oblúkové zváracie zariadenia sa postupne približujú domácej úrovni, upravujú štruktúru produktov, zlepšujú kvalitu produktov a mali by sa intenzívne rozvíjať invertorové zváracie zdroje a automatické a poloautomatické zváracie stroje, najmä vysokoúčinné a energeticky úsporné zváracie stroje na oxid uhličitý. Hlavným výskumným a vývojovým smerom je technológia odporového zvárania so stredným a vysokým výkonom. Technológia elektromagnetickej kompatibility sa bude popularizovať v zváracích zariadeniach.priemysel zváracích zariadenínaliehavo potrebujú nízku spotrebu energie, zelené produkty; technológia a zariadenia automatického zvárania sa vyvíjajú nebývalou rýchlosťou, projekt Tri rokliny, projekt prepravy plynu západ-východ, letecké inžinierstvo, námorné inžinierstvo a ďalší rozsiahly národný rozvoj základného inžinierstva a vzostup domáceho automobilového priemyslu účinne podporili rozvoj a pokrok pokročilých technológií zvárania, najmä technológií automatizácie zvárania; zváracie roboty a inteligentné zváranie sa tiež primerane rozvíjajú v špecifických oblastiach a široko sa používajú; dopyt po kompletných sadách špeciálnych zváracích zariadení rastie, rozsah použitia sa rozširuje, požiadavky na technický výkon sa zvyšujú a zariadenia, ktoré spĺňajú efektívny nový proces, budú vyspelejšie a populárnejšie, domáce podniky vyrábajúce zariadenia musia dosiahnuť nové prelomy v oblasti špeciálnych, kompletných sad zváracích zariadení.
(2) Vývoj zváracích materiálov
S pokrokom vedy a techniky a neustálou inováciou priemyselných materiálov priniesol vznik nových materiálov nové výzvy a požiadavky na zváraciu technológiu. Napríklad použitie vysokopevnostnej ocele, hliníkových zliatin, zliatin na báze niklu a ďalších materiálov výrazne podporilo rozvoj zváracej technológie. Tradičné metódy zvárania môžu mať pri práci s týmito novými materiálmi určité problémy, ako sú deformácie zvárania, trhliny atď. Preto sa vývoj nových zváracích procesov a technológií na zlepšenie kvality a spoľahlivosti zvarových spojov stal dôležitým smerom súčasného vývoja zváracej technológie. V súčasnosti je Čína na prvom mieste na svete vo výrobe zváracích materiálov, ale v štruktúre zváracích materiálov a priemyselne rozvinutých krajín je rozdiel veľmi zjavný. Aby sa rozvinuté krajiny ako Spojené štáty a Japonsko prispôsobili trendu výroby zváracích materiálov smerom k vysokej účinnosti, vysokej kvalite, nízkym nákladom a automatizácii, neustále upravujú produktovú štruktúru zváracích materiálov. V polovici 80. rokov 20. storočia predstavovali rozvinuté krajiny približne 50 % podielu zváracích materiálov na spotrebe zváracích materiálov. Na začiatku 21. storočia predstavoval podiel zváracích drôtov v Európe, Severnej Amerike a Japonsku menej ako 20 % spotreby zváracích materiálov, čo znamená, že súčasné automatizované a poloautomatické zváranie v rozvinutých krajinách predstavuje viac ako 80 % celkového zváračského zaťaženia. S rozvojom zváracích materiálov v rozvinutých krajinách a regiónoch, ako sú Spojené štáty, Japonsko a západná Európa, je nevyhnutným trendom znižovanie používania zváracích drôtov na ručné oblúkové zváranie a neustály nárast používania automatických zváracích materiálov. V našej krajine je naliehavo potrebné vyvíjať a vyrábať plnený drôt s ochranným a povrchovým návarom. Bezmedzný drôt, ktorý zavádzajú domáci a zahraniční výrobcovia, by sa mal nazývať špeciálny povlakovaný drôt, pretože kvôli rôznym zložkám povlaku a metódam povrchovej úpravy rôznych výrobcov sa líši aj výkon drôtu. Vynikajúci proces povrchovej úpravy a povlakovania nielenže zohráva úlohu prevencie hrdze a mazania, ale tiež neprodukuje medený prach počas zvárania a môže zlepšiť stabilitu oblúka zváracieho drôtu a znížiť rozstrekovanie pri zváraní. V súčasnosti domáci aj zahraniční výrobcovia stále zlepšujú tento proces povlakovania a povrchovej úpravy drôtov a očakáva sa, že tento drôt a digitálny invertorový zvárací stroj presne riadia prechod oblúka, dosiahnu vysokú účinnosť zvárania CO2 s nízkym rozstrekom a dosiahnu ekvivalent efektu zvárania plneným drôtom, čo je budúci smer vývoja.
(3) Nové metódy zvárania, zváracie zariadenia a zváracie materiály v budúcnosti
Na jednej strane by sme mali vyvinúť nové metódy zvárania, zváracie zariadenia a zváracie materiály, aby sme ďalej zlepšili kvalitu a spoľahlivosť zvárania, ako napríklad zlepšenie existujúcej oblúkovej, plazmovej, elektrónovej, laserovej a inej zváracej energie, využitie elektronických technológií a riadiacej techniky na zlepšenie výkonu procesu oblúka a vývoj spoľahlivej a ľahkej metódy sledovania oblúka. Na druhej strane je potrebné zlepšiť úroveň mechanizácie a automatizácie zvárania, ako napríklad zváracie stroje na dosiahnutie programového riadenia, digitálneho riadenia, vývoja špeciálnych zváracích strojov od procesu prípravy, zvárania až po kontrolu kvality celého procesu automatizácie, v automatickej zváracej výrobnej linke, propagácie a rozširovania CNC zváracích robotov a zváracích robotov, čo môže zlepšiť úroveň zváracej výroby a zlepšiť zdravotné a bezpečnostné podmienky zvárania. V 21. storočí, keď čelíme veľkému cieľu rozvoja vedy a techniky v našej krajine, čelíme obrovskej priepasti medzi našou zváracou technológiou a zahraničnými krajinami, ktoré kladú vyššie požiadavky na zváračov, musíme využívať modernú vedu a techniku a snažiť sa podporovať pokrok a rozvoj zváracej technológie.
II. Budúci výhľad zváracej technológie
V roku 2025 bola zváracia technológia plne integrovaná do ekológie Priemyslu 4.0 a prejavila sa v troch základných vlastnostiach:„inteligentný pohon, presná integrácia, ekologický a udržateľný“.
inteligentná penetráciaGlobálna miera penetrácie trhu s priemyselnými zváracími robotmi dosiahla 67 % a náklady na zvárací systém s umelou inteligenciou klesli o 40 %.
Materiálová inováciaHeterogénne zváracie procesy pokrývajú 90 % scenárov výroby ľahkých konštrukcií.
Cieľ uhlíkovej neutralityMiera penetrácie vodíkových zváracích strojov presahuje 30 % a intenzita emisií uhlíka pri zváraní sa v porovnaní s rokom 2020 zníži o 55 %.
(A) Smer prelomu v technológii zvárania v budúcnosti
S rozvojom výroby smerom k špičkovej a inteligentnej výrobe prináša zváracia technológia nasledujúci kľúčový prelomový smer
1. Inteligentný zvárací systém
Adaptívne zváranie s umelou inteligenciou: Zvárací systém riadený umelou inteligenciouIdentifikácia zvarov a optimalizácia parametrov založená na hlbokom učení na realizáciu monitorovania kvality v reálnom čase a varovania pred chybami.
· Adaptívny zvárací robot dokáže dynamicky upravovať dráhu a vstup energie, aby zvládol zložité pracovné podmienky (napríklad zváranie povrchu kozmickej lode). Zvárací robot vybavený neurónovou sieťou dokáže analyzovať tepelnú deformáciu materiálu v reálnom čase a dynamicky upravovať parametre zvárania (napríklad zváranie kabíny z titánovej zliatiny kozmickej lode). Miera detekcie defektov sa zvyšuje na 99,5 % a účinnosť zvárania sa zvyšuje o 50 %.
Továreň na digitálne dvojčatáTechnológia virtuálnej simulácie skracuje cyklus vývoja zváracieho procesu o 70 % (Prípad: Optimalizácia zváracieho procesu batériového zdroja Tesla 4680). Virtuálna simulácia sa používa na predpovedanie deformácie zvárania a zníženie nákladov na pokusy a omyly. Podporuje diaľkové ovládanie 5G prevádzok vo vysoko rizikovom prostredí (ako je údržba jadrových elektrární).
2. Vysoko presná energetická technológia
Ultrarýchle laserové zváranieFemtosekundové laserové zváranie dosahuje presnosť na úrovni mikrónov pri balení čipov a mikromedicínskych pomôcok, ako je zváranie drôtov kardiostimulátorov.
Zváranie kompozitných materiálov laserovým oblúkomKombinácia vysokej presnosti laseru a vysokej penetrácie oblúka, používaná na balenie nových batérií pre energetické vozidlá.
·Vákuové zváranie elektrónovým lúčom: na dosiahnutie nulového znečistenia pri spojení titánovej zliatiny a iných ťažko zvárateľných materiálov používaných pri výrobe zdravotníckych pomôcok.
Modernizácia prechodu za studena (CMT)Príkon tepla je znížený na 20 % oproti tradičnému MIG zváraniu, vhodné na zváranie karosérií z hliníkových a lítiových zliatin (rad BMW i7).
3. Zváranie vo vesmíre a hlbokomorských oblastiach
Výroba lunárnych základní in situNASA používa technológiu vákuového zvárania elektrónovým lúčom na priame zváranie kovových konštrukcií s ilmenitom v lunárnej pôde.
Oprava hlbokomorského potrubiaHĺbka tlaku podvodného zváracieho robota presiahla 6 000 metrov (projekt ropného a plynového poľa CNOOC v Juhočínskom mori).
4. prelom v oblasti kompatibility materiálov
Spojenie rôznych materiálov
· Vyvinúť technológiu hybridných spojov hliník/oceľ, keramika/kov a iné na podporu ľahkých konštrukcií (napríklad znižovanie hmotnosti lietadiel).
· zváranie kompozitných materiálov
· Ultrazvukové zváranie plastov vystužených uhlíkovými vláknami (CFRP) na riešenie problému nedostatočnej pevnosti tradičného procesu spájania.
5. Udržateľná modernizáciavodíkový zvárací stroj: nahradiť tradičné rezanie acetylénom, dosiahnuť nulové emisie uhlíka. Systém čistenia zváracieho dymu: nanofiltračné jadro + kontrola rizika pomocou umelej inteligencie, zachytáva 99,9 % škodlivých častíc.
(3) Kľúčové údaje o budúcnosti technológie zvárania a prognóza trhu
Zariadenia na oblúkové zváranie vrátane zváračov, napájacích zdrojov a ďalšieho príslušenstva tvoria približne polovicu všetkých zváračských zariadení a očakáva sa, že ich ročný rast bude predstavovať 6 %. Zariadenia na odporové zváranie vrátane zváračov, transformátorov, ovládačov a komponentov budú tiež rásť vysokým tempom. Očakáva sa, že plynové zváranie a plynové rezanie budú mať nižšie tempo rastu. Ostatné zváračské zariadenia, ako napríklad zváranie svorníkov, laserové zváranie, trecie zváranie, zváranie elektrónovým lúčom a ultrazvukové zváracie zariadenia, budú rásť rýchlejším tempom. Robotické zváracie zariadenia budú rásť veľmi vysokým tempom a ich dovoz sa ešte viac zvýši, pretože väčšina zváracích materiálov sa vyrába mimo Spojených štátov. Keďže Spojené štáty sú najväčším svetovým výrobcom zváračských a rezacích zariadení, vývoz zváračských a rezacích zariadení bude naďalej posilňovať. Existujú dve kategórie prídavných kovov na zváranie: zváracie tyče a drôty. Množstvo elektród sa bude rok čo rok znižovať, zatiaľ čo množstvo drôtov vrátane plných drôtov a plnených drôtov sa bude rok čo rok zvyšovať. Ide o nezvratný trend vývoja.
Veľkosť trhuGlobálny trh so zváracími technológiami je218 miliárd amerických dolárov(2025) so zloženou ročnou mierou rastu 9,3 %.
Podiel technológií:
· Laserové zváranie: 32 %
· Inteligentný zvárací systém: 28 %
· Zelená technológia zvárania: 25 %
· Regionálny rastÁzijsko-tichomorský región prispel k nárastu 45 % a Čína dominovala v dodávateľskom reťazci nových energetických a polovodičových zváracích zariadení.
· (4) Výzvy a perspektívy budúcej technológie zvárania
Výzva:
Spoľahlivosť zvárania v extrémnych prostrediach (ako sú napríklad fúzne reaktory s ultravysokými teplotami).
· štandardizácia zváracích procesov v nanorozmeroch (3D stohovanie čipov).
· Vízia do roku 2030:
· Technológia kvantového zvárania: využitie princípu kvantového previazania na dosiahnutie väzby materiálov na atómovej úrovni.
· Biozváranie: Výskum a vývoj biologicky odbúrateľnej nízkoteplotnej spájky na báze biologických enzýmov.
· (2) Budúce oblasti použitia zváracej technológie v priemysle
· Vozidlá s novou energiou
· Letectvo a kozmonautika
· Zdravotnícke vybavenie
· Architektúra
· III. Zhrnutie budúcej technológie zvárania
· Jedným slovom, trend vývoja a perspektívy zváracej technológie sú vzrušujúce. Vďaka neustálej inovácii materiálov, zariadení a automatizačnej technológie bude zváracia technológia postupne dosahovať efektívny, vysoko kvalitný a inteligentný rozvoj. To poskytne viac príležitostí a výziev pre rozvoj výrobného priemyslu. Potrebujeme však aj hĺbkový výskum a prieskum a neustále podporovať inovácie a pokrok zváracej technológie, aby sme splnili meniace sa potreby trhu. Iba neustálym úsilím o inovácie a vývoj môže zváracia technológia zohrávať dôležitejšiu úlohu v budúcom priemyselnom odvetví. Zváracia technológia prelomila hranice tradičnej výroby a stala sa centrom interdisciplinárnych inovácií. V nasledujúcom desaťročí jej krížová integrácia s umelou inteligenciou, kvantovými výpočtami a bioinžinierstvom pretvorí konkurenčné prostredie globálnej špičkovej výroby.
Čas uverejnenia: 14. marca 2025
