电焊机行业现状及发展趋势

随着市场竞争的日益加剧，适者生存，优胜劣汰将成为电焊机行业结构调整的必然趋势。有些电焊机企业在竞争中发展壮大，甚至发展成大集团；有些企业将面临破产，或被兼并、收购，从而退出电焊机行业。但无论是从目前电焊机产量构成比的发展趋势，还是从电焊机的技术发展方向上看，我国电焊机今后将向高效、节能、机电一体化和成套方面发展。

3．1 弧焊设备

弧焊设备是量大面广的焊接设备。弧焊设备从焊机自动化程度上分，有手工焊机、半自动焊机、自动化焊机、机器人焊机、智能化焊机；从电源性质上分，有交流焊机、直流焊机、交直流两用弧焊机；从控制方式上分，有晶闸管焊机、IGBT逆变焊机、数字式焊机、微机（单片）控制弧焊机；从使用方式上分，有焊条电弧焊机、气体保护焊机、埋弧焊机。

a. 目前，在我国弧焊设备正在逐渐赶上和接近国际水平，我国弧焊设备生产品种多，产品齐全。电流从10多安到1250安、从书包大小到大型埋弧焊机、从手工操作到智能化焊接机器人都有生产；IGBT逆变和单片机控制技术在弧焊设备中普遍应用，并制成较为通用的控制器，但晶闸管焊机仍然具有稳定的市场；CO2焊机、MIG焊机更多的采用一脉一滴的精确控制技术，使焊接飞溅更少，焊缝成形更加美观，焊接质量得到提高；数字式焊机的研制受到很多科研院所、大型企业的重视，并得到更多生产厂家的认知和欢迎；专家系统、智能化焊机、焊接质量监控与跟踪系统（如弧长跟踪，焊缝摆动装置，机械、光学、电子式焊缝跟踪等）的研究更加深入，应用越来越普遍；弧焊机器人在自动化生产、困难及有危害性生产环境中扮演着更加重要的角色；在弧焊设备的研制过程中，环保意识逐渐加强，软开关技术、焊接设备的电磁兼容性、无铅化生产、高频防护、防触电装置受到许多研究者、厂商、使用者的重视；绝大部分焊接生产厂家通过了ISO9000质量体系及3C强制性产品认证，加强内部管理、提高产品质量、树立品牌意识、提高市场竞争力已成为广大焊接设备生产厂家的自觉行动。

由于我国电焊机生产企业多，尤其是弧焊机生产厂家更是大大小小，遍布各地，焊机技术和质量水平不整齐，一些技术水平低、适应性较差、质量不稳定、参数波动范围较宽的弧焊机仍有一定市场，这就需要生产厂家、用户、质量检测与监督部门共同努力，提高我国弧焊机生产的整体水平。同时，应加强高质量、轻型灵巧的自动化双丝焊接设备研制，特别是双丝气保护焊机推广应用，这种设备虽已有企业在生产，但数量仍很缺乏，很有推广价值，特别是应用在堆焊方面会有更好发展前景。

b. 大力发展气体保护焊（送丝焊）、大力推进运用逆变电源是今后5年的工作方向。国产数字化焊机技术将达到国外20世纪90年代水平。可控硅CO2焊机、逆变CO2焊机的技术将更加成熟，熔滴过度形式多为一脉一滴。

调整产品结构、提高产品档次、顺应市场要求。逆变式多功能气体保护焊机，逆变式埋弧焊机，以良好的性能和可靠耐用的特点赢得客户的好评。逆变焊机将向数字化、轻巧化、节能化、高可靠性化方向发展。

数字化逆变电源、高效率气体保护焊是未来15年的发展方向。焊机将实现数字化技术，智能化技术越来越成熟且水平更高。逆变CO2焊实现真正的一脉一滴。闭环控制全规范范围内的熔滴过渡，一脉一滴控制也采用闭环控制。

c. 内燃动力电焊机用于野外无电区施焊。国内如重庆运达机电设备制造有限公司、重庆凯达电焊设备厂、成都皮克电源有限公司、成都熊谷电器工业有限公司等研发的此类焊机，已形成野外焊接工作站、自驱动弧焊机、自驱动多功能弧焊机及稀土永磁发电机组等系列产品，主要用于砼电线杆接头、铁轨、辙岔、油管、气管的焊接，并外销售、转销到到美国和欧洲各国。

焊机能满足下向焊工艺要求，采用IGBT变频技术，实现平、降两种外特性。功能的选择输出，能在全电压或全电流的调节区内得到满意的动特性，实现药芯焊丝半自动焊和纤维素焊条下向焊。

四轮驱动已在焊机上得到应用，既可车载，也能在短距离工位移动时，通过遥控，焊机近距离平稳自动行走，适合公路、山道、旱田、沙地等路面条件。

5年后将出现车载式（地胶轮）发电电焊机，专门用于野外抢险施焊，目前已准备装在坦克抢险车上，作军用电焊机。

15年，发电电焊全自动送丝，电脑程控药芯焊丝，多功能输出。

3．2 电阻焊设备

我国电阻焊技术经历了工频交流、直流脉冲、三相低频、次极整流、微机控制和质量监控技术水平的提升过程。目前，我国采用微机控制的次极整流的点/缝焊机、带恒流输出的质量控制电阻焊机的应用已较为普遍，电阻焊质量控制理论和技术、各种通用及专用电阻点/缝焊机、成套设备的研究和应用已较为普遍和成熟，接近国际先进水平。但我国逆变电阻焊机、柔性化电阻焊成套设备、电阻焊机的软开关脉冲调制变换等技术的研究和应用，与国外先进技术相比，与弧焊设备的发展水平、更新换代速度相比，与国民经济发展的需求相比，仍有很大距离。这些技术在日本、美国、德国等工业发达国家的研究已很深入，并在工业生产中得到普遍的应用；我国逆变电阻焊机的研究处在大专院校、科研单位、少数有技术实力的企业所进行的中、小功率实验研究和少量试生产阶段，一些重要的、技术要求较高的企业需要精密或大功率逆变电阻焊机，到目前为止，大多数依赖进口，或进口关键部件再配套机架、机械部件、加压系统等组装。所以说，逆变电阻焊机、柔性化电阻焊成套设备、逆变阻焊机器人，对与我国焊接设备研究单位及生产企业来说，是一个较大的研究领域，具有很大的市场前景和发展空间。

a. 未来5年，中、大功率逆变电阻焊是我国电阻焊机主要研究内容及发展方向。电阻焊微机控制质量监控、智能化及专家系统、柔性化电阻焊成套设备、阻焊机器人、电阻焊机的软开关技术以及大功率快恢复整流二极管国产化研制、个性化专用电阻焊设备等也是重要的研究内容和专业生产方向。专门适用于镀层材料、铝合金材料焊接要求，以及精密零件焊接的电阻焊机的研制更引人重视，焊接工艺与设计研发技术密切配合，专用焊机更具个性化。

未来15年，我国电阻焊机总体水平进一步提高，达到国际先进水平。逆变电阻焊技术将比较成熟，并大量用于焊接生产；普遍采用微机控制，数字化水平更高；逆变阻焊机器人的研究更加深入和应用更为广泛。逆变电阻焊机、阻焊机器人进口数量减少，基本实现国产化。

b. 目前，我国闪光焊机与国际先进水平相比仍有较大距离。手动凸轮式闪光焊机仍是许多设备厂家首选的生产产品；一些技术力量较强的研究院所及企业则以生产气/液夹紧、加压、顶锻及液压伺服机构实现烧化曲线的闪光焊机为主；微机控制技术在闪光焊机研制中得到普遍应用；专用及带去毛刺、去飞边、整形等功能的成套闪光焊设备在轮圈、锚链、锯条、钢筋、平板及集中截面等焊接中大量使用。但我国闪光焊机自动化水平较低，大截面（如钢轨、载重车轮毂）所需大功率（几百甚至上千kW），并具有焊前预热、焊后回火、微机质量控制和数字显示等功能闪光焊机，大多是进口产品。正式因为这一技术和市场发展的需求，一些有实力和市场眼光的科研院所和企业，正瞄准这一方向进行技术改造和产品研制。

今后5年内，我国微机控制、气/液连动闪光焊机技术更成熟，设备加工精度提高，焊接质量更稳定；主要发展方向是大功率、微机质量监控闪光焊机的研制，并在铁道等行业中得到应用，部分取代进口产品；小功率精密闪光焊机的研制，用于细丝（如不锈钢丝、钨丝）或薄件的焊接。

未来15年内，大功率闪光焊机恒流控制、关键参数采集及焊接质量评定、逆变技术在闪光焊机中得到应用，大功率、高品质闪光焊机基本实现国产化，并有部分产品出口创汇。

3.3 特种焊设备（激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等）

焊接一直是高污染的行业之一，改善焊工的工作条件，减少烟尘已经成为焊接工作者所面临的重要问题。随着科学的发展，低成本激光发生器的出现，必然会使激光焊等高效、高质量的洁净焊接技术日益普及，和电子束焊、等离子焊等高能束焊接一起进入普普通通的加工制造企业中。

3.3.1 激光焊

近年来，我国在大功率激光的研制方面取得了巨大的成果，所研制的激光器功率已达到并超过了万瓦级，形成了激光焊接、切割、打孔、表面处理、合金化、熔覆、快速成型制造、直接成型、光刻等十几种应用工艺，在汽车、电子、航空航天、机械、冶金、铁道、船舶等工业领域广泛应用。一些著名高校、院所激光焊接及切割设备及工艺研究力量不断加强，如，北京工业大学激光工程研究院、上海交通大学闵行新校区激光制造实验楼、华中科技大学激光技术国家重点实验室、武汉楚天激光集团等。由于我国对激光光束质量的研究不够深入，在实际应用方面与国际先进水平相比存在很大差距。大功率激光焊接切割设备、激光—电弧复合焊设备的研究和应用基本停留在实验室阶段，使得目前用于激光制造的大功率激光器只能依赖进口。

未来5年，我国应加强激光焊机研究。大功率CO2 、YAG激光焊接切割设备、激光—电弧复合焊设备的研究是重要的发展方向，这些先进技术设备是我国生产实际中急需的设备。扩大其在军事、航空航天、汽车制造、舰船等领域的应用，部分替代进口产品和传统焊接工艺（电阻点/缝焊、弧焊）。

未来15年，在嫁接引进国外激光焊接切割关键技术及设备的基础上实现跨越式的发展，能够有我们自己研制的大功率激光焊接切割用于生产线中，更多焊接设备生产厂家研发成熟的激光—电弧复合焊设备，此技术和设备已被更多的生产厂认可和采用，并盼望其成本更低，应用更广泛。

3.3.2 电子束焊机

电子束焊接技术经历了四十多年的发展历程。电子束技术的基础理论研究已取得了重大的进展，中小功率电子束焊机相对已比较成熟。电子束焊接的应用研究也取得了长足的进步，在很多工业领域已被成功地广泛应用。

a. 国外电子束焊机的技术水平现状有以下几个特点

⑴1～60kW、50kV～180kV电子束焊机技术性能已经成熟，通用型焊机已可批量商业化生产。对钢板的一次性焊接深度可达300mm，焊接室最大容积达到2000m3。

⑵焊接应用领域日趋扩大，焊接应用工艺非常成熟，国外大型汽车厂及大型航空发动机和电力行业的大型发电机的重要零部件生产，都有成熟固定的电子束焊接工艺。

⑶已开发出一系列特种用途，超高压、大功率的电子束焊机。目前国外的电子束焊机，已从高真空型发展到低真空和非真空型，功率从几千瓦发展到上百千瓦，从标准的通用焊机发展到高效率的专用焊机及焊接生产线，自动化程度不断地提高。目前最新的进展有：加速电压600kV，功率300kW的超高压电子束焊机的问世，双枪及填丝电子束技术的研究，非真空电子束焊接及生产率高达500件/小时的非真空电子束焊接在汽车制造领域的应用等。

b. 国外电子束焊接技术的发展有以下趋势

⑴进一步完善与提高大功率、超高压电子束焊接设备的技术性能，并拓展其市场应用领域，逐步走向商业化生产。

⑵利用现代计算机技术、控制技术与传感技术，发展智能化的柔性电子束焊接设备。

⑶利用新的真空技术的发展成果，进一步开发适合工业化应用的局部真空及非真空电子束焊接设备。

⑷加强电子束焊接的基础研究工作，进一步深入研究电子束与材料交互作用的机理。开发具有束流品质诊断与精确控制性能的产品。

⑸研究开发复合型、多功能型的新型电子束焊接设备。

c. 国内电子束焊接技术现状及发展趋势

我国已有30多年电子束焊接技术的研究开发、应用历史。目前1kW～15kW、60kV中小功率、中压型电子束焊机以国内自行生产为主，大功率、高压电子束焊机主要以从国外引进为主，部分设备是以中外合作方式生产。目前我国电子束焊机拥有量约为200多台，并呈继续增长之势。

国内的电子束焊接应用发展比较迅速。在航空工业领域发动机转子部件、机匣、功率轴等十几种零件均已固定使用电子束焊机工艺，汽车工业的变速箱齿轮、离合器齿轮广泛采用电子束焊接工艺。电子仪表行业中压力膜盒、电磁阀阀芯、航空继电器及波纹管的焊接也大量采用电子束焊接工艺手段。

国内的高压大功率电子束焊机仍处于研制阶段，技术质量有待提高。高压大功率、大焊接室的电子束焊接设备是我国电子束设备研制开发的一个重要方向。其核心关键部件的技术及其加工制造也是我国需要重点攻克的一个技术难关。此外，国内正在积极开展高品质的束流源发生器的基础研究与局部真空焊接设备的研制，以满足国内用户不断增长的需求。

3.3.3 搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊技术从1991由英国焊接研究所发明至今，已经历了从技术研究到高层次的工程化和工业化应用阶段，形成了一个新的产业。如，在美国宇航制造工业、北欧船舶制造工业、日本高速列车制造等领域得到广泛应用。目前，全世界已有十几个厂家得到英国焊接研究所授权，成为专业化的搅拌摩擦焊制造商。2002年，我国北京赛福斯特技术有限公司成为中国唯一得到授权的研发企业。目前，已有十几台搅拌摩擦焊用于我国的教学、科研和焊接生产；2004年，平面二维FSW设备研制成功，并已用于热沉器类产品的焊接生产，该设备还能容易地实现尺寸较小的曲线焊缝的焊接或空洞修补；制订了《铝及铝合金搅拌摩擦焊质量标准》（Q/9S103-2004）和《铝及铝合金搅拌摩擦焊工艺标准》（Q/9S102-2004）；搅拌头的研究也取得了突破。

经过两年多的技术积累和市场推广，预测在3～5年内，搅拌摩擦焊技术有望首先扩大应用到我国航空航天工业中，实现我国航空航天焊接制造技术的跨越式发展。同时，在轨道列车、快速舰船领域亦有广阔的应用前景。

高质量的搅拌摩擦焊连接，有赖于焊接过程对各工艺参数的精确控制：各轴的负荷、搅拌头温升、焊接主轴转速及焊接速度等；精密设计的搅拌头、具有良好刚性的数控机床，以及采用高精度的机器人，实现各类接头的可靠性连接是发展目标。搅拌头材料的正确选择，搅拌头型面的优化设计和寿命提高，并将其应用于高强度、高熔点金属材料的焊接是今后几年乃至十几年的重要研究内容。

线性摩擦焊技术研究，设备开发及推广应用也是有待开展的重要工作内容。

综上所述，摩擦焊及其加工技术可谓是万变不离其宗，其实质就是压力与运动摩擦。通过改变运动摩擦的形式，或与其他形式的运动合成，或对局部塑性变形进行有效控制等，就可以演变出多种摩擦加工工艺。从搅拌摩擦焊和相关工艺的发展可以看出，综合集成将是先进焊接技术发展的主要方向。国内有关搅拌摩擦焊及摩擦加工技术的研究尚处于起步阶段，其研究与应用水平与国外的差距很大，在跟踪先进技术的同时必须注意加强技术创新能力。

3.4 焊接机器人及自动化焊机

目前我国的焊接自动化率只有20％左右，国家从上个世纪末开始逐渐在各个行业推广气体保护焊，取代手工电弧焊，现已初见成效。可以预计在21世纪的前10年，我国的焊接技术仍然是在传统的框架内继续增长与改进，智能型焊接也会在特定领域适当发展。

我国焊接机器人技术研究始于20世纪70年代，应用面及数量与发达国家比尚处于初级阶段，与发达国家相比差距较大。近年来，我国焊接机器人融合了国外的成熟技术，得到了迅速发展，清华大学、南昌大学、哈尔滨工业大学、华南理工大学等高校和科研机构的焊接机器人研究水平不断提高，一些技术，如爬行式焊接机器人在国际上也处于领先地位，这些院所及首钢莫托曼机器人有限公司、唐山松下产业机器有限公司、OTC公司等厂家的焊接机器人已开始走向实用化阶段。目前，我国用于汽车、摩托车、造船、电力、石化等领域的弧焊/点焊机器人大多是进口，如，COMAU、KUKA、OTC机器人在8万辆长安之星焊接线上的应用。这些进口的焊接机器人使用，使焊接质量得到了极大改善，有效提高了企业的劳动生产效率，减轻了工人的劳动强度。但这些进口设备仍有焊接位置偏移后重新示教、弧焊机器人焊缝跟踪、 焊接机器人备品备件、机器人的校轴过程占用过多时间、机器人电器控制系统、机器人与其他设备或工位上障碍物碰撞等问题急需解决。

焊接机器人技术的研究与实际应用是今后5年我国焊接设备技术进步的重要标志。消化吸收国外先进技术，减少进口，研制具有我国知识产权的、国际先进水平的焊接机器人，保证质量、增加数量，将其应用从汽车、摩托车焊接扩展造船、电力、核能、石化等领域。推动我国焊接切割机器人的研制和产业化进程。逐步用自动化焊切设备，替代手工和半自动化设备，缩小我国与世界先进水平的巨大差距。从购买国外焊接机器人到消化吸收、自主开发，并形成具有知识产权的焊接机器人系统。

未来15年，自动化焊机的研制、生产推广达到世界先进水平，使用比例和国际接轨。我国焊接机器人在实际焊接生产中的应用领域及数量将大幅增加，并有水下焊接、太空及失重条件的焊接机器人研制成功。结合逆变电阻焊机技术的发展、激光—电弧复合焊技术的提高、焊接生产个性化要求的提高，更加先进的点焊/弧焊机器人、专用机器人、智能化的新一代焊切机器人将应用在生产实际中。

3.5 专用、成套设备

随着技术进步和社会发展，对专用、成套设备的技术性能要求越来越高，需量也不断增大。这方面，我国有实力的焊接研究院所、知名企业进行了长期的技术研究、市场开发、人才储备和科学化现代化管理。成都电焊机研究所、成都焊研科技有限责任公司、四川成焊宝玛焊接装备工程有限公司、成都焊研威达自动焊接设备有限公司的产品和技术，不仅在很大程度上满足了国内不同用户的需求，而且有部分专用、成套焊接设备出口创汇。如，成都焊研科技有限责任公司作为我国电焊机行业最早从事自动焊接设备开发的高新技术企业之一，不仅为国内汽车、摩托车、家电、航空航天、军工、工程机械、压力容器、造船、矿山及机械制造业等各行业提供了千余套高效、节能的专用自动焊接设备，产品还出口美国、欧洲、东南亚及非洲各国。该公司生产的自动焊接设备已广泛应用于一汽集团、东风集团、上海大众、重汽集团、柳州五菱、春兰集团、美的集团、广东美芝、格兰仕公司、实德集团、神钢集团、苏州施耐德等大中型企业。为用户单位解决了大量焊接技术难题，取得了一批具有国际国内先进水平的研究成果，赢得了国内外用户的广泛赞誉。四川成焊宝玛焊接装备工程有限公司在引进、吸收法国先进的设计制造标准、技术以及成功的工程管理经验的基础上，通过不断努力，承担了许多重大的焊接成套设备设备项目的开发设计制造的“交钥匙”工程。按照ISO9001建立的公司质量管理体系使其为汽车工业及其他工业部门提供的焊接生产线、焊接机器人系统、专用焊接设备具有国际先进水平。在此，我们可以高兴地说，在专用成套焊接设备生产领域，我国焊接研究和生产企业已经突破了国外的封锁。

那么，为什么专用成套设备在我国进口焊接设备中仍占有较大的比例？这不仅仅是用户企业对国外产品的迷信，更重要的是反映出我国专用成套焊接设备技术方面存在不足，尤其是随着技术的发展，用户给专用成套设备提出了更高的要求。

在未来的5至15年，我国的成套焊接设备制造企业不但要在提高技术、设计水平上做出努力，还要在企业质量管理、各种基础件、配套件的选用方面下功夫，实现专用成套焊接设备生产自动化，争取在专用、成套焊接设备方面取得新的突破。同时，由于专用成套焊接设备每台（套）的技术要求各异，用途各不相同，研制和生产周期比通用焊机长，但往往用户的需求是很及时的，这就要求专用成套焊接设备生产企业要有更多的技术和人才储备，特别要在专用成套焊接设备通用化方面下功夫，提前做好基础研究，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。对于这一点，我国一些著名的专用成套焊接设备生产企业已成竹在胸。

在产品上，要继续开发国民经济各行业急需的成套焊接设备，如汽车总装焊接生产线(包括焊接机器人系统、高精度传输装置、中心控制系统等)；电站锅炉、压力容器行业的重型容器焊接中心、集装箱焊接生产线、大型三通的马鞍形接头的全自动焊接装置。开发、研制高科技含量的特种专用设备，如大功率电子束焊机、大功率激光焊机以及数控切割等，为国家重大项目研制高起点、高水平的成套焊接设备，提供交钥匙工程，保证焊接质量和可靠性是专用成套焊接设备今后的发展趋势。

3．6 切割设备

现代制造业用到的热切割方法主要有：火焰切割、等离子弧切割和激光切割，而与之相配的自动化执行机构通常分为数控切割机和切割机器人两大类。世界上第一台数控切割机诞生至今已走过了40多年的历史，在全球科技人员持续不懈地努力开发下，数控切割的技术、工艺、配套软件等各方面已取得了丰硕的成果，并向市场提供了门类齐全的用于板材切割、型材切割、管子相贯线切割、3D曲面切割的数控切割设备。机器人切割设备正日益成为汽车、航空航天、造船、海洋平台、钢结构等行业在型材切割、三维曲面切割、柔性切割等方面保持产品竞争能力的一支不可缺少的关键力量。

目前，火焰切割仍是机械制造中一种不可缺少的热切割加工手段，并在切割中、大厚度钢板、切割多种形状的焊接坡口和多割炬大批量切割直条钢板等应用场合还有一定的优越性，因此，火焰切割在今后相当长的时期内，将作为其他先进热切割的补充，继续发挥其作用。近年来，我国自动化火焰切割所取得的明显进步表现为：在切割用氧气方面，积极提倡使用具有显著技术和经济价值的高纯度液态氧；而在切割用燃气的选用上，则大力推广用经济、安全、切口质量好、环保无污染的液化石油气等新型工业燃气来替代乙炔。这两项工作收效显著，发展势头良好。

今后一段时期内，在1～38 mm厚的碳钢以及有色金属的切割中，等离子弧切割仍然将占据主导地位，并且有广阔发展空间。

工业中常用的激光切割光源主要有2种，即CO2气体激光和Hd:YAG固体激光。这两种激光的波长是不同的，前者为10.6μｍ，后者是1.06 μｍ。短波长的Hd:YAG激光最突出的优势是激光束可以通过光纤维传输，加工柔性好，能方便地用作（机器人）三维切割；而即CO2激光是靠光学反射镜传送的，尽管它也能用于三维切割，但实现起来比较麻烦，因而它更多地被用在（数控）二维平面切割中。

自动化激光切割技术自成功地用于工业生产以来，人们对激光发生器的效率、切割质量、运行的可靠性、使用和维护成本等多项指标提出了越来越高的要求。经过制造商长期不断地改进和完善，使激光切割在技术进步和综合经济效益方面较传统热切割方法的优势逐渐显现出来，从而更加坚定了各界人士对其未来美好前景的信心。

3.6.1　数控等离子、火焰切割机

我国数控切割技术的开发工作开始于20世纪80年代初，起步是数控火焰切割机。到了20世纪90年代，在数控火焰切割技术趋于成熟并获得广泛应用的基础上，又通过嫁接引入国际上先进的等离子切割系统，采取引进和自主开发相结合的方法，开展了数控等离子切割机的研制。历经20多年，终于取得了可喜的成就，目前国产数控等离子、火焰切割机门类和规格已相当齐全，其中部分产品在技术性能指标和功能上均已接近或达到国际水平，产业化进展顺利，并已具备一定的经营规模。

伴随着数控等离子、火焰切割技术的成熟，其在国内造船、压力容器、工程机械、电站设备、桥梁和钢结构等行业得到了广泛应用，彻底改变了以往手工和半自动切割的低效率状况，从根本上缓解了我国机械制造业飞速发展所带来的钢板和其他金属板材切割量急剧增大的巨大压力，为今后在整个制造业扩大应用数控等离子、火焰切割机，以应对未来新的挑战打下了基础。

3.6.2　数控激光切割机

我国对激光技术的研究起步很早，同时激光和光电子被列入了国家“863”计划而受到广泛的重视。然而由于历史的原因，虽然我国的激光科研力量较强，但激光产业同国际水平间却存在着相当大的差距，数控激光切割设备中的许多关键器件都得依赖进口，我国在这方面技术水平已远远落后于发达国家。为了改变这一现状，近年来我国许多研究机构和企业，以面向市场、应用和未来的态度，对拥有的物质、人力、技术、科技成果、乃至运行机制进行了重新整合，并走出国门寻找合作伙伴，或引进外资和技术，以期借助于国外的资金、先进的技术和管理水平，实现在这一领域跨越式的发展，现取得了令人瞩目的成绩，其中，上海团结普瑞玛激光设备有限公司、沈阳普瑞玛激光切割机有限公司、楚天激光集团等企业已向市场推出了追赶当今世界水平的数控激光切割机。

数控激光切割机在我国的汽车、电梯制造、包装机械、纺机、电气开关柜、航空航天等工业部门的钣金加工领域已取得了较为成功的应用，但在造船、工程机械等中、厚板材切割量庞大的行业应用甚少，相比之下，在这一点上我国与工业先进国家的差距就显得更大。同时这一现实状况又从另一个侧面预示了：性能优良、价格有竞争力、并且能够胜任中、厚板切割的高功率、大型数控激光切割机在未来中国的市场潜力是极其巨大的。

3.6.3　机器人切割

我国切割机器人在生产实践中的应用领域狭窄（主要出现在汽车制造、航空航天工业），应用规模与国外相比差距更大。究其原因：首先，我国工业机器人整体技术水平与国际先进水平存在一定的差距，至今还没有形成自己的机器人产业，从现有的机器人产品来看，还存在着品种规格杂、零部件通用化程度低、功能不达标、质量及可靠性不稳定等问题；其次，我国切割机器人应用工程起步较晚，使得对适合切割作业机器人的操作机结构形式、控制技术、编程方法等知识了解掌握不够，外加相关的自动化成套装备的整体配套能力也未形成；再者，依据我国现时国情，用机器人替代原有的人工作业，一旦投入势必要考虑到产出回报率的风险普及应用也因此多少会面临一定的阻力。如此方方面面的不如人意，造成了我国制造行业大部分企业不得已而仍然大量地沿用传统的生产方式。这种情形一方面制约了相关行业自身技术进步和产品质量的提高，另一方面也导致了我国自主设计和生产的切割机器人实用化和产业化步伐缓慢，现代化的切割机器人只得长期依赖进口，产品几乎被国外公司所垄断。就拿近几年的北京·埃森焊接与切割展览会来说，人们已经可以明显地感觉到：中国未来焊接与切割机器人巨大的市场潜力在吸引全球机器人制造商们关注的同时，也正在愈来愈被他们所瓜分和垄断。

如今，我国切割机器人的形势已时不我待，要抓紧发挥产、学、研相结合的优势，在完善和提高已经取得的技术和应用成果的基础上，尽快化大力气拓展切割机器人的应用领域及应用规模。毋庸置疑，随着我国制造业产品升级和技术进步的加快，切割机器人自动化生产线及切割机器人自动化成套装备的市场会越来越大，除了在汽车制造、航空等领域外，还要加倍努力将机器人切割技术介绍、推广到造船、海洋平台、工程机械、钢结构等钢材切割量急剧增加的行业中去，这样一来，既能够解决这些行业对先进切割技术的迫切需求，又可以弥补过去在此层面上工作的不足，逐步向国际潮流靠拢。

机器人的研究、开发早已被列入了863高科技发展规划，充分体现了国家对这一问题的重视。国内的切割机器人研究机构和制造厂商最了解我国企业的资源、生产和工艺的现状，因此我们有理由相信，国产切割机器人（包括已本土化生产的国外品牌产品），在产品价格、技术支持、售后服务、工程的设计和实施等方面占有优势，只要把握好当前良好的发展机遇，加快切割机器人的产业化进程，必定能够研制出适合国情、满足国内市场需求的产品和系统，从根本上扭转国外产品的垄断局面，振兴民族工业。

就目前而言，国产数控等离子、火焰切割机的主要技术性能指标已接近国际上同类产品的水平，并且由于存在价格及服务上的优势而被国内制造业界所认知和接受，获得了广泛的应用，情况令人鼓舞，后续发展态势健康良好。我国的数控激光切割机和切割机器人，在开发研制技术水平、产业经营规模、产品规格品种、应用领域和现役设备数量等许多面同发达国家相比还在着相当大的差距，我们要实事求是地面对这一落后的现实，同时充分意识到激光和机器人都是受国家产业政策扶植的“863”计划项目，坚定信心，把握住我国经济腾飞和制造业迅猛发展所带来的市场机遇，开拓出数控激光切割机和切割机器人研制和推广应用工作的新局面，力争使我国的自动化热切割事业早日跨入世界先进行列。

目前，国内有实力的单位正在进行船舶型材柔性自动化切割加工生产线、管子自动化加工(含切割与焊接工序)生产线、船用钢板和型材（切割）加工中心、数控火焰切割机、数控等离子切割机、数控型材/管子相贯线切割机、切割机器人的研究。将通过引进关键设备后，集成制造生产线，并在此基础上消化吸收国外先进的技术、工业装备，研制国产化产品，如管子法兰焊机，型材切割自动化设备等，以形成成套的生产加工线。数控等离子、火焰切割机基本满足性能和功能上的要求，并已形成产业规模，在国内各行业获广泛应用，数控管子切割机也已商品化，数控型材切割机研制初期，切割机器人研制水平较低，至今未能形成产业。

5年内，我国将研制出具有代表性的专用和成套设备切割设备，其加工性能更优、柔性更好。布局合理、具有物流和节省各项费用优点的钢板加工中心将逐步在各行业地区形成。大功率、高切割质量、低能耗、绿色环保措施的等离子切割机将占主导地位，现时的常规等离子将退出市场。具有竞争优势的激光切割将对传统切割形成冲击。切割机器人将在机械制造行业被更广泛的接受和应用。科学合理、省材、高效的专业套料切割软件，将越来越受到设备制造商和设备使用者的重视，并在切割设备的研制过程中大量配套采用。

15年间，行业和区域性的切割、焊接加工中心成为主流，而其他的厂家都逐步成为总装厂。数字化、高度信息化技术已日臻完美，并向智能化全面发展。广泛采用激光、水射流等新型高效、低耗、环保等切割方法。信息技术、网络技术、机器人技术使切割的远程控制、无人化车间、切割与焊接一体化柔性加工生产线等都变成现实。

3.7 辅机具及配套件

我国焊接送丝机生产，有以南通振康机械有限公司为代表的一批生产企业，他们有十几年的研究生产经验。主要生产CO2送丝机、电弧喷涂送丝机、TIG送丝机、埋弧焊自动送丝机。以南通振康机械有限公司为例，“十五”期间，生产的CO2送丝机每年增长50%以上，截止到2004年12月，其生产、销售送丝机大小合计7万台套，2005年受宏观调控的影响，递增量可能会下降，预计增量20%。

从我国的焊接行业的总体情况来看， 5年后CO2焊机应该进一步增长，全国的总需求量将达到20万台。微型送丝机出口势在必行。

目前，我国送丝机的整体水平基本达到日本水平，经过5年的继续努力，有望赶上超出日本水平。

总之，质量指标是由企业理念决定，增长率取决于国家的经济方针，任何企业都没有办法解决固定的增长率，生产能力可以设计，宏观调控无法想象和控制。

后5年的电焊机行业应着眼于半自动化、自动化焊接，CO2焊接、埋弧自动焊机，这是最有希望的增长点。

中国的药芯焊丝发展已较快，近年来年产量在4～5万吨，但是量还是不大。目前的送丝焊，无论是焊机，还是送丝机，大多是用于气体保护焊的，对于药芯焊丝应该有专用设备，才能更好地体现出其优越性能。今后5年和更长时间的重要工作，药芯焊丝焊接设备和技术将得到不断进步与发展，研究适合药芯焊丝的送丝设备，并不断的完善。

4 重点发展态势

4．1 逆变式焊接电源所占比重将越来越大

逆变式焊接电源由于具有焊接性能好、动态反应速度快、动特性好、体积小、重量轻、效率高、焊接速度高、多功能、有利于实现焊接机械化和自动化的优点，已成为弧焊电源的发展方向。2000年，国家将IGBT逆变电源列入高科技产品目录，这是电焊机行业唯一被列入的产品。今后5年，逆变焊机产量每年仍将以近30%的速度增长。

4．2 自动、半自动电焊机，尤其是高效节能的CO2焊机将得到快速的发展

自动、半自动电焊机主要是指自动、半自动气体保护焊机、埋弧焊机等产品，是实现优质、高效焊接工艺的必备，尤其是CO2气体保护焊机，还具有节能、生产效率高、成本低、焊接品质好、有利于实现焊接自动化等特点。

目前，通过电焊机行业的自行开发、设计、引进技术和合资生产，使我国的自动、半自动焊机的技术水平有了很大的提高，同时也推动了我国机电一体化焊接设备的发展。

自动、半自动电焊机的技术发展方向正朝着以下趋势发展：

a. 高组合化和多功能，即以标准型多功能的弧焊电源为主体，配以各种功能装置，实现多种用途。

b. 气体保护焊机中，脉冲焊接进一步向同步脉冲最佳控制方向发展，将微机、逆变技术用于MIG/MAG/CO2焊机，通过精确控制输出脉冲，减少飞溅。

c. 应用微机实现焊机自适应控制，利用微机控制弧焊机电源的动态、静态特性，自动调节焊接规范和焊接参数，改善焊接性能，保证焊缝一致性，获得高质量焊缝。

d. 逆变式气体保护焊机（特别是CO2焊机）将得到更大的发展。为实现更可靠的引弧和更理想的波形控制，要求电源具有更好的动态响应能力，所以逆变电源用于CO2焊将有更广阔的前途。

4．3 自动化焊接技术及其设备将以前所未有的速度得到发展

三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程有力地促进了先进焊接工艺特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求也日新月异，我们可以这样来概括未来我国电焊机行业的发展趋势，即“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的近80%差距尚远。从上个世纪末国家逐渐在各个行业推广自动焊的最基础焊接方式---气体保护焊，来取代传统的手工电弧焊，现已初见成效。可以预计在未来的10年，国内自动化焊接技术及其设备将以前所未有的速度得到发展。

a. 熔化极气体保护焊逐渐取代手工电弧焊将成为焊接的主流，预计未来10年内实芯焊丝占焊材消耗量的比例会由现在的15％增长到30％，药芯焊丝由现在的2％增长到20％，埋弧焊焊材也将在10％的水平上继续增长。其中药芯焊丝的增长幅度明显加大，在未来20年内会超过实芯焊丝，最终会成为焊接中的主导产品。

b. 高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型的逆变焊机会逐渐取代手弧焊机和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。

c. 在汽车、造船、工程机械和航空航天等领域较广泛应用适用于不同场合的智能化焊接机器人，大幅度提高焊接质量和生产效率。

可喜的是我国很多行业部门和大型企业已经意识到这些问题，船舶工业早已经率先提出，到2005年船厂的高效率焊接要达到80％以上，其中二氧化碳焊接应用率达到55％，焊接机械化率、自动化率要达到70％左右。

4．4 成套、专用焊接设备的应用将会也来也广阔。

近年来，电焊机行业在专用成套焊接设备制造方面有了一定的发展，除继续为汽车、冶金、石油化工、轻工等传统产业提供部分所需要电焊机外，还部分承担了国家重点工程焊接装备的供货工作，如承担了西气东输工程中输气管道用的大直缝管焊接生产线的研制任务。此外，机器人焊接、切割及搬运系统也已经在汽车、摩托车、工业电器、化工机械以及民用产品制造等众多领域得到应用。

各工业部门，为了提高生产的效益，以最低的生产成本，满足市场对产品的高水平高质量的要求，都在千方百计地设法提高焊接生产过程的机械化、自动化水平，也给焊接专用成套设备提出了更高的要求，如，从“小成套”到“大成套”，包括生产线、焊接工装、焊接机床和成套焊接工艺等，有些工程要求承制方提供产品生产全过程的成套设备，除焊装设备外，还需要其它加工设备、检测装置等，即要求实现交钥匙工程；交货周期急剧缩短，要求制造单位既要有足够的技术力量和技术储备，还要有强大的生产能力和制造经验；产品有极高的可靠性和耐用性，很多产品要求连续运转，24小时不停机；制造企业要有较强的承接能力和质量保证能力，一般均要求企业通过ISO9001质量管理体系认证等。

我国的成套焊接设备制造企业不但要在提高技术、设计水平上做出努力，还要在企业质量管理、各种基础件、配套件的选用方面投入下功夫，争取在专用、成套焊接设备方面取得新的突破。

今后5～15年，专用及成套焊接设备的开发重点有：

a. 焊接机械化自动化的关键技术和部件的研究开发

研究高性能的焊接电源，标准化积木化的焊机部件，焊接参数检测及控制技术，焊接过程自适应控制技术，生产线标准传输单元，装焊夹具的标准构件等等，都是当前应立即着手开展研究的课题。

b. 继续开发国民经济各行业急需的成套焊接设备，如汽车总装焊接生产线（包括焊接机器人系统、高精度传输装置、中心控制系统等）；电站锅炉、压力容器行业的重型容器焊接中心、集箱焊接生产线、大型三通的马鞍形接头的全自动焊接装置。

c. 开发、研制高科技含量的特种专用电焊机，如大功率电子束焊机、大功率激光焊机等。

d. 为国家重大项目研制高起点，高水平的成套焊接设备，提供交钥匙工程，保证焊接质量和可靠性。

4．5 电焊机电磁兼容得到重视并研究解决

4.5.1 电焊机电磁兼容的现状

随着电力电子设备在机械加工等工业中的普遍采用，清洁电网和电磁空间也成为环境保护的重要内容。“电磁污染”已经继“水、气、渣、声”之后被确定为第五大环境污染源。电磁环境问题日益突出，引起世界各工业发达国家的重视。

自进入WTO以来，为了提高我国电气电子产品的安全性和可靠性，我国也将电气电子产品的电磁兼容性要求纳入到国家强制性产品认证范围，电焊机的电磁兼容性问题由于技术原因和我国电焊机行业现状暂时未纳入强制认证产品目录。

近年来，随着微电子技术的发展的应用，设备小型化和数字化已成为技术发展的主流。在电焊机行业中，逆变焊接的研制成功对焊接电源的技术进步具有“革命性”意义。逆变焊接电源具有热效率高、节能、成型好、控制精度高、体积小、重量轻等优点，具有极其广阔的发展前景，是焊接电源的发展方向。IGBT逆变电源已被国家列入重点支持的高新技术产品目录。

目前，严重制约逆变电源发展的问题之一就是其对环境的污染问题。在出口方面，由于受欧盟CE指令的EMC要求的限制，我国逆变焊接电源很难进入欧洲市场。中国已经加入世界经贸组织，随着世界经济一体化进程的加快，我国也将对逆变电源污染问题采取一系列措施进行治理。因此，电焊机行业如不加快逆变电源的绿色化改造进程，我们的逆变电源就很可能被挤出国际甚至国内市场，这将是焊接电源技术的一个大倒退。

因此，加强逆变电源绿色化设计工作，对我国的逆变电源占领国内市场并走向国际市场，推动电焊机行业技术进步都具有重要意义。

4.5.2 电焊机电磁兼容今后5年应解决的问题

a、建立电焊机电磁兼容性分析与测试平台，掌握和熟

悉电焊机电磁兼容性测试技术；全国电焊机标准化委员会应制定适合中国国情的电焊机电磁兼容国家标准；

b、通过建立不同复杂程度模型的方法，在电力电子仿真软件SABER上建立针对谐波抑制装置的、精度与速度合适的系统仿真（研究低频响应特性）、电路仿真（研究电路拓扑性能）和器件仿真（研究器件工作状态）三个级别的计算机仿真工作平台，并利用场路结合理论，将上述三个平台综合成电焊机电磁兼容性预测的计算机仿真平台。利用这个平台对市场上不同技术类别的电焊机电磁兼容水平进行预测与分析。

c、在谐波抑制技术的电路级仿真工作平台上，对各种谐波抑制方案进行分析论证，确定合理焊接逆变电源的谐波抑制电路；同时对逆变焊接电源应采取的各种电磁兼容性技术措施进行仿真优化研究；从电磁兼容性提高的角度对电焊机的焊接工艺参数设置进行优化；

d、开展对电焊机机箱、控制电缆、焊接电缆以及焊接电源内部各个部件的场路结合的之间的互相耦合问题。研究并解决各种类型的不同结构方式的电焊机电磁兼容性问题，从而推动电焊机行业的技术进步，为我国电焊机全面走向世界打下良好的基础。

4.6 电焊机测试技术将得到飞速发展

a.测试技术对行业技术进步具有积极的推动作用

目前，我国大多数电源生产企业使用的电源测试系统主要由继电器、接触器、指针式仪表等分立器件组成，只能满足基本要求，并且存在一些缺陷：如技术含量低、自动化水平低、试验人员劳动强度大、设备生产复杂、设备故障率高、维护难度较大等，而对于动特性等性能指标根本无法作出有效评定。因而，研发新一代大功率电源测试技术及设备就尤为迫切。

电焊机测试技术的发展一方面可以提高电焊机电源的技术水平以缩短与发达国家的差距，另一方面又可大大改善生产企业的工艺水平，提高工作效率、减少误差、减轻劳动强度，在增强企业市场竞争力的同时增加企业效益。目前国内大多数电源生产企业已充分意识到高档电源测试设备对产品质量提高的重要性。再者，测试技术属行业共性服务技术，测试技术发展有利于建立我国大功率电源测试研发基地，配合我国的CCC认证工作，为大功率电源测试提供技术支持和人才培训服务，还能产生极大的社会效益，

b.今后5～15年测试技术研发的工作内容和急需解决的关键问题

（1）建立大功率电源检测分析与测试平台，掌握和熟悉大功率电源测试技术；研究解决数字化电源测试系统在电焊机等大功率电源性能测试中的可靠性；

（2）对电焊机电源检测系统进行分析，在现有技术储备和消化吸收国外同类设备的基础上，解决在电焊机强干扰下的电流、电压的测试准确度的问题；解决三相不平衡负载功率因数的测量；解决500A无感动态负载在交流条件下的功率因数问题；解决测试系统长时间稳定工作问题；解决操作人员、测试规范、被测产品的可追溯性，数据自动记录、报表处理和档案管理等有关问题，从而使我国的电焊机电源测试技术达到国际先进水平。

本世纪的头10年，将是电焊机行业飞速发展的有利时期。电焊机行业任重而道远，我们要树立知难而上的决心，抓住机遇，为我国电焊机行业的腾飞而努力奋斗。