焊接技术发展史

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焊接技术发展史范文第1篇

关键词：建筑 钢结构 焊接技术 发展现状 发展趋势

引言

随着现代科学技术的发展，各种新材料、新技术不断涌现，为各个行业和领域提供新的技术方法和支持，焊接技术在建筑领域已经应用了近百年，在建筑中发挥着重要的作用，目前，我国在建筑钢结构的许多技术领域中，已经处于世界领先水平现如今，钢结构建筑在我国随处可见，高层楼房建筑，工业厂房，公共建筑以及桥梁建筑都普遍采用钢结构，但是，建筑钢结构在应用上也存在着很多问题，需要我们注意并解决"焊接技术的水平直接影响着建筑钢结构的质量和结构，因此，研究建筑钢结构焊接技术的发展现状和发展趋势，对于提高建筑钢结构焊接技术有着重要的意义。

1建筑钢结构焊接技术发展现状

目前，建筑钢结构在我国建筑中观法采用，主要适用于工业厂房，仓库，码头，高层住宅，公共建设等建筑中，很多制造钢结构的企业也在不断提高生产技术和生产质量，纷纷采用高科技技术对钢结构的生产制造进行有效管理，但是，建筑钢结构生产企业普遍存在着焊接水平不高，自动化水平较低，生产技术还有待提高。

2.1建筑钢结构焊接技术和焊接材料的发展

近几十年来，由于建筑钢结构具有结构稳定！使用寿命长，生产效率高，节能环保等优点被普遍应用于厂房，电站，桥梁，楼房和超高建筑之中，钢结构的焊接技术也经历不断的发展和进步，20世纪40年代，焊条电弧焊引入建筑钢结构焊接之中，50年代中期埋弧焊接技术又成为钢结构的主要焊接技术，20世纪70年代又出现了实芯焊丝和药芯焊丝气体保护焊，螺栓焊，熔嘴电渣焊等新的焊接技术。这些焊接技术的发展为现代建筑钢结构的焊接提供了技术支持，尤其是气体保护焊在建筑钢结构中的使用，极大地提高焊接的生产效率，缩短了工期，创造了更好的经济效益。但是，建筑钢结构的焊接并不是只采用一种焊接技术来进行，要根据钢结构采用的钢原料和焊接材料的不同采用不同的焊接技术和焊接工艺，在建筑钢结构焊接过程中，选用的焊接材料和钢原料在硬度和韧性方面要匹配，并根据不同的强度和韧性选择不同的焊接技术。

2.2焊接设备的生产和应用

进行建筑钢结构焊接就不得不考虑焊接设备的选用，目前，在进行钢结构焊接时采用的设备都是外国生产制造的，国内生产的大多数焊接电源设备无论在技术特性还是自动化程度都远远落后于外国。自80年代初钢结构制造企业引进外国成套的钢结构制造设备以来，国内很多企业都在积极研究生产属于自己的钢结构生产设备，我国生产属于自己的高科技的钢结构焊接设备指日可待。

2.3焊接技术工作者的培养

在我国建筑行业蓬勃发展的今天，建筑钢结构所需要的焊接技术工作者也在与日俱增，也就难免会出现鱼龙混杂的情况。建筑钢结构的焊接技术有很强的专业性和复杂性，要求焊接人员有很强的技术性。虽然我国的焊接工作者很多，相应的焊接工作也能够得以顺利完成，但缺少真正优秀的焊接技术人员。因为建筑行业在我国的发展时间有限，所以与其他发达国家比起来，我国的焊接技术人员的培养、考核、认证制度还不够完善，管理和认证方式比较混乱，不能准确保持焊接人员的技术水平，也就使钢结构焊接存在着安全隐患和质量没有保证，不利于我国建筑钢结构焊接水平的整体提高。

2、建筑钢结构焊接技术发展趋势

随着工业化进程的发展和科学技术的不断飞跃，建筑钢结构的焊接技术也会产生质的飞跃"近些年来，不管是外国还是中国，很多人都在积极研究建筑钢结构的焊接技术，不断推进技术创新和技术改进，使建筑钢结构焊接技术更适合建筑钢结构的生产制造，提高生产效率和质量安全水平，努力实现焊接技术整体质量的飞跃。

2.1建筑钢结构焊接与切割工艺的创新

建筑钢结构具有空间大，跨度高并且绿色环保的优势得到迅速发展和广泛应用，作为连接钢结构的重要技术，焊接技术是发挥钢结构功能和作用的最重要基础，在建筑钢结构焊接与切割工艺上，不断创新的技术层出不穷，在钢结构的切割和焊接上，智能切割和智能焊接设备正在研究制造之中，采用智慧的焊接方式和切割方式，可以减少原材料的浪费，并能有效提高焊接质量，为制造质量更好和安全性能更强的建筑钢结构提供了可能。

2.2自动焊接技术的应用

目前，世界工业发达国家已经开始采用自动焊接技术来进行建筑钢结构的焊接，大大提高了整个建筑钢结构的强度和质量，并提高了建造效率，节省了工期"在我国，自动焊接技术而在不断被我国建筑钢结构生产企业所采用，建筑焊接结构可以实现大型化，重型化和高精度方向发展，自动化焊接技术对于焊接技术人员的技术水平要求较低，并且具有焊接质量高，焊缝美观实用，焊接效率高等特点，因此，自动焊接技术在建筑钢结构中会普遍采用。

2.2焊接技术人员素质的提高

随着建筑钢结构焊接技术的发展，对焊接技术人员的整体素质要求和技术水平要求不断提高，21世纪是一个知识的时代，人的整体能力的提高是社会的发展趋势，社会会更加注重各类人才综合素质的提高"因此，未来的局势要求各类从业人员不断提高自己知识水平，提高数字化技术水平，将自己所学到的知识应用于焊接工作中。

完善的制度和规范是对行业持续健康发展的保障，钢结构焊接工作者作为一种高技术工种，其资格认证的体系不严格，全国性统一的资格考试所包括的行业和领域较窄，缺乏统一专业的划分，不能很好的适用于现如今的建筑钢结构焊接行业，所以应建立完善的焊接工作者的考试资格认证系统。

结语

我国建筑行业虽然起点较低，相应的科学技术和专业的设备技能不够完善，但在近半个世纪的发展与学习中，不断的缩小与发达国家之间的差距，在某些技术上甚至已处于世界领先水平。但也需要清醒的认识到，我国建筑行业的基础和技术能力方面存在的不足，健全和完善焊接技术工作人员的培养考核制度，努力学习发达国家先进的焊接技术和理念，同时研究和发展具有自主知识产权的先进焊接技术，提高我国建筑行业的整体水平。

参考文献

焊接技术发展史范文第2篇

关键词：水下焊接技术；干法焊接；湿法焊接

一、 水下焊接面临的基本问题

水下焊接由于水环境和水下压力的存在，致使其焊接过程与陆地焊接相比存在更大的难度，并且更复杂。

1. 水下焊接的可见性差

在水下，由于水对光线的吸收、反射、折射等作用，致使水中的能见度比空气中差很多；在焊接过程中，焊材燃烧产生的大量保护气体和烟雾也使操作者对焊接过程难以做到精确的把握；此外，在海底有大量海藻和淤泥的情况时，更使焊接过程的可见性降低。因此，在水下焊接过程中，由于水下可见性差，操作者对焊接熔池、焊缝的成型及焊接的弧光很难做到精确把握，致使整个焊接过程基本属于“盲焊”，造成焊缝缺陷较多、焊接接头质量差。

2. 水环境对焊缝的影响

在水下焊接，电弧的高温燃烧极易使焊材周围的水分解，产生大量的氢气和氧气，致使焊缝中的氢含量过高，产生大量裂纹。一般水下焊接焊缝中的氢含量可达30-40 mL/l00 g，最高可达60-70 mL/l00 g，比陆上焊接高几倍。

3. 水对焊件冷却速度的影响

在水下焊接，由于水具有高传导热系数，致使焊件的热影响区和焊缝急速冷却，产生大量的淬硬组织，使工件的韧性变差，寿命降低。

4. 水压的影响

在水下，随着深度的增加，水压会随之增大，致使焊接电弧弧柱变细，焊道变窄，焊缝高度增加，同时导电介质密度增加，从而增加了电离难度，电弧电压随之升高，电弧稳定性降低，飞溅和烟尘也增多。因此，压力增加时对焊接过程的工艺特性、焊缝性能以及焊缝的化学成分等都会产生不利的影响。

5. 焊接的连续性差

由于水下的特殊环境，焊接操作的不便性，焊接过程很难连续操作。

二、 常用水下焊接的分类及特点

1. 湿法焊接及其特点

湿法焊接是指在焊接过程中把工件直接置于水中，水与焊件之间没有任何隔离措施。焊接的熔滴过渡和焊缝的结晶直接在水中完成。电弧仅仅依靠焊材在燃烧过程中产生的气体及水汽化产生的气泡进行保护。

湿法焊接的优点是设备简单，成本低廉，操作灵活，适应I生强；缺点是焊接质量较差，难以得到较好的焊接接头，一般用于一些非关键性的构件，目前，应用的深度不超过100 m.

2. 干法焊接及其特点

干法焊接是指把包括焊接部位的较大范围内的水排开，使操作者能在干的气相环境进行焊接的方法，即操作者在水下一个大型干式气室中焊接。这种方法多用于深水，需要预热或焊后热处理的材料，且结构较重要，或质量要求很高的结构的焊接。根据水下气室中压力的不同，干法焊接又可分为高压干法焊接及常压干法焊接。

2.1 高压干法焊接

高压干法焊接是指焊接过程中，在气室底部通人气压稍大于工作水深压力的气体，把气室内的水从底部开口排除，焊接是在于的气室中进行的。一般采用焊条电弧焊或惰性气体保护电弧焊等方法进行，是当前水下焊接方法中焊接质量最好的方法之一，基本上可达到陆上焊缝的水平，目前最大实用水深为300米。该方法面临的主要问题是：

（1）因为气室受到工程结构形状、尺寸和位置的限制，适应性弱，目前仅用于海底管线等形状简单、规则结构的焊接。

（2）必须配有一套生命维持、湿度调节、监控、照明、安全保障、通信联络等系统，辅助工作时间长，水面支持队伍庞大，施工成本较高。例如：美国TDS公司的一套可焊接直径813mm管线的焊接装置（MOD一1）价值高达200万美元。

（3）同样存在“压力影响”等问题。在深水进行焊接（如几十米到几百米）时，随着电弧周围气体压力的增加，焊接电弧性、冶金特性及焊接工艺特性都要受到不同程度的影响。因此，要认真研究气体压力对焊接过程的影响，才能获得优质的焊缝。

高压干法焊接能消除水对焊接过程的影响，但装备复杂，施工费用较高，对水深压力的影响无法完全排除，且适用的接头形式有限，一般用于管线接头的焊接。

2.2 常压干法焊接

常压干法焊接是指在深水下，操作者仍然在与陆地环境相当的气相环境中焊接，这种方法排除了水深的影响。

常压干法焊接的最大优点是可以有效地 肖除水对焊接质量的影响，焊接条件几乎和陆地一样，焊接质量达到最好，但焊接设备复杂，提供保障的人员更多、施工的费用更高，比高压干焊法更复杂，且焊接接头的形式也有局限I生，一般只能用于管线接头的焊接。

3. 局部干法水下焊接及其特点

局部干法水下焊接技术是利用气体使焊接局部区域的水排开，形成局部干的气室进行焊接。该法既具有湿法焊接简单灵活的优点，又能像于法焊接那样获得优质的焊缝，它有效降低了水对焊缝的影响，从而提高了焊缝的质量，是一种比较先进的水下焊接方法。小型局部干法设备简单并易于进行自动及半自动焊接，是当前水下焊接研究的重点。

局部干法焊接种类较多，较典型的有日本的水帘式及钢刷式焊接法，美国和英国的干点式及气罩式焊接法，此外还有法国的旋罩式焊接法。

4. 可移动气室式水下焊接

可移动气室式水下焊接有1个可以移动的一段开口的气室，通入的气体既是排水气体又是保护气体，用气体将气室内的水排出，气室内呈气相，电弧在其中燃烧。焊接时，将气室开口端与被焊部位接触，在开口端装有半透密封垫与焊枪柔性密封，焊枪从侧面伸人气室，排水气体将水排出后，便可借助气室中的照明灯看清坡口位置，而后引弧焊接，焊一段移动一段气室，直至焊完整条焊缝。该法可进行全位置焊接。

该法的优点是气室内的气相区较稳定，电弧较稳定，焊接质量较好，接头强度不低于母材，面弯和背弯均180度，焊缝无加渣、气孔、咬肉等缺陷，焊接区硬度也较低。焊接接头性能满足美国石油学会规程的要求，并在最大水深30～40米中应用。但这种水下焊接法也存在一些不足之处：不能很好地降低焊接烟雾的影响；气室与潜水面罩之间仍有一层水，在清水中对可见度影响不大，但在浑水中可见度问题仍未解决；焊枪与气室是柔性连接，焊一段停一段，移动一次气室，焊缝不连续，焊道接头易产生缺陷。

综上所述，合理采用局部排水措施可有效解决水下焊接的主要问题，从而提高电弧的稳定性，改善焊缝成形，减少焊接缺陷，在水深不超过40 m的情况下，可以获得性能良好的焊接接头，局部干法水下焊接是很有前途的水下焊接方法。但是，目前提出的几种小型局部干法水下焊接方法，除了干点式已初步在实际中应用外，其他尚处于试验阶段。

三、 水下焊接的应用和发展

湿法焊接的发展主要是焊接材料的发展。目前，湿法焊接焊条主要有钛钙型和铁粉钛型。其中较典型的焊条有英国Hydroweld公司开发Hydroweld FS水下焊条，美国水下专利焊条7018‘S，德国Hanover大学基于渣气联合保护对熔滴过渡过程的影响和保护机理研制开发了双层自保护药芯焊条。此外，英国TwI与乌克兰巴顿研究所合作完成了一套水下湿法药芯焊丝焊接送丝机构、控制系统及焊接工艺。近年来，美国、英国、德国和日本均开展了相关的研究工作，开发的不锈钢及镍基合金药芯焊丝，改善了湿法水下焊接的性能，这种焊丝可在水深6米以内成功地用于不锈钢或镍基合金结构的湿法水下焊接及表面堆焊。

高压干法焊接由美国在1954年首先提出，1966年开始生产，目前最大实用水深为300米.目前，国外用于水下维修作业的高压干法焊接，多采用高压轨道TIG焊系统进行，如PRS系统（由挪威的Statoil公司组织开发）和OTFO系统（由英国开发）。

在国内，水下焊接技术也一直受到重视和应用。早在20世纪50年代，水下湿法焊条电弧焊已得到应用。20世纪70年代，由华南理工大学开发的D型湿法深水用焊条具有与美国生产的湿法焊条（E6013）相近的良好焊接工艺性能。20世纪70年代后期，哈尔滨焊接研究所等开发了LD—C02焊接法，属于局部焊接法。目前，北京石油化工学院已设计并建立了国内第一个高压焊接实验室，设有高压焊接试验舱，可以进行不同压力等级的焊接试验和研究。随后开始按年度计划进行高压焊接工艺实验和工艺评定。同期，清华大学进行了水下局部干法激光焊接的实验研究。

参考文献

焊接技术发展史范文第3篇

【关键词】建筑钢结构；焊接技术；发展趋势

1.引言

众所周知，自重轻、适应性强、造型丰富是建筑钢结构的特点，因此，近些年来，钢结构在建筑上的应用越来越广泛。上世纪80年代以来，我国建筑开始大量使用钢结构。2005年，我国成为了世界上最大的产钢和用钢的国家，钢铁年消耗总量达到了3亿多吨，其中用于建筑的刚才高达1.4亿吨。因此，如何保证建筑钢结构的质量是迫不及待需要解决的问题。本文通过对建筑钢结构焊接技术的分析，提出了保证钢结构质量的方法，及其未来的发展趋势。

我国的钢结构建筑主要用于大跨度空间的建筑，包括体育馆、展览中心、歌剧院、机场候机楼、及工业厂房，另外，桥梁也是钢结构的主要建筑形式。到目前为止，我国已建成的高层钢结构建筑已有60多幢。由于钢结构的大量兴建，不难总结出建筑钢结构具有的特点，从外观上来看，钢结构的建筑形式较新颖，可实现建筑师大胆的设计理念，体现时代个性；从材料的应用来看，钢结构的建筑可以做到轻质高强，发挥材料的极致特点；从建筑规模来看，越来越多的超高层建筑、大跨建筑得到了实现，使人们的生存空间得到了扩展。

2.钢结构焊接技术的特点

2.1建筑钢结构焊接的常见方式

焊条电弧焊（SMAW），主要用在钢结构制作中辅助焊缝的焊接；埋弧焊（SAW），主要用于主焊缝的焊接；CO2实心焊丝气体保护焊（GMAW），主要用于施工现场的主次焊缝的焊接；CO2药芯焊丝气体保护焊（FCAW-G），主要用于现场安装工程、制作工程主次焊缝的焊接；电渣焊（ESW），主要用于构件筋板的焊接；栓钉焊（SW、SW-P），主要用于劲性钢筋构件的栓钉焊和楼板的穿透焊。

2.2建筑钢结构焊接的主要施工技术

一般来说，一幢钢结构建筑要采用多种施工技术来完成整个建筑工程，目前钢结构建筑常用的施工技术有Q460焊接性试验研究新技术、大规模采用电加热预后热技术、后板复合技术、仰焊技术、大流量防风技术、杆结构低温焊接技术、铸钢及其异种钢焊接技术、防止冷、热裂纹技术、层状撕裂防止和处理技术、特殊焊缝处理技术、焊接机器人焊接技术、钢筋T形焊接接头压力埋弧焊新工艺、复杂钢结构应力应变控制技术、特殊钢结构合拢技术等等。

以上是建筑钢结构工程中常采用的基本焊接施工技术，建筑钢结构的焊接技术发展均在此基础上发展而来的。

3.钢结构焊接技术的发展趋势

首先，由于建筑的发展，厚板钢构件的焊接是目前钢结构建筑的主要焊接问题，由于钢板的厚度增加，大大增加了焊接的难度。由于规范的制定是根据以往的经验来完成的，因此，现有规范中对于钢板厚度的规定仅为100mm，这在多数的钢结构工程中都超过了这个限制，对焊接技术提出了较为超前的考验。目前常采用的厚钢板的焊接方法包括厚板焊接破口的设计，采用远红外电加热技术来实现预热和后热，组合焊接的技术，以及多层多道接头错位焊接技术。

其次，由于我国冬季可施工的地域范围较大，因此，钢结构的冬季施工问题也得到了较多的关注。随着科学技术的不断发展，各国对于钢结构的低温施工技术也在不断的更新进步。钢结构的冬季施工不仅要求钢材和焊材本身的承受能力，还应从施工人员的技术水平、机械状况、环境条件等多方面来综合考虑。北京为了08奥运会所建设的国家体育馆“鸟巢”就涉及到了大规模的低温焊接工程，通过试验，得到了良好的效果，并因此制定了《国家体育馆钢结构低温焊接规程》，并且突破了国外对于钢结构焊接工程设定的最低温度，达到了-15oC。这一低温焊接技术的发展，带来了较为直观的经济效益，并争取了宝贵的工程时间，应给予广泛的推广应用。

仰焊技术的大量应用也是建筑钢结构施工中难度较高的焊接技术，这主要是因为人们只看到了仰焊难操作的片面问题，而忽略了仰焊会带来的高焊接质量，既然一种技术是客观存在的，那么就必然有它存在的原因。

焊接是不可避免会产生焊接裂纹的，在钢结构的施工中需要对焊接裂纹提高警惕，因其弯曲可能会影响整个工程的质量，降低结构的整体刚度。而且焊接裂纹的存在是具有一定的隐蔽性的，因此，需要对焊接工作高度警惕，在焊接凝固冶金和固相冶金过程中严格控制这种致命缺陷的产生。在焊接工程中主要有三种焊接裂纹的形式，一是复杂钢结构体系中的热裂纹、冷裂纹，以及后半施工中的层状撕裂。

由于建筑设计的多样性以及建筑师的设计思路，致使钢结构工程中出现了众多的异型钢、异种钢的焊接工作。一般来说，可采用远红外电加热技术，对预热、层间及后热的温度进行准确的控制，从而达到整条焊缝能够均匀受热；另外，不论采用什么钢种进行焊接，一旦开始工作，就应将整条焊缝一次性连续焊接完毕，不得间断。最后，在焊接工作完成后，应进行保温处理，使温度缓慢降下来，以确保焊缝的质量。

钢结构的焊接技术是保证钢结构建筑得以实现的关键，钢种不断的推陈出新也给焊接技术提出了较高的要求。由于组料中增加了各种合金元素，对钢材产生不同的焊接性能，最直接的影响为焊接裂纹及环境接头的出现，影响了钢结构的安全性和耐久性。因此，如何提高合金钢材的焊接性能是急待解决的问题。

由于钢结构向大型、高度方向发展，增加了手工焊接的难度，因此，自动焊接技术的发展解决了这一难题。目前，自动焊技术在工业发达的国家已大量使用，可完成工程80%的焊接工作，大大的提高了施工速度和焊接质量。另外，由于钢结构规模的增加，厚板的使用也有所增加。可采用多层多道错位焊接的技术来提高传统焊接的质量。

综上所述，由于焊接是钢结构建筑施工中主要的连接方式，其重要性是不言而喻的，随着钢结构体系的发展、钢结构构件的多元化，对焊接技术也提出了发展的要求。提升焊接技术水平是保证钢结构建筑结构安全度、提高结构耐久性的重点问题，因此，焊接技术会随着科技的发展而更加成熟、更加先进。

4.结论

我国的钢结构建筑正在走向成熟，焊接技术的发展必定要满足其要求，由于钢材种类繁多，钢结构建筑的形式多样，因此，焊接技术也向多元化方向迈进。不论哪个施工团体、制作单位，钢结构施工技术的发展不外乎围绕提高工程质量、降低造价、增强结构合理性等方面内容，另外，如何通过焊接技术的提高来实现结构安全和缩短工期，也是钢结构建筑发展的主要目标。

参考文献：

[1]刘景凤，段斌，唐伯钢. 我国焊接钢结构的发展态势. 钢结构， 2005增刊

[2]刘景凤等. 新技术在国内建筑钢结构中的应用. 2006钢结构焊接国际论坛，北京：机械工业出版社

焊接技术发展史范文第4篇

关键词：弧焊机器人；激光焊接；双丝高速焊；焊缝跟踪

中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 12-0000-01

一、焊接机器人国内外应用现状

我国在20世纪70年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的研究与发展，在技术和应用方面都取得了长足的发展，对国民经济以及提高生产率及质量起到了积极的推动作用。据不完全统计，最近几年我国工业机器人出现了爆炸式增长，平均每年的增长率都超过40%，在弧焊和点焊领域的增长率都超过了60%。在2005年顶峰过后，2006年世界市场下降11%，数量在112209台。不过，在三大工业区，欧洲，美洲，亚洲的发展差异很大。亚洲和美洲的销量于2006年急剧下降。欧洲却收回了之前的失地，2006年销往汽车行业的数量同比下降17%，机器人销往金属制品，化工及食品行业的销量大幅度上升。2006年超过61700台机器人销售到亚洲地区，比2005年减少了19%。中国是亚洲第三大机器人市场，新装5800台机器人，比2005年增加了29%。汽车工业仍是工业机器人的主要用户，但橡胶，塑料和电子工业同样获取利润。在美洲，机器人投资下降了18%，大约17900台。尽管机器人销售到化工工业，包括橡胶和塑料工业，增加显著，这部分增加不足以弥补汽车行业急剧下降的部分。销往欧洲的工业机器人增加了11%，31500台。总的累计年销售量，自从1960年底工业机器人被引入工业领域后，截至2006年底数量已超过1750000台。许多早期的机器人，已经被淘汰，实际投入使用的工业机器人的库存因此降低。工业机器人的全世界的市场计划从2006年的112200台增加到2007年的123100台。从2008年开始，将以每年4.2%的速度增加到2010年的139300台。在2007年，世界范围的工业机器人的供应量将增加10%，汽车工业的投资也将比2006年增长很多。欧洲，增加的需求已显露出来，特别是在中欧，东欧，意大利，瑞典和德国。北美，汽车工业的竞争将导致机器人购买的增加。亚洲汽车厂商增加了大量投资在海外及国内市场，中国的需求也将适度增长。

二、激光焊接技术

激光焊接是指用激光作为焊接热源的焊接方法。激光焊接的特点是能量高度集中，温度可达几万度，熔化和冷却都很快，不用气体保护，适用于难熔金属和非金属焊接。它不受磁场的影响，不需要真空条件，可透过透明窗孔进行焊接。汽车工业中，激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。激光拼焊是在车身设计制造中，根据车身不同的设计和性能要求，选择不同规格的钢板，通过激光截剪和拼装技术完成车身某一部位的制造，例如前档风玻璃框架、车门内板、车身底板、中立柱等。激光拼焊具有减少零件和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度等好处，目前已经被许多大汽车制造商和配件供应商所采用。激光焊接主要用于车身框架结构的焊接。激光焊接技术是上海大众多次提到的汽车车身制造技术。上海大众之所以将激光焊接技术作为产品的卖点之一，是因为激光焊接与传统的点焊相比可以大幅提高车身刚度，令车身整体结构更加坚固。从制造商方面考虑，传统的点焊需要将焊接的两块部件互相搭接，无形中增加了钢材的消耗量。激光焊接的其它好处是可以减少材料用量、提高尺寸精度与降低成本等（以往认为的激光焊接会增加成本的观点是比较片面的）。焊接系统由主控PLC、激光焊接机器人、焊接工装夹具、激光发生器、循环水冷却器和送丝机构等组成，其中主控PLC负责与激光焊接机器人、工装夹具之间的通信及协调配合及整个系统的安全保护，机器人则主控激光发生器、循环水冷却器、送丝机构之间的通信、协同工作。

三、焊接机器人技术的发展趋势

（一）多传感器信息智能融和技术近年来，随着机器人系统中使用的传感器种类和数量越来越多，各种新型传感器不断出现。例如，超声波触觉传感器、静电电容式距离传感器、基于光纤陀螺惯性测量的三维运动传感器，以及具有焊接工件检测、识别和定位功能的视觉系统等。

（二）虚拟现实技术。虚拟现实技术是一种对事件的现实性从时间和空间上进行分解后重新组合的技术。这一技术包括三维计算机图形学技术、多功能传感器的交互接口技术以及高清晰度的显示技术。

（三）多智能焊接机器人系统。多智能机器人系统是近年来开始探索的又一项智能技术，它是在单体智能机器发展到需要协调作业的条件下产生的。

（四）焊接机器人控制系统。机器人控制系统将重点研究开放式、模块化控制系统。计算机语言、图形编程与人的交流界面更加友好。机器人控制器的标准化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点。

四、总结与展望

（1）随着科技的发展，工业机器人的性能更完善、价格会更低，其应用将越普遍，神秘感消失。

（2）在我国从制造大国向制造强国转变的过程中，工业机器人的需求将快速增加，机器人数量将成为衡量一个国家、一个企业加工能力的一个标志。

（3）未来的工业机器人将集成更多的功能，具有感知环境变化的适应能力，智能水平大幅提高。

（4）随着我国核工业、航天技术等的发展，以机器人为核心的遥控焊接成为新的研究热点。

参考文献：

[1]林尚扬，陈善本，李成桐.焊接机器人及其应用[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]王伟.2003年世界机器人统计数据[J].机器人技术与应用，2005.

焊接技术发展史范文第5篇

从低轨道小型卫星运载器起步

中国发展运载火箭的道路与美国和苏联一样，即先发展弹道导弹武器，然后在其基础上加以改进，形成初期阶段的运载火箭。上世纪60年代中期，国家决定研制我国第一枚用于人造地球卫星发射的运载火箭即“”一号。1970年4月24日，中国第一枚运载火箭“”一号发射成功，成为继苏、美、法、日之后第五个使用本国火箭成功发射人造卫星的国家。

“”一号运载火箭是三级火箭，其一级和二级采用液体推进火箭发动机，三级采用固体火箭发动机，起飞重量约82吨，起飞推力超过100吨，最大直径2.25米，全长约30米，低地球轨道的运载能力约300千克。

“”一号作为中国最早的运载火箭，其已经完全具备了现代运载火箭的技术特征。总体方案采用多级火箭串联设计，其中一二级分离采用热分离，二三级分离采用冷分离。一二级的发动机采用硝酸作为氧化剂，偏二甲肼为燃烧剂，其一级发动机采用4台相同的发动机并联组成，总推力达到了104吨。其二级发动机真空比冲达到了280秒。飞行控制系统基于早期的气浮陀螺加速度计、气浮轴承支撑的二自由度陀螺仪，很多逻辑电路采用晶体管分立元件。一、二级飞行段的控制力由4组舵机驱动的燃气舵提供，即通过舵面的摆动来改变发动机部分燃气喷射方向，以提供相应的控制力。这种方式的舵面需要工作在高温高速燃气的环境中，对舵的材料选用及其结构设计异常苛刻。三级固体发动机工作段则采用自旋稳定方式。箭体结构包括直径1.5米整流罩，安装设备以及连接各部段的仪器舱、级间段、箱间段、过渡段及尾段结构，一级的推进剂采用两个独立的贮箱分别加注，二级采用共底贮箱结构，可以缩短火箭长度，提高结构效率。“”一号的常温推进剂贮箱采用的是最早的5A06铝合金焊接而成，其直径2.25米的基本结构一直沿用至今。此外，“”一号还有用于获取火箭飞行状态的无线遥测系统，测量火箭飞行弹道的外弹道测量系统，保证火箭飞行航区安全的安全自毁系统。“”一号总计发射了两次，之后就停止了使用。

直到20世纪90年代，小卫星技术发展比较迅速，为满足小型卫星的发射需求，在“”一号的基础上进行了改进，研制了“”一号D小型运载火箭。相对于“”一号，“”一号D加大了一级发动机的推力；通过改进二级动力系统，提高了二级火箭的性能；三级更换了更高比冲固体发动机，并将自旋稳定改进为三轴稳定控制方式。“”一号D可以实现700千米高度太阳同步轨道360千克的运载能力。

继续迈向近地轨道卫星运载器

限于“”一号2.25米的直径和规模，其仅具备发射低轨道小型卫星的能力，要真正从进入太空实现利用太空需要具备更大运载能力的运载火箭。1970年开始研制直径3.35米的“”二号火箭。“”二号是目前中国在役的3.35米直径系列运载火箭的基础型号，在其基础上发展了用于中低轨道发射的“”二号系列、用于地球同步转移轨道发射的“”三号系列和“”四号系列。

“”二号运载火箭是两级火箭，其一级和二级也是采用液体推进火箭发动机，起飞重量约192吨，起飞推力超过284吨，最大直径3.35米，全长约31米，低地球轨道的运载能力达到了1 800千克。

“”二号的一二级发动机采用了四氧化二氮作为氧化剂，偏二甲肼为燃烧剂，一级发动机的比冲相对于“”一号提高了近20秒。一级发动机采用四机并联方式，每个发动机可以沿切向摆动喷管，提供一级飞行过程的控制力。相对于燃气舵方式，发动机整体摆动，控制力更大，但需要解决不摆动部分和摆动部分的连接问题，如推进剂输送管路采用可摇摆的软管结构等。二级采用了一台固定喷管的主发动机和四个可摆动喷管的小的游机发动机组合方案。火箭一二级分离采用热分离方式，一级和二级的推进剂贮箱采用独立的直径3.35米椭球底形式，没有采用相对复杂的共底结构。“”二号的一级和二级的推进系统的方案一致沿用至今。

为进一步提高运载能力和可靠性，在20世纪70年代开始以其为基础改进研制“”二号丙运载火箭。“”二号丙总体方案与“”二号相同，也是两级液体火箭，但其起飞重量提高到约245吨，起飞推力达到300吨，最大直径仍是3.35米，全长超过40米，低地球轨道的运载能力达到了3 850千克。

相对于“”二号，“”二号丙主要改进在将一级发动机单机推力从71吨提高到约75吨，这样火箭总的起飞推力达到了300吨，二级主发动机推力也进行了提升，为增加起飞重量规模奠定了基础。为提高结构效率，推进剂贮箱采用了更高性能的高强度铝合金。控制系统采用了较“”一号更为先进的三轴惯性气浮稳定平台作为飞行过程的姿态及加速度测量设备。

为了进一步拓展“”二号丙火箭的发射任务适应能力，在其两级火箭的基础上，配套研制了两种固体上面级，即SM和SMA。SM上面级2001年开始研制，采用推力约10吨的固体发动机，主要和“”二号丙火箭配套用于发射小型地球同步转移轨道卫星或其他小型大椭圆轨道卫星发射任务。SM上面级固体发动机工作段采用带有主动章动控制的姿态控制方式。“”二号丙/SM分别在2003年和2004年成功完成了两次发射。SMA上面级20世纪90年代开始研制，原名为FP，即多星发射分配器，与“”二号丙火箭配套主要用于发射太阳同步轨道卫星发射任务，并具备多星发射能力。SMA上面级采用推力约1吨的固体发动机。在固体发动机工作段和其它飞行段均采用新的稳定姿态控制方式。“”二号丙和SMA上面级组合曾经在1997年至1999年间以一箭双星的方式连续7次成功完成了多颗铱星发射任务。

为了满足更大的商业卫星发射需求，1987年开始了“”二号E运载火箭的论证工作。1988年初进行方案设计，1990年7月就成功完成了首次飞行，创造了从项目启动到首飞仅用时18个月的奇迹，将中国的近地轨道运载能力提高到9.2吨。“”二号E火箭总计进行了7次发射，目前已经退役。

“”二号E是中国研制的首枚捆绑式液体运载火箭，是以“”二号丙为芯级，捆绑4个直径2.25米的液体助推火箭组成了两级带捆绑（两级半）运载火箭。其起飞重量约462吨，起飞推力超过600吨，芯级直径3.35米，助推器直径2.25米，全长约50米，200千米圆地球轨道的运载能力达到了9 200千克。运载火箭的捆绑技术是在已有火箭直径结构限制条件下，提高运载规模、增加运载能力的重要技术手段，也是代表一个国家航天技术能力的重要标志之一。

“”二号E火箭4枚助推器以90度间隔均匀分布在芯级后部，采用我国自主研制的捆绑分离结构，既保证将助推火箭与芯级火箭可靠连接，将其推力传递给芯级，又要在助推器推进剂耗尽后实现与芯级的分离。助推器采用和芯级相同的四氧化二氮和偏二甲肼为推进剂，每个助推器设置一台推力75吨的发动机，助推器发动机为固定角度安装，不摆动，飞行过程的控制力由芯级的4台发动机摆动提供。为提高结构承载能力，连接一级和二级的杆系结构改为半硬壳结构，并为满足级间热分离时二级发动机的排焰要求，开设了排焰窗口。为进一步提高火箭的运载能力，二级火箭还采用了推进剂利用系统以在飞行过程中实时测量两种推进剂的剩余量，并通过控制发动机推进剂混合比的方式加以调控，避免出现一种推进剂提前消耗完，而另一种推进剂还有大量剩余的问题。为满足大的卫星载荷的包络要求，新研制了直径4.2米、高10.5米的大直径整流罩，保证卫星在火箭脱离大气层前的环境要求，并在飞行超过大气层后分离。“”二号E火箭相对于“”二号丙还在其它方面进行了适应性的改进。

为实现将中国人送入太空的梦想，需要研制具备载人发射能力的火箭。“”二号F载人运载火箭主要用于发射“神舟”飞船和大型目标飞行器到近地轨道。1992年9月21日立项，因此又称为921工程。“”二号F火箭的研制主要是围绕发射载人飞船的要求开展，要确保人的安全，因此要在“”二号E捆绑式运载火箭的基础上全面提高可靠性和安全性。“”二号F主要改进围绕着基于“”二号捆的可靠性提高改进和保证在出现故障情况下，航天员能够安全脱离危险区的逃逸设计。

为提高可靠性，“”二号F对箭体结构进行了加强，提高了承载能力；对电气系统进行了冗余改进，能够保证一度故障情况下的可靠飞行。此外还对包括发动机和增压输送的动力系统进行了提高可靠性的改进。相对于不载人的运载火箭，“”二号F新研制了故障检测与处理系统，主要用于对火箭飞行过程进行故障检测和判断；新研制了逃逸系统，一旦故障检测与处理系统判断火箭飞行出现异常，由逃逸系统将航天员带离危险区。此外，“”二号F还采用了“三垂”（垂直组装、垂直转运、垂直测试）测试发射流程，简化了发射区的工作，缩短了发射区的时间。

“”二号F于2003年10月在经过了4次无人状态发射后，完成中国的首次载人发射，将中国第一位航天员杨利伟送入了太空。此后为适应发射目标飞行器和运输飞船的要求，对“”二号F进行了改进，主要包括新的直径4.2米的整流罩、增加助推器加注量以提高运载能力、控制系统的改进等。

实现发射地球同步转移轨道卫星

“”二号系列主要是用于近地轨道卫星的发射任务，要实现发射地球同步转移轨道卫星的需求，必须进一步提高火箭的运载能力。于是在“”二号丙两级火箭的基础上，再增加一级火箭形成三级火箭的“”三号火箭从1978年开始了方案设计。1984年1月“”三号完成了首次发射，之后截至2000年6月总计发射了13次，目前已经退役。

“”三号起飞重量约205吨，起飞推力约300吨，一二级基本同“”二号丙，新研制的三级火箭直径2.25米，全长约45米，地球同步转移轨道的运载能力为1 600千克。

“”三号的第三级采用的是液氢和液氧推进剂。液氧的温度约零下183度，液氢的温度更低，约零下253度，是目前具有工程实用价值的理论比冲最高的推进剂组合。但由于其极低的贮存温度，给其工程应用造成极大困难，因此掌握液氢液氧低温推进技术是一国航天能力的重要标志之一。“”三号的研制成功，是中国火箭发展史上的一个重要里程碑，中国第一次掌握了液氢液氧推进及低温发动机多次启动技术、第一次具备地球同步转移轨道发射能力。同时使得我国成为继美、苏之后世界上第三个掌握低温高能推进技术和继美国之后第二个掌握低温发动机高空二次点火技术的国家。

“”三号的三级采用了我国自主研制的真空推力为4.5吨的低温液氢液氧发动机。为提高结构效率，三级贮箱采用了低温共底结构，贮箱上部贮存液氢、下部贮存液氧。为减少低温推进剂和外部环境的热交换，在贮箱外部包覆了绝热层。低温液氢管路采用了双层真空结构，最大程度的减少了通过管路液氢的温升。由于液氢黏度低、渗透性强，且超低温，“”三号研制了能够工作在液氢环境下的一系列阀门、密封结构，并配置了应对低温推进剂蒸发造成贮箱压力升高的排气系统，保证箭上设备在低温环境正常工作的吹除保护和气封系统等。

为进一步提高地球同步转移轨道运载能力，1985年开始论证“”三号甲运载火箭，1994年2月首次飞行成功。“”三号甲相对于“”三号，重新研制了更大规模的采用液氢液氧低温推进剂的三子级，其起飞重量达到241吨，起飞推力仍为约300吨，一二级基本同“”三号，新研制的三级火箭直径增大到3米，提高了低温推进剂加注量，火箭全长增加到52.5米，地球同步转移轨道运载能力提高到2 600千克。

“”三号甲采用了很多先进技术，以提升火箭性能。主要有四个方面：控制系统采用了小型的平台，重量轻、精度更高且能适应更大姿态变化范围的测量；新研制了三级低温发动机，推力增大到16吨；三级液氧贮箱采用了冷氦增压技术，即将贮存氦气的气瓶放入液氢贮箱（氦气的具有零下268.9度的液化点，可以在液氢温度下保持气体状态，因此常应用于低温火箭），经过加温后给贮箱增压，可以最大限度的提高增压效率；新研制了采用氢气作为能源的伺服机构，用于根据控制系统的指令来摆动发动机喷管，产生三级飞行段所需要的控制力。

在“”三号甲的基础上，为进一步提高运载能力，又进行了增加捆绑助推器的改进。“”三号乙就是在“”三号甲的基础上，采用“”二号E的捆绑技术，增加了4个2.25米的液体助推器。将其起飞重量增加到456吨，起飞推力超过约600吨，火箭全长增加到56.3米。1997年“”三号乙的发射成功使我国地球同步转移轨道运载能力提高到了5 100千克，使得我国火箭运载能力跃居当时世界第四位，之后又进一步改进提高到5 500千克。考虑到介于2 600千克和5 500千克之间规模的卫星发射需求，在“”三号乙基础上，减少两枚助推器，形成捆绑两枚助推器的“”三号丙运载火箭，其地球同步转移轨道运载能力为4 000千克。

“”三号甲、乙、丙火箭系列，是目前我国执行地球同步转移轨道发射任务的主流运载火箭，近些年发射任务密集，创造了年发射最高9次的中国运载火箭高密度发射纪录。

研制新型大运载能力火箭

从20世纪90年代开始，面对不断增长的空间资源开发需求以及日益激烈的商业发射市场竞争环境，各航天大国在不断改进现有火箭的同时，大力研制新一代的商用运载火箭。美国推出了“德尔塔”4和“宇宙神”5两个新型运载火箭系列，欧洲新研制了“阿丽亚娜”5运载火箭并持续提高其运载能力，日本推出了H-2A/B火箭系列，俄罗斯正在研制“安加拉”系列火箭等。国外新型运载火箭的发展，已完全突破了第一代运载火箭在导弹武器基础上发展所带来的限制，从设计开始就考虑民用与商用目标，并且以可靠性、安全性、经济性等作为主要的设计原则。新研制的大型运载火箭不是在原有的型号上作改进，而是采用新技术，形成与过去型号完全不同的大型火箭，运载能力成倍地提高。国际上主流运载火箭的近地轨道运载能力已超过20吨，地球同步转移轨道运载能力达10吨级。为全面提高中国运载火箭的整体水平和能力，满足未来航天发展的需求，保持我国运载技术在世界航天领域的地位，中国的新一代运载火箭早在1986年就开始了相关的论证工作，经过多年的论证，中国的新一代运载火箭形成了按照大运载能力、采用无毒无污染推进剂、低成本、高可靠、适应性强、安全性好等基本设计原则。

新一代运载火箭的标志性型号“”五号在2006年开始了工程研制。“”五号是全新研制的两级半大型捆绑液体运载火箭。芯一、二级直径为5米，采用液氢液氧推进剂；4个助推器直径为3.35米，采用液氧煤油推进剂。其起飞重量达到了860吨，起飞推力1 078吨，全长约63.2米，地球同步转移轨道的最大运载能力达到了14吨。综合性能指标将能够达到世界目前主流运载火箭水平。

“”五号的4个3.35米直径助推器隔90度均匀分布在芯一级后部，不同于“”二号捆绑形式，“”五号采用的是能够适应更大助推器，传递更大推力的新型捆绑结构。为提高可靠性，贮箱采用的是焊接性能更好的高强度铝合金，并大量采用了自动焊接技术，最大的一级直径5米，液氢贮箱长度超过20米。贮箱外部采用了新研制的更加环保的能够适应多次反复加泄推进剂的绝热结构。新研制了直径5.2米，最高高度20.5米，采用冯·卡门头锥的大型整流罩，能够满足空间站等更大规模航天器的发射需求。“”五号芯一级采用两台50吨级可双向摇摆的氢氧发动机，助推器采用2台120 吨级高压补燃液氧煤油发动机。在助推器飞行段，助推发动机和芯级发动机联合摇摆完成飞行控制功能。二级采用的是两台9吨推力的膨胀循环氢氧发动机。采用了新研制的基于总线技术的冗余运载火箭控制系统，高码率的飞行遥测系统等。且为提高火箭发射操作的安全性和可靠性，采用了低温发动机循环预冷技术、零秒脱落的气液连接器技术，在加注液氢推进剂后，发射区可实现无人值守。不同于“”二号F的测试发射模式，“”五号采用新的“三垂”发射模式：即研制了带有脐带塔的活动发射平台，可在垂直转运过程保持火箭箭地连接状态不变，进一步缩短了发射区的工作时间。

基于“通用化、组合化、系列化”的设计思想，在“”五号的基础上，去掉二子级，即5米直径一子级捆绑4个3.35米直径助推器形成一个一级半运载火箭，用于低地球轨道发射任务，其运载能力可以达到25吨。此外基于采用液氧煤油推进剂的3.35米直径助推器技术，可以进一步研制中型运载火箭和小型运载火箭，以满足不同规模卫星发射需求。中国以“”五号为代表的新一代运载火箭预计将在2014年之后陆续实现首次发射。

人类要利用空间、开发空间，首先必须能够进入空间——这是开展一切航天活动的基本条件。而基于化学能量推进的一次性使用运载火箭是迄今乃至将来一段时间人类进入空间的最主要手段。经过近50年的艰苦奋斗、自力更生，中国研制成功了“”系列运载火箭，取得了举世瞩目的成就，但我们也应看到“”火箭与目前世界先进运载火箭相比还存在差距和不足。我们仍要不断进取，持续改进现有“”火箭，加快研制新一代运载火箭，保持我国运载技术在世界航天领域的地位，满足我国发展空间技术及和平利用空间的需要，推动我国空间科学和空间应用产业的发展，促进国民经济建设，提高我国的综合国力。

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其它型号

除了在北京的中国运载火箭技术研究院为主研制的以上运载火箭之外，上海航天技术研究院也研制了“”二号D两级液体运载火箭和“”四号系列三级液体运载火箭。